基于“互聯網+”的遠程科學探究活動的設計與實施——以觀星探究活動為例

浙江省杭州市基礎教育研究室(310003) 徐春建浙江省杭州市富陽區永興小學(311400) 季志躍

1 緣起：網課期間，學生科學探究活動開展情況不容樂觀

小學科學課程是一門非常注重學生體驗的學科，有著非常多的實驗探究活動，而能否開展有效的探究活動，將直接影響學生的學習效果。在正常的在校教學活動中，學生與教師面對面進行交流，教師可以隨時了解學生的探究進程，以確保探究活動的正常開展并取得較好的效果。

但是，受到新冠肺炎疫情的影響，各學校無法正常開展在校教學活動，只能利用互聯網進行停課不停學的教學活動，小學科學的教學活動也因此在線上開展。然而，實際上線上教學的過程不可控且教學效果也不樂觀。筆者調查發現，雖然學生對探究活動的熱情依然高漲，但是師生的遠程探究活動受到很多因素的限制，導致活動無法開展或者開展效果不理想，大大降低了學生的學習效果。“宇宙”單元學生真實反饋見圖1。

圖1 學生反饋意見分析

因此，如何進行遠程科學探究活動的設計與實施，促進遠程學生探究活動的有效開展與評價，成了筆者思考的問題。

2 分析：基于“互聯網+”的遠程科學探究活動設計

對于上述問題的產生，筆者認為與兩個方面的不足有關：學生能力不足和教師指導不足。如果能有效解決這兩個方面的不足，那么學生開展探究活動將會更加順利。但是，師生異地的特殊情況大大增加了這兩個方面不足的難度，不可避免地出現了許多迫切需要解決的問題。如：如何使學生遠程學習到正確的科學探究方法，提升自己的探究能力；如何掌握學生學習的具體情況，以便進行反饋評價；學生如何接收教師的評價，以便作出調整；學生遇到了不能解決的疑難問題時，如何尋求教師幫助等。只有將這些問題一一化解，才能有效開展學生的遠程科學探究活動。

基于以上思考，筆者確立了基于“互聯網+”的遠程科學探究活動方案，進行了以下四個環節的設計。

2.1 微課學習探究方法

遠程科學探究活動前，學生要對該探究活動進行整體了解，尤其要對探究方法進行學習。但是遠程學生的學習不受教師管理和控制，因而選擇合適的方式進行探究方法的學習顯得尤為重要。在眾多方法中，微課作為一種新型課堂形態，能滿足遠程學生的需求。因此，教師可以利用這一特點，尋找或錄制具有針對性的微課，讓遠程的學生利用微課學習探究方法，為探究活動的開展奠定基礎。

2.2 學生自主探究活動

遠程活動探究的主體是學生。遠程學生在利用微課學習后，檢驗自己是否真正掌握探究方法，最好的方法就是按照要求進行自主實踐探究，在探究實踐中發現自己的知識遺漏點，以便隨時進行調整。同時，在這個過程中，學生能夠學會科學探究的方法和技能、科學的思維方式，形成科學觀點和科學素養，以達到開展科學探究活動的最終目的。

2.3 互動工具反饋評價

遠程科學探究活動是一種特殊情況下的教學活動，也需要甚至更需要教師實施教學評價。但是，不管是學生學習微課的效果，還是學生進行自主探究活動的成效，由于師生異地的特殊情況，教師不能像面對面授課一樣實時掌握學生的真實情況，從而無法進行合理評價。此時，就需要教師合理利用互聯網上的交流工具，跟學生進行互動，得到學生真實的反饋，從而進行有效的評價和指導，如利用釘釘家校本和問卷星等平臺進行問卷調查。

2.4 教師直播精準指導

遠程科學探究往往會出現許多學生無法解決的疑難困惑，迫切需要教師進行精準指導。然而，出于師生異地的不便，教師無法面對面根據學生實時出現的困難進行指導。因此，教師必須選擇可以實時掌握學生實際困難的互聯網工具或手段對學生碰到的疑難困惑進行精準指導，而直播恰恰是非常好的一個手段。教師可以利用釘釘發起直播，實時與學生進行“連麥”，從而達到精準指導的目的。

當然，遠程科學探究活動作為一項特殊的教學活動，本質上應該遵循教學規律，各個活動環節的展開并不是死板的，學生的反饋也不是一成不變的，而是具有明顯的生成性和動態性。因此，以上四個環節并不是孤立存在的，而應該是處于有序推進、動態調整中的。所以，筆者認為遠程科學探究活動的各個環節，應該滿足圖2所示的邏輯關系。

圖2 遠程科學探究活動設計基本流程

至此，基于“互聯網+”的遠程科學探究活動設計已較為完善，理論上基本能保證活動各個環節的順利開展，達成活動目的。

3 實踐：基于“互聯網+”的遠程科學探究活動實施

基于以上相關思考，筆者以六年級下冊“宇宙”單元的星空探究活動為例，詳細說明基于“互聯網+”的遠程科學探究活動方案的具體實施情況。

3.1 制作觀星軟件微課，學生學習操作方法

對于遠程學生來說，有條件使用手機等智能設備來運用互聯網進行學習，因此，筆者制作了一個運用手機上的“星圖”軟件尋找星空中星座的微課，通過互聯網提供給學生并指導學生使用。

圖3展示的是筆者錄制的軟件部分微課截圖，筆者結合課本內容，將軟件的使用方法錄制成微課提供給學生后，學生即可根據微課的指導，自行下載并使用“星圖軟件”進行星空觀測了。

