【摘 要】目前數(shù)字技術(shù)在校內(nèi)課堂教學(xué)和學(xué)校管理中廣泛發(fā)揮著作用，然而智能手機(jī)應(yīng)用于學(xué)生學(xué)習(xí)的有意義的探索比較少，很多研究集中在沉迷手機(jī)游戲角度探討，目的是讓學(xué)生遠(yuǎn)離手機(jī)。本文從智能手機(jī)應(yīng)用角度，介紹了三大類手機(jī)App軟件功能特點(diǎn)，并給教師提出了開展科學(xué)實(shí)踐學(xué)習(xí)的建議，對(duì)創(chuàng)新開展學(xué)科實(shí)踐和跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)具有很好的借鑒價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】手機(jī)App；科學(xué)實(shí)踐；學(xué)習(xí)工具

【中圖分類號(hào)】G434 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】B

【論文編號(hào)】1671-7384（2024）09-027-02

如何在課堂教學(xué)中有效開展科學(xué)實(shí)踐，提高學(xué)生的科學(xué)探究能力及工程與技術(shù)實(shí)踐能力，是當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育理論與實(shí)踐亟待解決的新問題[1]。早在2012年，美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)（AAAS）提出智能手機(jī)作為一種實(shí)踐學(xué)習(xí)工具的教學(xué)改革試驗(yàn)，當(dāng)前在智能手機(jī)的普及態(tài)勢(shì)下，手機(jī)App成為了人們常用的工具軟件，通過手機(jī)App技術(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的學(xué)生管理、課堂管理、課程預(yù)約管理、一卡通充值消費(fèi)等功能，真正達(dá)到了智慧校園建設(shè)的需求[2]。App Inventor是一款由Google和麻省理工學(xué)院開發(fā)的圖形化軟件，學(xué)生可以快速實(shí)現(xiàn)圖形化編程，將創(chuàng)新構(gòu)思轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)的問題解決，可以進(jìn)行手機(jī)App＋智慧教室、手機(jī)App＋智能花卉養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)、智能收納箱、智能家居、智能避障小車及遠(yuǎn)程遙控避障小車等[3]。

科學(xué)教育要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展，越來越強(qiáng)調(diào)真實(shí)的實(shí)踐，學(xué)生像科學(xué)家一樣走進(jìn)自然、探究自然、解釋和理解自然現(xiàn)象，成為培養(yǎng)科學(xué)思維的重要實(shí)踐內(nèi)容與形式。2022年義務(wù)教育新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)實(shí)踐教學(xué)，科學(xué)實(shí)踐教學(xué)倡導(dǎo)項(xiàng)目化教學(xué)，基于科學(xué)實(shí)踐開展學(xué)習(xí)主要有考察、試驗(yàn)和檢測(cè)等形式。過去對(duì)數(shù)據(jù)的獲取方法主要以手工為主，近年來各種智能App和小程序與各種感應(yīng)器結(jié)合的便攜式觀測(cè)儀器，廣泛應(yīng)用于動(dòng)植物資源與行為研究；智慧農(nóng)業(yè)時(shí)代，很多中小學(xué)生運(yùn)用所學(xué)模塊化編程技術(shù)與各種感應(yīng)器結(jié)合，研發(fā)植物自動(dòng)澆水、自動(dòng)控溫、自動(dòng)施肥等小制作產(chǎn)品；芯片技術(shù)小型化和智能化發(fā)展，使得學(xué)生對(duì)水、空氣、食品中的化學(xué)成分進(jìn)行定量研究指標(biāo)檢測(cè)集成化。技術(shù)的發(fā)展為教師開展科學(xué)實(shí)踐教學(xué)提供了參考。

