科學探究教學中iPad的應用芻議

嚴建斌

摘 要： iPad作為一種信息技術高速發展的產物，以其特有的優勢迅速被運用到教育教學領域，受到了眾多教師和學生的青睞。文章結合教科版小學科學四年級“不一樣的電路連接”的教學，探討iPad的應用，提出iPad應用于科學教學的做法：營造互動的探究課堂，提升學生探究學習能力，使科學學習更有效率，更有廣度和深度。

關鍵詞：科學教學;iPad;智慧課堂;探究學習

中圖分類號：G623.6 文獻標志碼：A文章編號：1008-3561（2020）09-0116-04

隨著移動終端的普及以及互聯網的大規模覆蓋，信息化軟環境已成為教育生態。iPad因其豐富的媒體交互、網絡資源、學習工具等優勢，也逐漸走進科學課堂，給科學教學提供了良好的技術支撐。《義務教育小學科學課程標準（2017版）》也倡導探究式學習，其目的就是促進學生主動學習，更好地培養學生的科學素養。雖然iPad為學生提供更多的探究機會和自主學習的空間，但在科學教學中如何發揮iPad的優勢，合理運用iPad，依然困擾著不少教師。“不一樣的電路連接”是教科版小學科學四年級下冊“電”單元的內容，教師在本課的教學中充分發揮iPad的學習工具和交互性優勢，采用小組合作的形式開展探究學習活動，無論是知識學習還是實驗探究，在iPad的支撐下都體現出濃濃的探究味。本文以“不一樣的電路連接”教學為例，探討如何在科學探究教學中合理應用iPad。

一、教學目標

科學知識：如果電從一點流到另一點，這兩點間就是一個通路，如果電不能從一點流到另一點，這兩點間就是斷路;知道電路連接有串聯和并聯兩種方式。科學探究：用電路檢測器檢測接線盒，并能根據檢測結果判斷里面的電路是怎樣連接的（重點）;用iPad的“物理實驗室APP”嘗試不同的電路連接方法，在模擬實驗中發現這些連接方法的特點（難點）。科學態度：養成邏輯嚴密的推理能力和勇于挑戰的科學態度。

二、教學環境

教師配備一體機和iPad，學生每人一臺iPad，師生的終端通過高速無線網絡相連，可以即時投射到教室內的大屏幕上。

1.平臺

本課采用優學派智慧課堂學習平臺，該平臺操作簡單方便，借助平臺可以開展畫圖、拍照、視頻、測評等多種形式的活動。學生通過iPad上傳作業或實驗，師生、生生之間可以即時反饋，加大了課堂上互動的廣度和深度。

2.工具

使用“物理實驗課”APP工具，用在進行串聯和并聯電路的連接環節，幫助學生快速連接燈泡和電池，即時呈現不同連接方式下燈泡的亮暗變化，并能列在一起進行形象對比。

3.資源

“通路和斷路”微視頻，呈現檢測器檢測電路的方法和通路斷路的概念;演示文稿，呈現實驗方法要求。

三、教學過程

1.活動一：游戲導入

師：先來玩個游戲，在一根管子中左邊穿入兩根導線，右邊只露出其中一根導線，猜猜右邊導線與左邊哪根是同一根導線，你有什么方法來檢驗？生：猜不準，但我只要拉一拉右邊的導線，左邊跟著動的那根就是和右邊相連的。師：好點子。除了用手拉，還可以用以前學的方法來檢驗嗎？生：用電路檢測器一頭連接左邊的導線，一頭連接右邊的導線，發現小燈泡亮了，那左右兩邊導線就是連通的。師：請你上來檢測一下。

