科学探究教学中iPad的应用刍议

严建斌

摘 要： iPad作为一种信息技术高速发展的产物，以其特有的优势迅速被运用到教育教学领域，受到了众多教师和学生的青睐。文章结合教科版小学科学四年级“不一样的电路连接”的教学，探讨iPad的应用，提出iPad应用于科学教学的做法：营造互动的探究课堂，提升学生探究学习能力，使科学学习更有效率，更有广度和深度。

关键词：科学教学;iPad;智慧课堂;探究学习

中图分类号：G623.6 文献标志码：A文章编号：1008-3561（2020）09-0116-04

随着移动终端的普及以及互联网的大规模覆盖，信息化软环境已成为教育生态。iPad因其丰富的媒体交互、网络资源、学习工具等优势，也逐渐走进科学课堂，给科学教学提供了良好的技术支撑。《义务教育小学科学课程标准（2017版）》也倡导探究式学习，其目的就是促进学生主动学习，更好地培养学生的科学素养。虽然iPad为学生提供更多的探究机会和自主学习的空间，但在科学教学中如何发挥iPad的优势，合理运用iPad，依然困扰着不少教师。“不一样的电路连接”是教科版小学科学四年级下册“电”单元的内容，教师在本课的教学中充分发挥iPad的学习工具和交互性优势，采用小组合作的形式开展探究学习活动，无论是知识学习还是实验探究，在iPad的支撑下都体现出浓浓的探究味。本文以“不一样的电路连接”教学为例，探讨如何在科学探究教学中合理应用iPad。

一、教学目标

科学知识：如果电从一点流到另一点，这两点间就是一个通路，如果电不能从一点流到另一点，这两点间就是断路;知道电路连接有串联和并联两种方式。科学探究：用电路检测器检测接线盒，并能根据检测结果判断里面的电路是怎样连接的（重点）;用iPad的“物理实验室APP”尝试不同的电路连接方法，在模拟实验中发现这些连接方法的特点（难点）。科学态度：养成逻辑严密的推理能力和勇于挑战的科学态度。

二、教学环境

教师配备一体机和iPad，学生每人一台iPad，师生的终端通过高速无线网络相连，可以即时投射到教室内的大屏幕上。

1.平台

本课采用优学派智慧课堂学习平台，该平台操作简单方便，借助平台可以开展画图、拍照、视频、测评等多种形式的活动。学生通过iPad上传作业或实验，师生、生生之间可以即时反馈，加大了课堂上互动的广度和深度。

2.工具

使用“物理实验课”APP工具，用在进行串联和并联电路的连接环节，帮助学生快速连接灯泡和电池，即时呈现不同连接方式下灯泡的亮暗变化，并能列在一起进行形象对比。

3.资源

“通路和断路”微视频，呈现检测器检测电路的方法和通路断路的概念;演示文稿，呈现实验方法要求。

三、教学过程

1.活动一：游戏导入

师：先来玩个游戏，在一根管子中左边穿入两根导线，右边只露出其中一根导线，猜猜右边导线与左边哪根是同一根导线，你有什么方法来检验？生：猜不准，但我只要拉一拉右边的导线，左边跟着动的那根就是和右边相连的。师：好点子。除了用手拉，还可以用以前学的方法来检验吗？生：用电路检测器一头连接左边的导线，一头连接右边的导线，发现小灯泡亮了，那左右两边导线就是连通的。师：请你上来检测一下。

教学评析：通过游戏引导学生快速进入本课的学习，并进行一次小小的探究过程，引出可用检测器来检测电路通断情况。技术运用：这一环节未用iPad技术进行辅助。

2.活动二：认识通路和断路

教师在视频展示台上展示有4个检测头的接线盒，打开接线盒，展示里面的线路连接。师：这里的线路连接在检测时会是怎样的结果？生1：1和3连通，2和4连通。生2：1和2、3和4都不连通，1和4也不连通。生3：还有2和3也不连通。教师利用多媒体出示问题：要检测一个带有4个接线柱的接线盒，按怎样的顺序检测，才能不漏检、不重复？什么是通路？什么是断路？学生进入优学派智慧课堂平台观看微视频“通路和断路”。部分学生选择其中一小段观看，部分学生重复观看。教师在教室里巡视，解答个别学生的疑问。

教学评析：根据接线盒内的连接情况来判断检测时会出现的结果，这是一种顺向思维，为后面根据检测结果反过来推测盒内导线是怎样连接的做铺垫。课前，教师了解到学生对通路和断路有自己的理解。一些学生认为导线的两端与电池、灯泡、导线必须围成一个圈，让电有前进的路，灯泡就亮了;另一些学生认为电前进的路断了，灯泡就灭了。这样的理解虽然不错，但不是科学的概念表述。对此，教师精心制作“通路和断路”微视频，该微视频由以下三部分组成：（1）电路检测器檢测接线头操作规范。（2）电路检测器检测顺序。（3）通路和断路。微视频能帮助建立正确的科学概念和有序检测的方法，促进学生自主学习。技术运用：运用优学派智慧课堂视频功能，每位学生根据自己的知识学习情况，自定微视频观看时间和内容，开展个性化学习。