測(cè)量類手機(jī)App及小程序

沒有測(cè)量就沒有科學(xué)，手機(jī)App和小程序測(cè)量工具的迭代發(fā)展進(jìn)步，是人們對(duì)自然的認(rèn)知水平進(jìn)入智慧科學(xué)時(shí)代的重要標(biāo)志?，F(xiàn)在智能手機(jī)輕巧、便攜，功能多樣的App和小程序操作簡(jiǎn)單到只需對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行圖片采集或拍攝獲取數(shù)字化信息處理，即可完成檢測(cè)樣本數(shù)據(jù)采集，操作者不需要專門培訓(xùn)就能很快掌握使用方法。很多基于單片機(jī)軟件編程的愛好者，利用智能手機(jī)中磁力傳感器、方向傳感器、陀螺儀傳感器、光線感應(yīng)傳感器、重力傳感器、旋轉(zhuǎn)矢量傳感器等硬件，能夠編輯出各種不同功能的小程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)研究對(duì)象長(zhǎng)度、位置、方向、光強(qiáng)、重力、加速度等的測(cè)量。教師可利用學(xué)生喜歡動(dòng)手的特點(diǎn)，借助手機(jī)App或小程序和各種傳感器結(jié)合，指導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)實(shí)驗(yàn)變量指標(biāo)檢測(cè)方法的研發(fā)，創(chuàng)新設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置，如利用電腦光強(qiáng)儀軟件，完成相關(guān)變量測(cè)量的研發(fā)，開展植物與光強(qiáng)關(guān)系的自然現(xiàn)象探究。這類基于動(dòng)手的創(chuàng)客項(xiàng)目與科學(xué)實(shí)踐考察、試驗(yàn)的教學(xué)，能夠激發(fā)學(xué)生開展野外考察的欲望，提高他們的科學(xué)思維與動(dòng)手實(shí)踐能力。

智慧農(nóng)業(yè)技術(shù)手機(jī)App及小程序

在農(nóng)業(yè)作物種植領(lǐng)域，全國(guó)各地農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門開發(fā)的手機(jī)App集成了檢測(cè)土壤成分含量、含水量、溫度等指標(biāo)檢測(cè)功能。這些小程序的研發(fā)是根據(jù)科研機(jī)構(gòu)對(duì)作物不同生長(zhǎng)階段需要營(yíng)養(yǎng)元素的多年數(shù)據(jù)分析，并建立數(shù)據(jù)模型開發(fā)出來的，依據(jù)精準(zhǔn)的配方施肥和生長(zhǎng)條件控制的小程序和感應(yīng)探頭獲取作物生長(zhǎng)環(huán)境條件實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，指導(dǎo)農(nóng)民開展科學(xué)種田管理。農(nóng)村學(xué)校可積極主動(dòng)與農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣部門協(xié)同，引進(jìn)農(nóng)業(yè)智慧技術(shù)，作為學(xué)生開展農(nóng)業(yè)勞動(dòng)和科學(xué)試驗(yàn)的實(shí)踐學(xué)習(xí)資源，組織學(xué)生體驗(yàn)施肥、澆水等農(nóng)業(yè)勞動(dòng)的同時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生觀察農(nóng)作物生長(zhǎng)健康狀況，運(yùn)用手機(jī)App或小程序?qū)θ~色、大小、莖稈粗細(xì)、節(jié)間長(zhǎng)短等進(jìn)行計(jì)量觀測(cè)，促進(jìn)學(xué)生定性觀測(cè)自然的習(xí)慣養(yǎng)成；結(jié)合智慧技術(shù)平臺(tái)給出的技術(shù)方案，可嘗試進(jìn)行單因素栽培技術(shù)應(yīng)用的試驗(yàn)，探討農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收的改進(jìn)辦法。這類實(shí)踐活動(dòng)可以有效地提高學(xué)生對(duì)科學(xué)解決問題的概念理解，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐創(chuàng)新行為能力。