教學評析：通過游戲引導學生快速進入本課的學習，并進行一次小小的探究過程，引出可用檢測器來檢測電路通斷情況。技術運用：這一環節未用iPad技術進行輔助。

2.活動二：認識通路和斷路

教師在視頻展示臺上展示有4個檢測頭的接線盒，打開接線盒，展示里面的線路連接。師：這里的線路連接在檢測時會是怎樣的結果？生1：1和3連通，2和4連通。生2：1和2、3和4都不連通，1和4也不連通。生3：還有2和3也不連通。教師利用多媒體出示問題：要檢測一個帶有4個接線柱的接線盒，按怎樣的順序檢測，才能不漏檢、不重復？什么是通路？什么是斷路？學生進入優學派智慧課堂平臺觀看微視頻“通路和斷路”。部分學生選擇其中一小段觀看，部分學生重復觀看。教師在教室里巡視，解答個別學生的疑問。

教學評析：根據接線盒內的連接情況來判斷檢測時會出現的結果，這是一種順向思維，為后面根據檢測結果反過來推測盒內導線是怎樣連接的做鋪墊。課前，教師了解到學生對通路和斷路有自己的理解。一些學生認為導線的兩端與電池、燈泡、導線必須圍成一個圈，讓電有前進的路，燈泡就亮了;另一些學生認為電前進的路斷了，燈泡就滅了。這樣的理解雖然不錯，但不是科學的概念表述。對此，教師精心制作“通路和斷路”微視頻，該微視頻由以下三部分組成：（1）電路檢測器檢測接線頭操作規范。（2）電路檢測器檢測順序。（3）通路和斷路。微視頻能幫助建立正確的科學概念和有序檢測的方法，促進學生自主學習。技術運用：運用優學派智慧課堂視頻功能，每位學生根據自己的知識學習情況，自定微視頻觀看時間和內容，開展個性化學習。

3.活動三：檢測并推測接線盒導線連接情況

教師利用多媒體出示問題，讓學生以小組為單位，用電路檢測器檢測第二個4接線頭接線盒，根據檢測結果思考盒內導線是怎樣連接的，并說出判斷依據，畫出推測的電路圖。學生在規定時間內完成活動，并將檢測記錄和推測圖上傳到優學派智慧課堂平臺。教師打開優學派智慧課堂的各組檢測結果和根據檢測結果畫出的電路圖，以及全班的答案統計表，上面各小組的答題情況一目了然。師：我們看看各組的檢測記錄，發現都一樣，1和2、1和3、2和3是通路，1和4、2和4、3和4是斷路，我們再來看看各組根據檢測結果畫出的推測圖。教師點擊第三組的推測圖，放大。師：你們能解釋一下為什么這樣推測？生：1和2是連通的，就畫線連起來，1和3連通，畫線連起來，2和3也連通，也畫線連起來。師：和你們推測相同的有3個組。請第六小組來說說你們的推測。生：我們是1和2連通，就畫線，2和3連通，就畫線，1和3也是連通的，但沒畫線，因為從1到2再到3連起來了，1和3這根導線就省掉了，但還是連起來的。師：很有道理，老師為你們點贊！（教師在優學派智慧課堂平臺上給第六小組一個閃爍的“大拇指”）師：有不同推測的組也想說的嗎？生1：我們組是1和2連線，2和3連線。生2：我們組是1和3、2和3連線，1和2沒直接連線，但中間通過3還是連上的。師：各小組畫的推測圖只有4種。是不是只有這4種情況？老師想知道現在大家最想干什么。生：打開接線盒看一看。師：請同學們打開接線盒，看看里面的導線是怎樣連接的。生：我們連對了。（歡呼）

教學評析：提供通路斷路情況一樣而里面導線連接方式不同的接線盒，讓學生推測里面導線連接情況，這反映了一個真實的科學探究過程，重點在培養學生分析實驗數據的能力和思維的發散性。技術運用：通過優學派智慧課堂的測試功能將答題情況圖形化、動態化，可以立即反饋各小組實驗探究情況，教師能及時與學生進行交流分析。