如圖3所示，“星圖”軟件具備“AR觀星”功能，只要學生打開軟件后，將手機攝像頭對準所要觀測的星空方位，就能在軟件里找到實際天空中的天體信息，能夠非常方便觀察星空中的星座。如學生想要在晴朗夜空中觀察北極星，那么學生可以面北而站，打開軟件，調整手機的角度，當屏幕中出現北極星時，肉眼朝著攝像頭所指的天空位置觀察，就能精準找到北極星的位置了，這樣大大降低了對于星空觀測的難度，讓遠程的學生能夠輕松掌握觀察方法。

圖3 星圖軟件部分微課展示

3.2 學生根據觀星要求，實地開展探究活動

在學生經過微課學習，能夠基本掌握觀星軟件的使用方法后，筆者開始利用釘釘軟件組建觀星活動班級群，在群內發布觀察任務，讓遠程學生根據已知方法，利用軟件實地開展觀星活動，觀察任務天體。

筆者發現，絕大多數學生能夠很好地完成觀察任務。學生經過初步探究后，對于簡單的觀星活動已經較為熟悉，也由此對天文學產生了濃厚的興趣，會自覺關注更多有關的天文信息，激發求知欲和好奇心。學生自發在群內開展“超級月亮”的觀察活動。

3.3 互動工具反饋情況，按需作出合理調整

當然，在筆者執教過程中發現，出于個體差異，并不是所有的學生都能夠根據微課掌握星空探究的方法，也不是所有的學生都能夠有效利用軟件進行星空觀察。所以，筆者認為有必要利用各種互動工具，對學生的真實情況進行把握，以便按需作出合理的調整。因此，筆者利用釘釘群、微信群、問卷星、電子統計等多種平臺和工具，對學生當天的觀察進行實時匯總，力求幫助學生更好完成星空觀測活動。

如圖4所示，筆者通過互動工具，建立師生實時反饋機制，準確把握學生的探究實況和動態，能夠準確了解學生迫切需要教師指導的地方，為后續活動的方案改進提供了可靠依據。

圖4 問卷星統計學生真實情況

3.4 模擬直播真實夜空，精準指導學生觀星

筆者在整理、統計學生的反饋意見時發現，基本上都能夠準確地觀察到任務要求的天體。但是在某些情況下，觀察的準確度非常低，比如兩顆星星距離非常接近時，學生難以利用現有軟件辨別具體情況。此時，學生迫切需要教師在身邊指導。因此，在師生異地的現實下，筆者采用模擬器直播，模擬出當晚的真實夜空，用以精準指導學生進行觀星活動。

如圖5所示，筆者通過調節“Stellarium(虛擬天文館)”模擬器中光污染等條件，模擬出4月20日當晚夜空中的實際情況，以此為基礎，利用釘釘軟件開設直播，就像師生同時同地進行觀察一樣，簡單明了地對學生的觀星活動進行指導，解決了相鄰兩顆星星難以辨別的難題。如當晚的北河三和五車二，距離上非常接近，但是學生能明顯感覺到上下左右的區別，此時只要教師這樣指導即可：“面朝金星，左上方一顆為北河三，右上方一顆為五車二”，學生就能快速辨別兩顆星星。

圖5 模擬器模擬4月20日真實夜空

4 展望：讓“互聯網+”下的科學探究成為學校教學的有機補充

綜上，筆者認為教師綜合運用手機軟件“虛擬模擬器”“釘釘直播”“問卷星”，設計并實施具有實時反饋、動態調整的遠程科學探究活動方案，完全可以對學生的遠程科學探究活動進行實時、有效的精準指導，真正解決了網課過程中遠程科學探究活動難開展的問題。

基于此，筆者也對這樣一種遠程探究活動的開展模式進行了如下展望，認為“互聯網+”下的科學探究活動成為學校教學的有機補充。

4.1 節假日學生探究活動的不二選擇

其實，除了疫情期間以外，學生不在校學習的時段還有很多，比如節假日和寒暑假。雖然這些時段里，學生沒有在校進行集體學習，但是往往會進行一些課余探究活動，而對于這些探究活動的開展，學生往往很難評價自己掌握的程度。有的時候，學生自主進行探究活動后，也可能會形成一張探究報告單，開學后交給教師評價。但此時評價已經遠遠滯后于活動，學生很有可能已經不記得探究過程中的種種細節，可以說這樣的活動開展方式和評價方式是沒什么價值的。

因此，如果能夠選取合適的探究主題，利用互聯網技術，建立完整的探究活動開展體系和評價體系，將會是節假日里學生探究活動的不二選擇。

4.2 學校科學課程內容的有效補充

當然，即便是學生在校期間的科學課程學習，由于各種原因的限制，也不能夠保證學生能夠在學校里將課程(課本)涉及到的相關探究活動全部開展一遍，更別提拓展活動了。如筆者執教的“宇宙”單元中的幾節課，由于時間等條件的限制，課堂上根本不可能面面俱到地進行所有活動。如果教師只是簡單的說一句“請同學們自己回去研究”，大多數的學生是無法完成的，因此，如果能夠利用互聯網進行遠程的小組學習，將會是學校科學課程(課本)內容的有效補充。

4.3 學生科學素養的營養加餐

現在智能手機中還有不少能與科學課程內容相結合的科學識別軟件。如“礦物世界”“形色識花”“懂鳥”“昆蟲百科”等，都和小學科學課程息息相關。筆者不禁思考，是否能像觀星活動一樣，利用互聯網技術，建立一種可操作的、實時的、精準的活動方式，以解決學生學習難點，幫助學生在課外依舊能夠像課堂里一樣，有效開展科學探究活動，彌補目前課外科學探究活動的不足，為學生科學素養的形成增加更多營養。