基于移動終端技術的科學創新教育探究

馮碧薇

摘要：隨著近年來互聯網的普及和計算機技術在教育領域的應用，許多基于移動終端技術的科學創新教學資源應運而生，比如仿真學習軟件、移動終端課件、微視頻資源、網絡學科主題社區等。這些信息技術的應用使科學創新教育更加生動，培養了青少年對科研的熱愛和興趣，并通過高效互動的方式促進了青少年高階思維的建立和科學素養的提高。

關鍵詞：移動終端技術 科學創新教育 移動終端課件 微視頻

校內的科學創新教育在青少年創新素養培養方面起到了主導作用，學校如何搭建平臺，使學生開闊視野，進發創意的火花并將其付諸實踐是創新素質培養的關鍵。常規的科技創新教育主要以專家講座、學生課題咨詢、科技輔導教師授課為主，這種方式受到活動場地、時間等限制，使得互動性不夠強，學生無法在科學探究過程中隨時提問并獲得有效解答，課堂較為枯燥，學習效率比較低下。

近年來，信息技術成為了當今世界創新速度最快、通用性最廣、滲透力最強的高技術之一。隨著信息技術的發展，許多基于移動終端技術的教學資源應運而生。移動終端技術指的是利用各種方法制作的多媒體課件、視頻、教學軟件、網絡互動等平臺能夠在iPad、Android Pad等移動教學設備上運行，比如仿真模擬軟件、移動終端課件、微視頻資源、網絡學科主題社區等。

這些基于移動終端資源的新興授課方式具有以下優點：①達成碎片化學習方式；②互動性好；③即時性學習；④過程可重復。因此，我所在的中學已經將移動終端技術與科學創新教育相結合，鼓勵青年科技輔導教師在教育方法上進行改革創新。期望通過教學模式的變革，提高學生的自主科學探究能力，逐步形成高效的思維能力和問題解決能力。下文通過幾個已經成形的實踐案例介紹移動終端技術在科學創新教育中的應用，并簡單總結了實踐經驗和體會。

一、基于移動終端設備的仿真學習軟件在科學創新教育中的應用

長期以來，青少年科學創新教育受到實驗環境和設備的制約，限制了青少年的創新實踐活動。目前網絡上已有很多學習軟件能夠實現3D模擬效果，通過iPad下載移動終端軟件，可使整個實驗過程完整地呈現。通過這樣的學習方式，能夠加深學生的記憶，從而產生親臨等同真實環境的感受和體驗，獲得對科學真諦的理解。

在微生物學課題探究過程中，學生往往需要對特定細菌進行菌種鑒定。國際上微生物菌種鑒定主要采用分子生物學方法，依賴PCR技術擴增細菌16SrDNA序列，測序后利用GeneBank數據庫對序列進行識別和鑒定細菌種屬。整套過程周期長、操作難度較大，高中實驗室較難實現，而通過常規的講授式課程又很難使學生對整個過程進行理解。利用網絡現有的學習軟件就能夠很好地解決這一問題。學生可以利用iPad下載移動終端軟件“The Virtual Bacterial ID Lab”（如圖1）模擬呈現整個微生物菌種鑒定的操作過程。學生根據提示，自行在軟件界面進行操作，最后能夠在一節課時間內獲得某一細菌DNA的序列信息，并通過GeneBank數據庫進行序列比對，最終獲得該細菌的種屬分類信息。

通過網絡仿真軟件的學習，學生普遍能夠更好地理解和掌握較為前沿的研究知識點或研究方法，這也為其真正進行實驗操作做好了堅實的理論鋪墊。

二、移動終端課件、微視頻在科學創新教育中的應用

隨著平板電腦和網絡的普及，教師能夠使用iBooks Author等軟件編寫移動終端電子書（資源能在iPad、Android Pad等移動教學設備上運行），電子書中可以編寫插入大量文字、圖片、視頻、音頻、3D動畫和檢測習題，這些移動終端課件在課前或課后發放給學生，供學生自主學習和課后總結復習。另外，近幾年基于微視頻的教學模式也正逐步沖擊著傳統的教學模式。微視頻指的是相對較短的、具有連續畫面的視頻片段，可通過PC、手機、iPad（比如Explain Everything，如圖2）等多種視頻終端攝錄或播放。教師依據教學規律錄制時長為5～10分鐘的視頻片段，通過學生觀看微視頻進行深度學習。