4.活動四：電池的串聯并聯，小燈泡的串聯并聯

教師打開“物理實驗課”軟件，并利用多媒體顯示活動任務：用2節電池、1個小燈泡、幾根導電連接起來，組成一個電路，使小燈泡亮起來，完成之后截圖上傳。學生在iPad上進行虛擬探究，拖拽移動“電池”“燈泡”，嘗試連接導線，使小燈泡成功發出亮光后，再截圖上傳。教師利用多媒體各組上傳的電路實物圖。師：都點亮了。比較一下，全班15組有幾組是相同的，發現了嗎？生：9個組連接是一樣的，用了3根導線，4個組用了4根導線，還有2個組用了6根導線。師：你是看導線多少，還有什么發現嗎？生1：9個組是把3根導線依次連接上電池和2個小燈泡，組成個圈。生2：不對，叫通路。生3：9個組比其他6個組的小燈泡亮。師：我們看其他6個組，其中2個組用了6根導線，其實外邊的2根是多余的，通過中間的點已經相連了。生：這2組和前面的4組連接方法是一樣的。師：那全班的連接方法有幾種？生：2種。師：科學上把小燈泡逐個首尾相連接叫作串聯，小燈泡首首相連尾尾也相連叫并聯。1節電池的電壓是1.5 V，2節電池串聯電壓是3 V，我們看到小燈泡變亮很多;2節電池并聯電壓仍是1.5 V，我們看到小燈泡亮度不變。師：如果換成1節電池、2個小燈泡、幾根導線，使小燈泡亮起來有幾種方式。（多媒體展示）學生虛擬探究，在規定的時間內完成探究并截圖上傳。師生歸納出燈泡也有2種連接方式——串聯和并聯，比較分析燈泡串聯并聯時特點。

教學評析：學生探究電池串聯和并聯以及小燈泡的串聯和并聯，并觀察描述每種連接方式的特點和燈泡的亮暗。在探究過程中，利用iPad 能夠達到多樣化的師生互動，既能使教學更為生動和高效，又能夠使學生的探究更具廣度和深度。技術運用：運用“物理實驗室”軟件模擬真實實驗環境，燈泡的亮暗也能直觀顯示，如果是斷路，燈泡不會亮，而連成短路，會燒毀元件或引發火災，只不過是虛擬的。學生在iPad上實驗操作，探究不同的電路連接方式，利用iPad的無線展示功能，把截圖上傳到優學派智慧課堂平臺，方便與教師、同學的交流。

5.活動五：拓展提升，綜合應用知識

師：我們家多個燈泡中的1個壞了，其他燈泡還能正常亮嗎？生：能亮，和原先一樣亮。師：猜測家里的多個燈泡是怎樣連接的，串聯還是并聯？生1：串聯和并聯都有可能。生2：我想是并聯。師：你猜測的依據是？生1：如果燈泡是串聯的話，其中1個壞了，電就不通了，但其他燈泡還亮著，說明不可能是串聯，應該是并聯。生2：我認為是并聯的，因為每個燈泡都和電池組成一個通路，1個燈泡壞了使這個通路變成了斷路，而其他的還是通路，還會亮。生3：一樣的燈泡并聯在一起，是一樣亮的。現在壞了1個，其余的還一樣亮，說明燈泡是并聯的。生4：燈泡串聯的話，2個的那種比1個的暗。家里的燈泡壞了1個，剩下的還和原先一樣亮，沒有變得更亮，說明不是串聯。師：看來大多數同學認為燈泡是并聯的，也有少數同學認為是串聯。我們在“物理實驗室”把剛才串聯、并聯的燈泡各移去1個，看看剩下的1個燈泡還能不能亮，還和原先一樣亮嗎？生：并聯的另一個能亮，和原先一樣亮，串聯的另一個不能亮。師：這證明了家里的多個燈泡是并聯的。不過家里的電路還要用上開關來控制燈泡的亮滅，下面我們來挑戰一下自己。教師利用多媒體展示：試用1節電池、3個小燈泡、3個開關組成電路，使3個小燈泡都能獨立亮滅。學生在小組內簡單討論后，畫出電路圖，再用實驗器材實際操作，把成功的連接情況用iPad拍照上傳。