圖像識(shí)別手機(jī)App及小程序

觀察是科學(xué)認(rèn)知世界最基本的行為，人們?yōu)榱颂岣哂^察能力，發(fā)明了顯微鏡、望遠(yuǎn)鏡等工具，也發(fā)明了很多化學(xué)觀察方法，每一項(xiàng)觀察工具與方法的發(fā)明，都會(huì)推動(dòng)科學(xué)進(jìn)步的速度。近十年來，伴隨手機(jī)數(shù)碼攝影功能的進(jìn)步，大量植物數(shù)字圖庫的建立，植物識(shí)別軟件發(fā)展迅速，大大滿足了植物愛好者的需求。同時(shí)手機(jī)編輯圖片和運(yùn)用圖片的視頻編輯小程序也不斷出現(xiàn)，有很多高等學(xué)校將其用于植物教學(xué)，大大提高了學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的興趣。有研究表明：花伴侶、形色、識(shí)物三個(gè)軟件效果較好[4]，這類小程序如果用于中小學(xué)科學(xué)實(shí)踐學(xué)習(xí)，將會(huì)大大提高學(xué)生開展植物物種資源考察學(xué)習(xí)的興趣與學(xué)習(xí)效率。類似的軟件還有很多，利用手機(jī)App識(shí)圖軟件，可以識(shí)別常見巖石種類，再利用手機(jī)App地質(zhì)云軟件，可以查閱描述巖石種類的專業(yè)術(shù)語；利用手機(jī)App見蟲軟件，可以識(shí)別常見昆蟲種類，可以看到昆蟲的外表形態(tài)特征與生活習(xí)性等文獻(xiàn)記載信息。教師利用這些軟件，可以指導(dǎo)學(xué)生嘗試對(duì)校園、公園和社區(qū)的地形地貌和常見昆蟲進(jìn)行物種識(shí)別比賽，實(shí)現(xiàn)對(duì)軟件的熟練使用，同時(shí)也能促進(jìn)生成式智慧軟件識(shí)別能力提升，從而引導(dǎo)學(xué)生對(duì)身邊生物物種多樣性和種植資源考察以及保護(hù)生物現(xiàn)狀研究，為更好地保護(hù)環(huán)境提出有益建議。

大地測(cè)量手機(jī)App及小程序

基于衛(wèi)星導(dǎo)航技術(shù)的手機(jī)App軟件，能夠提供戶外高分辨率地圖，學(xué)生可以自主在地圖上添加圖源符號(hào)，地圖上能夠提供多類型測(cè)繪標(biāo)記工具和軌跡記錄信息，記錄信息包括高程、速度、經(jīng)度與緯度坐標(biāo)。利用手機(jī)App今日水印相機(jī)軟件，拍攝觀察對(duì)象的照片，能自動(dòng)記錄拍攝照片的時(shí)間、地點(diǎn)、經(jīng)緯度、海拔等地理信息。類似的軟件還有導(dǎo)航地圖、手機(jī)智能服務(wù)等多種軟件，建議教師們利用大地測(cè)量手機(jī)App或小程序，指導(dǎo)學(xué)生結(jié)合外出旅行，開展地理考察學(xué)習(xí)，如可以指導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用此類軟件進(jìn)行古樹分布地圖繪制，稀有資源分布圖繪制等考察活動(dòng)。

數(shù)據(jù)處理與辦公軟件學(xué)習(xí)

所有考察觀測(cè)、試驗(yàn)、觀察、測(cè)量等手段活動(dòng)的數(shù)據(jù)，都需要進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，特別是把表格數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為圖表表達(dá)能力，這是交流實(shí)踐學(xué)習(xí)的必備能力。目前國(guó)產(chǎn)WPS軟件既有文字、數(shù)據(jù)智能分析功能，還提供很多智能工具。教師結(jié)合運(yùn)用手機(jī)App獲得的數(shù)據(jù)和要表達(dá)的主題，指導(dǎo)學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)處理意圖，學(xué)習(xí)軟件使用方法。確定選擇圖的類型，如果是表達(dá)結(jié)構(gòu)組成類內(nèi)容，可選擇餅圖制作方法；如果比較大小類內(nèi)容，可選擇柱狀圖制作方法；如果表示動(dòng)態(tài)變化類內(nèi)容，可選擇依時(shí)間變化曲線圖制作方法等。要結(jié)合實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容特點(diǎn)，分析數(shù)據(jù)類型，做到即學(xué)即用，學(xué)生之間可即學(xué)即傳，發(fā)揮交流學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)，培養(yǎng)學(xué)生互幫互學(xué)的習(xí)慣，發(fā)揮交流實(shí)踐學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)。

總之，智能手機(jī)的眾多功能融合了傳統(tǒng)單一的自動(dòng)檢測(cè)工具和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)平臺(tái)，通過智能手機(jī)探索與實(shí)踐開展科學(xué)實(shí)踐，是一種不錯(cuò)的學(xué)習(xí)方法。伴隨手機(jī)App軟件迭代升級(jí)，將其與單片機(jī)創(chuàng)客動(dòng)手活動(dòng)相結(jié)合，將會(huì)迎來科學(xué)實(shí)踐教與學(xué)理念和方法的革命。

參考文獻(xiàn)

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