基于“互联网+”的远程科学探究活动的设计与实施——以观星探究活动为例

浙江省杭州市基础教育研究室(310003) 徐春建浙江省杭州市富阳区永兴小学(311400) 季志跃

1 缘起：网课期间，学生科学探究活动开展情况不容乐观

小学科学课程是一门非常注重学生体验的学科，有着非常多的实验探究活动，而能否开展有效的探究活动，将直接影响学生的学习效果。在正常的在校教学活动中，学生与教师面对面进行交流，教师可以随时了解学生的探究进程，以确保探究活动的正常开展并取得较好的效果。

但是，受到新冠肺炎疫情的影响，各学校无法正常开展在校教学活动，只能利用互联网进行停课不停学的教学活动，小学科学的教学活动也因此在线上开展。然而，实际上线上教学的过程不可控且教学效果也不乐观。笔者调查发现，虽然学生对探究活动的热情依然高涨，但是师生的远程探究活动受到很多因素的限制，导致活动无法开展或者开展效果不理想，大大降低了学生的学习效果。“宇宙”单元学生真实反馈见图1。

图1 学生反馈意见分析

因此，如何进行远程科学探究活动的设计与实施，促进远程学生探究活动的有效开展与评价，成了笔者思考的问题。

2 分析：基于“互联网+”的远程科学探究活动设计

对于上述问题的产生，笔者认为与两个方面的不足有关：学生能力不足和教师指导不足。如果能有效解决这两个方面的不足，那么学生开展探究活动将会更加顺利。但是，师生异地的特殊情况大大增加了这两个方面不足的难度，不可避免地出现了许多迫切需要解决的问题。如：如何使学生远程学习到正确的科学探究方法，提升自己的探究能力；如何掌握学生学习的具体情况，以便进行反馈评价；学生如何接收教师的评价，以便作出调整；学生遇到了不能解决的疑难问题时，如何寻求教师帮助等。只有将这些问题一一化解，才能有效开展学生的远程科学探究活动。

基于以上思考，笔者确立了基于“互联网+”的远程科学探究活动方案，进行了以下四个环节的设计。

2.1 微课学习探究方法

远程科学探究活动前，学生要对该探究活动进行整体了解，尤其要对探究方法进行学习。但是远程学生的学习不受教师管理和控制，因而选择合适的方式进行探究方法的学习显得尤为重要。在众多方法中，微课作为一种新型课堂形态，能满足远程学生的需求。因此，教师可以利用这一特点，寻找或录制具有针对性的微课，让远程的学生利用微课学习探究方法，为探究活动的开展奠定基础。

2.2 学生自主探究活动

远程活动探究的主体是学生。远程学生在利用微课学习后，检验自己是否真正掌握探究方法，最好的方法就是按照要求进行自主实践探究，在探究实践中发现自己的知识遗漏点，以便随时进行调整。同时，在这个过程中，学生能够学会科学探究的方法和技能、科学的思维方式，形成科学观点和科学素养，以达到开展科学探究活动的最终目的。

2.3 互动工具反馈评价

远程科学探究活动是一种特殊情况下的教学活动，也需要甚至更需要教师实施教学评价。但是，不管是学生学习微课的效果，还是学生进行自主探究活动的成效，由于师生异地的特殊情况，教师不能像面对面授课一样实时掌握学生的真实情况，从而无法进行合理评价。此时，就需要教师合理利用互联网上的交流工具，跟学生进行互动，得到学生真实的反馈，从而进行有效的评价和指导，如利用钉钉家校本和问卷星等平台进行问卷调查。

2.4 教师直播精准指导

远程科学探究往往会出现许多学生无法解决的疑难困惑，迫切需要教师进行精准指导。然而，出于师生异地的不便，教师无法面对面根据学生实时出现的困难进行指导。因此，教师必须选择可以实时掌握学生实际困难的互联网工具或手段对学生碰到的疑难困惑进行精准指导，而直播恰恰是非常好的一个手段。教师可以利用钉钉发起直播，实时与学生进行“连麦”，从而达到精准指导的目的。

当然，远程科学探究活动作为一项特殊的教学活动，本质上应该遵循教学规律，各个活动环节的展开并不是死板的，学生的反馈也不是一成不变的，而是具有明显的生成性和动态性。因此，以上四个环节并不是孤立存在的，而应该是处于有序推进、动态调整中的。所以，笔者认为远程科学探究活动的各个环节，应该满足图2所示的逻辑关系。

图2 远程科学探究活动设计基本流程

至此，基于“互联网+”的远程科学探究活动设计已较为完善，理论上基本能保证活动各个环节的顺利开展，达成活动目的。

3 实践：基于“互联网+”的远程科学探究活动实施

基于以上相关思考，笔者以六年级下册“宇宙”单元的星空探究活动为例，详细说明基于“互联网+”的远程科学探究活动方案的具体实施情况。

3.1 制作观星软件微课，学生学习操作方法

对于远程学生来说，有条件使用手机等智能设备来运用互联网进行学习，因此，笔者制作了一个运用手机上的“星图”软件寻找星空中星座的微课，通过互联网提供给学生并指导学生使用。

图3展示的是笔者录制的软件部分微课截图，笔者结合课本内容，将软件的使用方法录制成微课提供给学生后，学生即可根据微课的指导，自行下载并使用“星图软件”进行星空观测了。