教學評析：教師利用問題“家里多個燈泡中的1個壞了，其他燈泡還能正常亮嗎”培養了學生的深度學習能力，并在交流互動中讓學生運用所學知識去解釋生活中相關的科學問題，進行知識的遷移和整合。在完成科學挑戰任務的過程中，學生既要考慮小燈泡串聯還是并聯，又要考慮三個開關怎么分別控制三個小燈泡，這樣的探究活動具有一定的挑戰，能激發學生探究的主動性，培養學生的創造性思維和實踐能力，使學生樂于參與。技術應用：運用iPad拍照功能，把實物連接圖上傳至平臺，方便展示交流。并且實物和圖像之間的對照和轉換，有利于強化學生對科學探究活動的理解。

四、教學反思

在“不一樣的電路連接”的教學中，教師借助iPad進行互動教學，科學課堂的探究味并未缺失。因此，只要運用得當，充分發揮iPad的便攜性、交互性等優勢，就能更好地幫助學生實現自主探究，豐富探究形式，提升探究效率，加深探究深度。

1.平臺支撐，實現自主探究

iPad滿足了學生動手探究的愿望，極大地提高了學生的課堂參與度，增強了學生的學習體驗，激發了學生的學習興趣，激勵了學生的自主探究。學生手中的iPad是通過局域網與教室里的大屏幕相連的，課堂上學生將自己成功點亮小燈泡的電路圖進行截圖，上傳至優學派智慧課堂平臺，在大屏幕上顯示，與同學們一起分享學習成果。教師可以根據課堂平臺采集的數據對學生進行針對性教學，進而幫助學生完成自主探究目標，對他們的探究進行肯定，激發他們繼續探究的動力。在課堂教學中，教師把主要精力放在監控學生的活動上，了解學生的實驗探究情況，及時給學生提供幫助和指導，鼓勵推動學生自主探究。

2.“虛”實結合，豐富探究形式

科學實驗和探究是科學學習不可或缺的重要部分，但常常由于設備及材料價格昂貴或安全問題考慮而不能很好地進行。“物理實驗室”軟件是以計算機仿真技術、多媒體技術和網絡技術為依托而設計的一種實驗教學軟件，可以模擬真實的實驗場景，學生可以像在真實的環境中一樣進行各種實驗探究，并獲得與實際實驗相類似的體驗。打開軟件，學生可自由選擇實驗材料連接電路，嘗試各種連接方式。實驗探究便捷安全，不會因為短路而發生真的意外或火災事故（模擬事故）。課堂上，學生既利用實物進行探究，又運用軟件虛擬探究，而且兩種探究形式很好地結合在一起，豐富了科學探究的形式。

3.軟件助力，提升探究效率

“物理實驗室”對教師來說是一個很實用的軟件，不需要煩瑣的實驗器材準備，對學生來說大大縮短了組裝電路的時間，可以隨意設計電路，自由進行實驗探究，從某種程度上說可以替代傳統實驗探究。借助“物理實驗室”“化學實驗室”“生物實驗室”等軟件，依托優學派智慧課堂平臺，學生有了更多的思考時間，更多的活動研討空間，能更高效地開展科學探究，并使信息反饋更及時、準確和透明。另外，學生用iPad的拍照功能，把實物連接圖上傳到平臺顯示在大屏英幕上，在交流環節直接在大屏幕上調出各組的電路連接照片，比起實物投影，極大地節約了實物展示的時間，也方便匯報交流。

4.多邊交流，加大探究深度

在科學教學中，師生互動是必不可少的，積極的師生互動能夠持久地保持學生的學習熱情，激勵學生深入探究。利用iPad開展教學的科學課堂上，師生交互更頻繁、更多元，教師可以靈活應用iPad上的各種軟件，進行多樣化師生互動。在拓展應用環節設計不同的電路時，學生先是在組內交流電路連接方法，然后各組連接出幾個不一樣的電路，接著各組拍照上傳實物連接圖，全班交流各組電路的連接方式，比較燈泡串聯和并聯優缺點，知道家里的燈泡一般是并聯的。

總之，將iPad技術融入科學課堂，為學生實現自主探究、豐富探究形式、提升探究效率、加大探究深度創造了良好的氛圍，給科學教學注入了生機，推動科學課堂向著高效探究的方向發展。

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