移动终端技术在科学创新教育中的运用

摘要：随着近年来互联网的普及和计算机技术在教育领域的应用，许多基于移动终端技术的科学创新教学资源应运而生，比如仿真学习软件、移动终端课件、微视频资源、网络学科主题社区等。这些信息技术的应用使科学创新教育更加生动，培养了青少年对科研的热爱和兴趣，并通过高效互动的方式促进了青少年高阶思维的建立和科学素养的提高。

关键词：移动终端技术；科学创新教育；移动终端课件；微视频

校内的科学创新教育在青少年创新素养培养方面起到了主导作用，学校如何搭建平台，使学生开阔视野，迸发创意的火花并将其付诸实践是创新素质培养的关键。常规的科技创新教育主要以专家讲座、学生课题咨询、科技辅导教师授课为主，这种方式受到活动场地、时间等限制，使得互动性不够强，学生无法在科学探究过程中随时提问并获得有效解答，课堂较为枯燥，学习效率比较低下。近年来，信息技术成为了当今世界创新速度最快、通用性最广、渗透力最强的高技术之一。随着信息技术的发展，许多基于移动终端技术的教学资源应运而生[1]。移动终端技术指的是利用各种方法制作的多媒体课件、视频、教学软件、网络互动等平台能够在iPad、AndroidPad等移动教学设备上运行，比如仿真模拟软件、移动终端课件、微视频资源、网络学科主题社区等。这些基于移动终端资源的新兴授课方式具有以下优点：①达成碎片化学习方式；②互动性好；③即时性学习；④过程可重复[2]。因此，我所在的中学已经将移动终端技术与科学创新教育相结合，鼓励青年科技辅导教师在教育方法上进行改革创新。期望通过教学模式的变革，提高学生的自主科学探究能力，逐步形成高效的思维能力和问题解决能力。下文通过几个已经成形的实践案例介绍移动终端技术在科学创新教育中的应用，并简单总结了实践经验和体会。

一、基于移动终端设备的仿真学习软件在科学创新教育中的应用

长期以来，青少年科学创新教育受到实验环境和设备的制约，限制了青少年的创新实践活动。目前网络上已有很多学习软件能够实现3D模拟效果，通过iPad下载移动终端软件，可使整个实验过程完整地呈现。通过这样的学习方式，能够加深学生的记忆，从而产生亲临等同真实环境的感受和体验，获得对科学真谛的理解。在微生物学课题探究过程中，学生往往需要对特定细菌进行菌种鉴定。国际上微生物菌种鉴定主要采用分子生物学方法，依赖PCR技术扩增细菌16SrDNA序列，测序后利用GeneBank数据库对序列进行识别和鉴定细菌种属。整套过程周期长、操作难度较大，高中实验室较难实现，而通过常规的讲授式课程又很难使学生对整个过程进行理解。利用网络现有的学习软件就能够很好地解决这一问题。学生可以利用iPad下载移动终端软件“TheVirtualBacterialIDLab”（如图1）模拟呈现整个微生物菌种鉴定的操作过程。学生根据提示，自行在软件界面进行操作，最后能够在一节课时间内获得某一细菌DNA的序列信息，并通过GeneBank数据库进行序列比对，最终获得该细菌的种属分类信息。通过网络仿真软件的学习，学生普遍能够更好地理解和掌握较为前沿的研究知识点或研究方法，这也为其真正进行实验操作做好了坚实的理论铺垫。

二、移动终端课件、微视频在科学创新教育中的应用

随着平板电脑和网络的普及，教师能够使用iBooksAuthor等软件编写移动终端电子书（资源能在iPad、AndroidPad等移动教学设备上运行），电子书中可以编写插入大量文字、图片、视频、音频、3D动画和检测习题，这些移动终端课件在课前或课后发放给学生，供学生自主学习和课后总结复习。另外，近几年基于微视频的教学模式也正逐步冲击着传统的教学模式。微视频指的是相对较短的、具有连续画面的视频片段，可通过PC、手机、iPad（比如ExplainEverything，如图2）等多种视频终端摄录或播放。教师依据教学规律录制时长为510分钟的视频片段，通过学生观看微视频进行深度学习。青少年在从事科学研究过程中，如何选择课题、确定合适的科研方向是科学创新教育的重点。常规方法是通过科技辅导教师面向全年级学生开设专题讲座进行辅导，这种方法互动性较差，学生对于研究个案无法进行及时思考，也无法满足学生个性化学习的需要。因此，我们将讲座的前沿素材、研究案例通过iBooksAuthor软件编写了一本电子书，书内嵌入讲座的视频信息或重新录制的短小的微视频，发放给学生学习。并开设网络讨论平台，由学生自主提问。这种学习方式具有以下优点：①随时取用材料，提高学生自学能力。比如利用编写电子书可以让学生随时取用课程资料进行学习、笔记和思考，突出学生主体地位，使学习者有机会进行探索研究，并自主选择学习资料，完成知识的有意义建构[3]。②教育形式多样化。比如电子书中能够插入讲座、视频、交互图片、文字和PPT等，方便学生学习，教学效果较好。视觉和听觉对信息的综合感知比单用视觉或听觉更有利于学习，也能让学习印象更深刻。生动的画面是提高学生学习动机的诱因，能将学习者引入环境中[4]。电子书或微视频使得原本不够直观、生动的知识变得活泼、有趣，进而激发学生的学习兴趣，提升科学教学的质量[5]。③资源利用率高，互动性好。

三、网络学科主题社区在科学创新教育中的应用

网络学科主题社区是指以某一学科为主题，由一定规模的学习群体组成的网上交流空间。通过讨论、沟通、互动等共同经验过程，分享和交流观念、知识、经验、信息和策略，创建集体的探究活动，扩展集体的知识和能力。如今，手机、平板电脑在青少年日常生活中已经非常普及，一些交流互动的网站已经集成了客户端，能够方便地通过移动终端设备登录后使用。通过开设网络平台，实现师生、生生间的即时交流和高效互动，能更好地激发学生的创意灵感，培养其科研精神。在科学创新教育实践过程中，我们尝试利用“门口学习网”作为交流互动平台。在班级内下发用户名和密码，每年将收集获得的研究型学习开题报告上传至班内的讨论平台。在平台内，学生能够对其他同学的开题报告浏览后进行点评，教师也能够给出回复和建议。通过这种方法，实现了资源共享和高效互动。

四、结语

目前，各种基于移动终端技术的科学创新教育模式正在快速建立起来。这些新兴的教育方法推进了青少年对科学的认知，促进了学生和教师之间的互动，也逐渐培养了学生的高阶思维能力。在实践研究的过程中，科技工作者也需要注意信息技术应当为教育服务，形式并不能取代教育本身的内容。辅导者对课程、对教学资源应当有较好的了解和设计，再选取合适的教育形式，使科技创新教育落到实处。通过各种实践研究不断将信息技术的应用与科学教育的变革紧密结合，促进科学教育的创新与发展。

作者:冯碧薇 单位:上海市建平中学

参考文献:

[1]朱晓光，聂永霞．大数据时代的移动终端技术演进．中兴通讯技术，2014（6）

[2]向舒．iPad在课堂教学中的应用与展望．科教导刊，2015（5）

[3]卢强．教育心理学．北京出版社，2010

[4]徐雪梅．多元智能理论在中学生物教学中的应用研究．南京师范大学．2008

[5]上海一小学将iPad引进课堂，期望取代教材．出版视野，2011（5）