移动终端无线同屏技术在小学科学实验教学中的应用

无线同屏技术具有实时传输、高清放大、操作简便、高度兼容、成本低廉等特点，受到越来越多的一线教师的关注和使用。目前，移动终端无线同屏技术已广泛应用于中学物理、化学、生物等学科的实验教学，同时，移动终端无线同屏技术也慢慢走进小学课堂，尤其在小学英语、美术课使用的比较多。例如：用智能手机辅助小学英语课堂评价，可以实时记录、实时分享，便于积累、灵活方便，优势可谓显而易见。利用无线同屏技术可以更好地进行示范、展示、评价等教学环节，它不仅有利于促进教学容量的增加、教学内容呈现方式的多样化，而且对教师教学模式的变化、学生学习方法的改进乃至对师生沟通、互动方式都产生了深刻的影响。虽然移动终端无线同屏技术已经在小学课堂教学中开始应用，但是在小学科学实验教学中的应用和研究较少。

2017年教育部新颁布的《义务教育小学科学课程标准》在教学媒体部分首次明确提出：“现代教学媒体及技术可以为科学知识的学习服务，也可以为科学探究的学习服务，利用数字化信息技术进行科学探究，通过互联网收集数据，利用动画技术创设问题情境。”目前我国绝大部分小学每间教室都配备了台式电脑、实物投影仪、电子白板以及液晶电视等基本多媒体设备，已经具备实现无线同屏技术的硬件设备要求。因此，在小学科学实验教学中使用移动终端无线同屏技术进行教学具有可操作性和可行性。

一、小学科学实验教学简述

1.小学科学实验。小学科学是一门以观察、实验为基础的自然学科，也是以培养学生科学素养为宗旨的基础课程。小学科学实验是小学科学的重要内容，实验贯穿于整个小学科学的课程学习当中。科学实验的学习能为学生正确地认识事物规律提供依据，有效激发学生学习科学的兴趣，有利于提高学生的观察能力、动手操作能力，培养学生创造性思维和想象力，有利于逐步培养学生的提出问题、收集和处理信息的能力、分析问题以及解决问题的能力。因此，小学科学实验教学在小学科学课程中具有重要的作用。

2.目前我国小学科学实验教学现状。2009年11月，中华人民共和国教育部下发了《中小学实验室规程》后，小学科学实验受到越来越多的一线小学科学教师和家长的重视，我国小学科学实验的地位得到明显的提升。但是，目前我国小学科学实验教学还存在很多不足，例如：

（1）传统的小学科学实验教学中缺少生动、形象的实验教学资源，大大降低了学生学习科学实验的兴趣；

（2）在实验过程中，教师在讲台上演示实验时，对于一些反应较快的实验现象或者实验中的细微变化，学生难以清晰、完整地观察；

（3）在实验记录的过程中，教师无法及时给予学生指导和帮助，师生之间缺少有效的沟通和交流，导致学生实验方案的设计存在问题，实验操作错误、收集实验数据的方法不恰当以及实验数据分析不够全面，使学生的实验结果不准确；

（4）教师没有及时对学生的实验结果进行有效的评价，甚至经常忽略学生的实验结果，导致学生不重视实验结论。同时，教师对学生的实验成绩的评价方式比较单一。

二、教学中移动终端无线同屏技术的构建

1.无线同屏技术定义。部分学者认为无线同屏是用无线的方法把移动设备里的多媒体内容传送到显示设备上，或者是将其操作过程屏幕镜像到显示设备上。笔者认为无线同屏技术是利用无线WIFI网络，将智能手机、平板等智能移动终端的屏幕画面，同步显示在投影仪或外设显示器上的一项技术。

2.无线同屏技术的连接和使用方法。本文主要介绍iOS系统和Andriod系统的两种移动终端系统通过无线同屏软件实现无线同屏技术。无线同屏软件实现无线同屏技术需要传送端 (Source)、接收端 (Sink)、传送端与接收端在同一局域网三个基本条件。

若教师使用iOS系统的移动终端智能手机，由于iOS系统采用AirPlay Mirroring技术，每台iOS系统的移动终端都有自带屏幕镜像功能，无需建立传送端。第一步：建立接收端。教室的电脑是Windows系统，需要在教室的电脑下载并安装iTools，打开i-Tools在“我的设备”点击“Air Player”安装软件。同时保证教室的电脑和iPhone在同一局域网。第二步：打开iPhone的“屏幕镜像”与教室的电脑进行匹配连接，连接成功就可以实现无线同屏。

教师使用Andriod系统的移动终端智能手机时需要采用Miracast技术。第一步：建立传送端，在Andriod系统的智能手机上下载并安装手机版的“一键投屏”软件；第二步：建立接收端，在教室电脑上安装电脑版的“一键投屏”软件；第三步：让教室的电脑和Andriod系统的智能手机处于同一局域网，打开智能手机的“一键投屏”搜索传送端进行自动连接，连接成功后就可以实现无线同屏。建构iOS系统和Andriod系统的两种移动终端通过无线同屏软件实现无线同屏技术如图1所示：