如图3所示，“星图”软件具备“AR观星”功能，只要学生打开软件后，将手机摄像头对准所要观测的星空方位，就能在软件里找到实际天空中的天体信息，能够非常方便观察星空中的星座。如学生想要在晴朗夜空中观察北极星，那么学生可以面北而站，打开软件，调整手机的角度，当屏幕中出现北极星时，肉眼朝着摄像头所指的天空位置观察，就能精准找到北极星的位置了，这样大大降低了对于星空观测的难度，让远程的学生能够轻松掌握观察方法。

图3 星图软件部分微课展示

3.2 学生根据观星要求，实地开展探究活动

在学生经过微课学习，能够基本掌握观星软件的使用方法后，笔者开始利用钉钉软件组建观星活动班级群，在群内发布观察任务，让远程学生根据已知方法，利用软件实地开展观星活动，观察任务天体。

笔者发现，绝大多数学生能够很好地完成观察任务。学生经过初步探究后，对于简单的观星活动已经较为熟悉，也由此对天文学产生了浓厚的兴趣，会自觉关注更多有关的天文信息，激发求知欲和好奇心。学生自发在群内开展“超级月亮”的观察活动。

3.3 互动工具反馈情况，按需作出合理调整

当然，在笔者执教过程中发现，出于个体差异，并不是所有的学生都能够根据微课掌握星空探究的方法，也不是所有的学生都能够有效利用软件进行星空观察。所以，笔者认为有必要利用各种互动工具，对学生的真实情况进行把握，以便按需作出合理的调整。因此，笔者利用钉钉群、微信群、问卷星、电子统计等多种平台和工具，对学生当天的观察进行实时汇总，力求帮助学生更好完成星空观测活动。

如图4所示，笔者通过互动工具，建立师生实时反馈机制，准确把握学生的探究实况和动态，能够准确了解学生迫切需要教师指导的地方，为后续活动的方案改进提供了可靠依据。

图4 问卷星统计学生真实情况

3.4 模拟直播真实夜空，精准指导学生观星

笔者在整理、统计学生的反馈意见时发现，基本上都能够准确地观察到任务要求的天体。但是在某些情况下，观察的准确度非常低，比如两颗星星距离非常接近时，学生难以利用现有软件辨别具体情况。此时，学生迫切需要教师在身边指导。因此，在师生异地的现实下，笔者采用模拟器直播，模拟出当晚的真实夜空，用以精准指导学生进行观星活动。

如图5所示，笔者通过调节“Stellarium(虚拟天文馆)”模拟器中光污染等条件，模拟出4月20日当晚夜空中的实际情况，以此为基础，利用钉钉软件开设直播，就像师生同时同地进行观察一样，简单明了地对学生的观星活动进行指导，解决了相邻两颗星星难以辨别的难题。如当晚的北河三和五车二，距离上非常接近，但是学生能明显感觉到上下左右的区别，此时只要教师这样指导即可：“面朝金星，左上方一颗为北河三，右上方一颗为五车二”，学生就能快速辨别两颗星星。

图5 模拟器模拟4月20日真实夜空

4 展望：让“互联网+”下的科学探究成为学校教学的有机补充

综上，笔者认为教师综合运用手机软件“虚拟模拟器”“钉钉直播”“问卷星”，设计并实施具有实时反馈、动态调整的远程科学探究活动方案，完全可以对学生的远程科学探究活动进行实时、有效的精准指导，真正解决了网课过程中远程科学探究活动难开展的问题。

基于此，笔者也对这样一种远程探究活动的开展模式进行了如下展望，认为“互联网+”下的科学探究活动成为学校教学的有机补充。

4.1 节假日学生探究活动的不二选择

其实，除了疫情期间以外，学生不在校学习的时段还有很多，比如节假日和寒暑假。虽然这些时段里，学生没有在校进行集体学习，但是往往会进行一些课余探究活动，而对于这些探究活动的开展，学生往往很难评价自己掌握的程度。有的时候，学生自主进行探究活动后，也可能会形成一张探究报告单，开学后交给教师评价。但此时评价已经远远滞后于活动，学生很有可能已经不记得探究过程中的种种细节，可以说这样的活动开展方式和评价方式是没什么价值的。

因此，如果能够选取合适的探究主题，利用互联网技术，建立完整的探究活动开展体系和评价体系，将会是节假日里学生探究活动的不二选择。

4.2 学校科学课程内容的有效补充

当然，即便是学生在校期间的科学课程学习，由于各种原因的限制，也不能够保证学生能够在学校里将课程(课本)涉及到的相关探究活动全部开展一遍，更别提拓展活动了。如笔者执教的“宇宙”单元中的几节课，由于时间等条件的限制，课堂上根本不可能面面俱到地进行所有活动。如果教师只是简单的说一句“请同学们自己回去研究”，大多数的学生是无法完成的，因此，如果能够利用互联网进行远程的小组学习，将会是学校科学课程(课本)内容的有效补充。

4.3 学生科学素养的营养加餐

现在智能手机中还有不少能与科学课程内容相结合的科学识别软件。如“矿物世界”“形色识花”“懂鸟”“昆虫百科”等，都和小学科学课程息息相关。笔者不禁思考，是否能像观星活动一样，利用互联网技术，建立一种可操作的、实时的、精准的活动方式，以解决学生学习难点，帮助学生在课外依旧能够像课堂里一样，有效开展科学探究活动，弥补目前课外科学探究活动的不足，为学生科学素养的形成增加更多营养。