青少年在從事科學研究過程中，如何選擇課題、確定合適的科研方向是科學創新教育的重點。常規方法是通過科技輔導教師面向全年級學生開設專題講座進行輔導，這種方法互動性較差，學生對于研究個案無法進行及時思考，也無法滿足學生個性化學習的需要。因此，我們將講座的前沿素材、研究案例通過iBooks Author軟件編寫了一本電子書，書內嵌入講座的視頻信息或重新錄制的短小的微視頻，發放給學生學習。并開設網絡討論平臺，由學生自主提問。

這種學習方式具有以下優點：①隨時取用材料，提高學生自學能力。比如利用編寫電子書可以讓學生隨時取用課程資料進行學習、筆記和思考，突出學生主體地位，使學習者有機會進行探索研究，并自主選擇學習資料，完成知識的有意義建構。②教育形式多樣化。比如電子書中能夠插入講座、視頻、交互圖片、文字和PPT等，方便學生學習，教學效果較好。視覺和聽覺對信息的綜合感知比單用視覺或聽覺更有利于學習，也能讓學習印象更深刻。生動的畫面是提高學生學習動機的誘因，能將學習者引入環境中。電子書或微視頻使得原本不夠直觀、生動的知識變得活潑、有趣，進而激發學生的學習興趣，提升科學教學的質量。③資源利用率高，互動性好。

三、網絡學科主題社區在科學創新教育中的應用

網絡學科主題社區是指以某一學科為主題，由一定規模的學習群體組成的網上交流空間。通過討論、溝通、互動等共同經驗過程，分享和交流觀念、知識、經驗、信息和策略，創建集體的探究活動，擴展集體的知識和能力。如今，手機、平板電腦在青少年日常生活中已經非常普及，一些交流互動的網站已經集成了客戶端，能夠方便地通過移動終端設備登錄后使用。通過開設網絡平臺，實現師生、生生間的即時交流和高效互動，能更好地激發學生的創意靈感，培養其科研精神。

在科學創新教育實踐過程中，我們嘗試利用“門口學習網”作為交流互動平臺。在班級內下發用戶名和密碼，每年將收集獲得的研究型學習開題報告上傳至班內的討論平臺。在平臺內，學生能夠對其他同學的開題報告瀏覽后進行點評，教師也能夠給出回復和建議。通過這種方法，實現了資源共享和高效互動。

四、結語

目前，各種基于移動終端技術的科學創新教育模式正在快速建立起來。這些新興的教育方法推進了青少年對科學的認知，促進了學生和教師之間的互動，也逐漸培養了學生的高階思維能力。在實踐研究的過程中，科技工作者也需要注意信息技術應當為教育服務，形式并不能取代教育本身的內容。輔導者對課程、對教學資源應當有較好的了解和設計，再選取合適的教育形式，使科技創新教育落到實處。通過各種實踐研究不斷將信息技術的應用與科學教育的變革緊密結合，促進科學教育的創新與發展。

點評

信息技術的發展，對中小學校的科學教育，包括科學創新教育，無疑具有極大的促進作用。當然，這種促進作用首先需要學校領導的重視，以及廣大科學教師和科技輔導員的積極探索。

本文作者正是立足于移動終端技術和科學創新教育的結合，并以此為切入點進行了實踐和探索，通過基于移動終端技術的仿真學習軟件、課件或微視頻和網絡學科主題社區在科學創新教育中應用的不同案例的描述，介紹了自身運用信息技術推動科學創新教育的寶貴經驗，為廣大科學教師和科技輔導員培養中小學生科學素質，以及促進科技創新后備人才成長，描繪出一條值得借鑒的信息化有效途徑。

本文結構相對完整，觀點鮮明，案例清晰。如果作者能夠進一步明確理論依據，案例剖析更為深入，以及加大論述的篇幅，將會使全文的學術性增色不少。

——翟立原（中國青少年科技輔導員協會理論工作委員會副主任委員，第25屆全國青少年科技輔導員論文征集活動評審委員會主任委員）