图1 iOS和Andriod两种系统的移动终端在同一局域网中应用软件实现同屏技术建构图

3.无线同屏技术的优点。

（1）无线传输，采用无线WIFI传输，摆脱传统的有线传输，可以拿着移动终端自由走动。

（2）实时传输、高清放大，对视频、音频、图片等内容进行实时传输，传输的视频、图片都能高清且放大呈现。

（3）操作简便、高度兼容，安装简单、使用方便。大部分的无线同屏软件对移动终端都有很高的兼容性。

（4）成本低廉，在移动终端上可以免费下载安装无线同屏软件，不需要购买新的设备。

三、利用无线同屏技术解决小学科学实验教学问题的路径探析

1.教师利用移动终端无线同屏技术让实验教学资源丰富多彩。移动终端具有下载图片、视频和安装各种APP软件的功能。例如：在科教版科学六年级上册第三单元“能量”的第三课“电磁铁的磁力（一）”的新课导入环节里，教师把在智能手机上收集到的电铃和吸尘器的结构图、电磁起重机和磁悬浮列车工作原理的微课小视频等，通过无线同屏技术在教室进行实时传输播放，可以让学生更加生动、形象的了解电磁体在生活中的应用。对学生来说，它不仅满足了学生的学习需求，而且激发了学生继续学习电磁铁的兴趣；对教师来说，既帮助教师省时、高效的备课，又丰富了小学科学实验教学的资源。另一方面，教师还可在智能手机上下载并安装星图、谷歌星空、实时温度计、噪音测试仪等各种APP软件作为实验教学资源。这样可以弥补传统小学科学实验教学中实验仪器的精确度低和易老化、容易损坏的缺点，进一步丰富小学实验教学的资源。

2.教师利用移动终端无线同屏技术帮助学生设计合理的实验方案。在“电磁铁的磁力（一）”中，本实验方案设计的重难点在于设计对比实验，通过控制变量检验线圈圈数对磁力大小的影响。在学生设计实验方案的过程中，教师可以利用移动终端的拍照和图片编辑功能，教师一边巡视一边用智能手机将所有小组的实验方案拍照。选择其中一组或多组实验方案，通过无线同屏技术把照片实时传输展示在教室大屏幕上，并直接在照片上进行标注和修改。如图2所示，在怎样改变线圈圈数大小条件中，之前的数据分别是1圈、2圈、3圈。经过多次讨论后，全班同学一致认为线圈圈数相差10圈会让实验效果更明显。最后选用10圈、20圈、30圈这三组数据。与传统的实验教学相比，教师直接在照片上对实验方案进行修改，移动终端无线同屏技术在实验设计中增加了师生、生生交流的机会，有利于培养学生良好的科学素养。

图2 利用同屏技术分享学生电磁铁磁力大小与线圈圈数的关系实验设计方案表

3.教师利用移动终端无线同屏技术实时放大、高清呈现实验现象。在教师演示实验或者学生分组实验时，可把移动终端的录像功能和无线同屏技术实时、高清传输的优点相结合，让实验现象能实时播放、局部放大甚至反复慢速回放，全方位的将实验现象呈现出来。例如：在“电磁铁的磁力（一）”中，学生在分组实验前，教师需要给学生说明如何制作电磁铁以及记录电磁铁吸附回形针个数的方法。在教师制作电磁铁时，智能手机能清晰拍摄到在大铁钉的电线朝一个方向均匀的缠绕。它不仅可以放大细节，而且能重复播放制作电磁铁的过程。教师还可以配合视频再次详细的讲解，加深学生的印象，使学生能正确掌握实验的操作方法并减少实验的误差。

4.教师利用移动终端无线同屏技术培养学生正确记录实验数据的方法。在“电磁铁的磁力（一）”的学生分组实验中，学生需要记录电磁铁线圈的圈数和吸引回形针的个数。教师用智能手机把每组学生填写的实验记录表拍照并保存，有目的的选择两组不同的学生实验数据照片进行比较。如图3所示，同屏两组不同的实验数据：第一组在不同的圈数只记录一次实验数据，第二组在不同的圈数分别记录三次实验数据并求出平均值。通过教师的引导和学生的观察，学生会发现问题、学会思考，最后教师进行补充解释。采用这样的新颖的教学方式，教师不仅能及时纠正学生错误的记录方法，提高学生实验数据的准确性和可信度，还能更好地深化探究式的实验教学方式。最重要的是可以使学生养成良好的实验记录习惯，进一步提高学生的科学素养。

图3 利用同屏技术分享学生的电磁铁线圈的圈数与吸引回形针的个数实验记录表

5.教师利用移动终端无线同屏技术能及时有效地对学生实验结果进行评价。相对于传统的小学科学实验评价，利用移动终端无线同屏技术能及时、省时地对学生的实验结果作出评价。“电磁铁的磁力（一）”的实验结论为：线圈的圈数越多，电磁铁的磁力越大；线圈的圈数越少，电磁铁的磁力越小。首先，教师通过移动终端无线同屏技术能展示全班同学的实验结果，这样的方式让学生知道实验结论不是由班级里一个人或者某一组的实验结果得到，而是通过全班同学共同努力得出的实验结论，有助于提高学生的成就感和自信心。其次，教师把实验中学生错误的实验操作进行回放，一边回放一边纠正学生的错误操作。这样的教学方法能及时给予学生评价和帮助，让学生更好地归纳和总结。最后，教师还能对每个小组的实验结果进行系统并完整的保存，为学生多样化的学习评价做好准备。同时，教师还能合理利用这些图片和视频资源进行教学总结和反思。

将现代技术与实验教学的思想进行优化和整合，使用同屏技术辅助小学科学的实验教学，不仅优化了多媒体辅助教学，而且还能提高小学科学实验教学的效益，具有较大的实用价值和实践意义。