3.活动三：检测并推测接线盒导线连接情况

教师利用多媒体出示问题，让学生以小组为单位，用电路检测器检测第二个4接线头接线盒，根据检测结果思考盒内导线是怎样连接的，并说出判断依据，画出推测的电路图。学生在规定时间内完成活动，并将检测记录和推测图上传到优学派智慧课堂平台。教师打开优学派智慧课堂的各组检测结果和根据检测结果画出的电路图，以及全班的答案统计表，上面各小组的答题情况一目了然。师：我们看看各组的检测记录，发现都一样，1和2、1和3、2和3是通路，1和4、2和4、3和4是断路，我们再来看看各组根据检测结果画出的推测图。教师点击第三组的推测图，放大。师：你们能解释一下为什么这样推测？生：1和2是连通的，就画线连起来，1和3连通，画线连起来，2和3也连通，也画线连起来。师：和你们推测相同的有3个组。请第六小组来说说你们的推测。生：我们是1和2连通，就画线，2和3连通，就画线，1和3也是连通的，但没画线，因为从1到2再到3连起来了，1和3这根导线就省掉了，但还是连起来的。师：很有道理，老师为你们点赞！（教师在优学派智慧课堂平台上给第六小组一个闪烁的“大拇指”）师：有不同推测的组也想说的吗？生1：我们组是1和2连线，2和3连线。生2：我们组是1和3、2和3连线，1和2没直接连线，但中间通过3还是连上的。师：各小组画的推测图只有4种。是不是只有这4种情况？老师想知道现在大家最想干什么。生：打开接线盒看一看。师：请同学们打开接线盒，看看里面的导线是怎样连接的。生：我们连对了。（欢呼）

教学评析：提供通路断路情况一样而里面导线连接方式不同的接线盒，让学生推测里面导线连接情况，这反映了一个真实的科学探究过程，重点在培养学生分析实验数据的能力和思维的发散性。技术运用：通过优学派智慧课堂的测试功能将答题情况图形化、动态化，可以立即反馈各小组实验探究情况，教师能及时与学生进行交流分析。

4.活动四：电池的串联并联，小灯泡的串联并联

教师打开“物理实验课”软件，并利用多媒体显示活动任务：用2节电池、1个小灯泡、几根导电连接起来，组成一个电路，使小灯泡亮起来，完成之后截图上传。学生在iPad上进行虚拟探究，拖拽移动“电池”“灯泡”，尝试连接导线，使小灯泡成功发出亮光后，再截图上传。教师利用多媒体各组上传的电路实物图。师：都点亮了。比较一下，全班15组有几组是相同的，发现了吗？生：9个组连接是一样的，用了3根导线，4个组用了4根导线，还有2个组用了6根导线。师：你是看导线多少，还有什么发现吗？生1：9个组是把3根导线依次连接上电池和2个小灯泡，组成个圈。生2：不对，叫通路。生3：9个组比其他6个组的小灯泡亮。师：我们看其他6个组，其中2个组用了6根导线，其实外边的2根是多余的，通过中间的点已经相连了。生：这2组和前面的4组连接方法是一样的。师：那全班的连接方法有几种？生：2种。师：科学上把小灯泡逐个首尾相连接叫作串联，小灯泡首首相连尾尾也相连叫并联。1节电池的电压是1.5 V，2节电池串联电压是3 V，我们看到小灯泡变亮很多;2节电池并联电压仍是1.5 V，我们看到小灯泡亮度不变。师：如果换成1节电池、2个小灯泡、几根导线，使小灯泡亮起来有几种方式。（多媒体展示）学生虚拟探究，在规定的时间内完成探究并截图上传。师生归纳出灯泡也有2种连接方式——串联和并联，比较分析灯泡串联并联时特点。

教学评析：学生探究电池串联和并联以及小灯泡的串联和并联，并观察描述每种连接方式的特点和灯泡的亮暗。在探究过程中，利用iPad 能够达到多样化的师生互动，既能使教学更为生动和高效，又能够使学生的探究更具广度和深度。技术运用：运用“物理实验室”软件模拟真实实验环境，灯泡的亮暗也能直观显示，如果是断路，灯泡不会亮，而连成短路，会烧毁元件或引发火灾，只不过是虚拟的。学生在iPad上实验操作，探究不同的电路连接方式，利用iPad的无线展示功能，把截图上传到优学派智慧课堂平台，方便与教师、同学的交流。

5.活动五：拓展提升，综合应用知识

师：我们家多个灯泡中的1个坏了，其他灯泡还能正常亮吗？生：能亮，和原先一样亮。师：猜测家里的多个灯泡是怎样连接的，串联还是并联？生1：串联和并联都有可能。生2：我想是并联。师：你猜测的依据是？生1：如果灯泡是串联的话，其中1个坏了，电就不通了，但其他灯泡还亮着，说明不可能是串联，应该是并联。生2：我认为是并联的，因为每个灯泡都和电池组成一个通路，1个灯泡坏了使这个通路变成了断路，而其他的还是通路，还会亮。生3：一样的灯泡并联在一起，是一样亮的。现在坏了1个，其余的还一样亮，说明灯泡是并联的。生4：灯泡串联的话，2个的那种比1个的暗。家里的灯泡坏了1个，剩下的还和原先一样亮，没有变得更亮，说明不是串联。师：看来大多数同学认为灯泡是并联的，也有少数同学认为是串联。我们在“物理实验室”把刚才串联、并联的灯泡各移去1个，看看剩下的1个灯泡还能不能亮，还和原先一样亮吗？生：并联的另一个能亮，和原先一样亮，串联的另一个不能亮。师：这证明了家里的多个灯泡是并联的。不过家里的电路还要用上开关来控制灯泡的亮灭，下面我们来挑战一下自己。教师利用多媒体展示：试用1节电池、3个小灯泡、3个开关组成电路，使3个小灯泡都能独立亮灭。学生在小组内简单讨论后，画出电路图，再用实验器材实际操作，把成功的连接情况用iPad拍照上传。

教学评析：教师利用问题“家里多个灯泡中的1个坏了，其他灯泡还能正常亮吗”培养了学生的深度学习能力，并在交流互动中让学生运用所学知识去解释生活中相关的科学问题，进行知识的迁移和整合。在完成科学挑战任务的过程中，学生既要考虑小灯泡串联还是并联，又要考虑三个开关怎么分别控制三个小灯泡，这样的探究活动具有一定的挑战，能激发学生探究的主动性，培养学生的创造性思维和实践能力，使学生乐于参与。技术应用：运用iPad拍照功能，把实物连接图上传至平台，方便展示交流。并且实物和图像之间的对照和转换，有利于强化学生对科学探究活动的理解。

四、教學反思

在“不一样的电路连接”的教学中，教师借助iPad进行互动教学，科学课堂的探究味并未缺失。因此，只要运用得当，充分发挥iPad的便携性、交互性等优势，就能更好地帮助学生实现自主探究，丰富探究形式，提升探究效率，加深探究深度。

1.平台支撑，实现自主探究

iPad满足了学生动手探究的愿望，极大地提高了学生的课堂参与度，增强了学生的学习体验，激发了学生的学习兴趣，激励了学生的自主探究。学生手中的iPad是通过局域网与教室里的大屏幕相连的，课堂上学生将自己成功点亮小灯泡的电路图进行截图，上传至优学派智慧课堂平台，在大屏幕上显示，与同学们一起分享学习成果。教师可以根据课堂平台采集的数据对学生进行针对性教学，进而帮助学生完成自主探究目标，对他们的探究进行肯定，激发他们继续探究的动力。在课堂教学中，教师把主要精力放在监控学生的活动上，了解学生的实验探究情况，及时给学生提供帮助和指导，鼓励推动学生自主探究。

2.“虚”实结合，丰富探究形式

科学实验和探究是科学学习不可或缺的重要部分，但常常由于设备及材料价格昂贵或安全问题考虑而不能很好地进行。“物理实验室”软件是以计算机仿真技术、多媒体技术和网络技术为依托而设计的一种实验教学软件，可以模拟真实的实验场景，学生可以像在真实的环境中一样进行各种实验探究，并获得与实际实验相类似的体验。打开软件，学生可自由选择实验材料连接电路，尝试各种连接方式。实验探究便捷安全，不会因为短路而发生真的意外或火灾事故（模拟事故）。课堂上，学生既利用实物进行探究，又运用软件虚拟探究，而且两种探究形式很好地结合在一起，丰富了科学探究的形式。

3.软件助力，提升探究效率

“物理实验室”对教师来说是一个很实用的软件，不需要烦琐的实验器材准备，对学生来说大大缩短了组装电路的时间，可以随意设计电路，自由進行实验探究，从某种程度上说可以替代传统实验探究。借助“物理实验室”“化学实验室”“生物实验室”等软件，依托优学派智慧课堂平台，学生有了更多的思考时间，更多的活动研讨空间，能更高效地开展科学探究，并使信息反馈更及时、准确和透明。另外，学生用iPad的拍照功能，把实物连接图上传到平台显示在大屏英幕上，在交流环节直接在大屏幕上调出各组的电路连接照片，比起实物投影，极大地节约了实物展示的时间，也方便汇报交流。

4.多边交流，加大探究深度

在科学教学中，师生互动是必不可少的，积极的师生互动能够持久地保持学生的学习热情，激励学生深入探究。利用iPad开展教学的科学课堂上，师生交互更频繁、更多元，教师可以灵活应用iPad上的各种软件，进行多样化师生互动。在拓展应用环节设计不同的电路时，学生先是在组内交流电路连接方法，然后各组连接出几个不一样的电路，接着各组拍照上传实物连接图，全班交流各组电路的连接方式，比较灯泡串联和并联优缺点，知道家里的灯泡一般是并联的。

总之，将iPad技术融入科学课堂，为学生实现自主探究、丰富探究形式、提升探究效率、加大探究深度创造了良好的氛围，给科学教学注入了生机，推动科学课堂向着高效探究的方向发展。

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