移動智能終端在數(shù)字化學(xué)習(xí)中的應(yīng)用的方式分析

移動智能終端在數(shù)字化學(xué)習(xí)中的應(yīng)用的方式分析本文試圖將移動智能終端與數(shù)字化學(xué)習(xí)相融合，以帶有多傳感器的智能手機在高中物理實驗的數(shù)字化學(xué)習(xí)為例探究移動智能終端應(yīng)用于數(shù)字化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢及其應(yīng)用前景。一、移動智能終端在數(shù)字化學(xué)習(xí)中應(yīng)用的可行性移動智能終端以用戶為中心，向著愈加智能化、環(huán)保化、云化以及和其他領(lǐng)域融合化方向發(fā)展[1]。以帶有多傳感器的智能手機為例，移動智能終端應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域具有如下優(yōu)勢：1.普及性〔2011-2012年中國智能手機市場研究報告〕數(shù)據(jù)顯示：2011年中國手機市場中智能手機進一步普及，全年的整體關(guān)注比例到達了81.8%，智能手機的關(guān)注比例跨越八成，較2010年提升了14.7%之多，估計2012年將會跨越九成[2]。2.易操作性智能手機的多觸點交互技術(shù)打破了傳統(tǒng)計算機鼠標(biāo)鍵盤的束縛，無需鼠標(biāo)鍵盤作為中介進行繁瑣的輸入，即可到達人機交互的目的。由于知識的遷移性，有傳統(tǒng)芯片手機體驗的學(xué)習(xí)者很容易操作智能手機，不需要學(xué)習(xí)操作流程，節(jié)省了大量的時間和精神。3.多重感悟性傳感器技術(shù)在智能手機中的應(yīng)用，使得智能手機能夠從不同維度獲取學(xué)習(xí)者以及四周環(huán)境中的各種信息，包含通過視覺、觸覺、聽覺、味覺來獲取。[3]智能手機內(nèi)置的多種傳感器從外界探知的信息經(jīng)過處理后轉(zhuǎn)化為學(xué)習(xí)者可辨別的物理信號，傳遞到屏幕上，供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)。進而實現(xiàn)了智能手機與學(xué)習(xí)者之間多種維度的天然交互。4.開放性〔1〕操作系統(tǒng)的開放性。操作系統(tǒng)的開放性為學(xué)習(xí)者提供海量的數(shù)字化學(xué)習(xí)資源；開放式操作系統(tǒng)通過開放其應(yīng)用程序編程接口以及外部函數(shù)來承受外部的程序，第三方能夠根據(jù)已有的程序通過接口安裝更多的應(yīng)用程序，不斷的完善智能手機操作系統(tǒng)的功能，使智能手機的功能得到無限的擴大，進而實現(xiàn)愈加豐富多彩的用戶體驗。〔2〕程序的開源性。智能手機操作系統(tǒng)程序源代碼開放，使得設(shè)備具有良好的拓展性，能夠拓展程序的功能；學(xué)習(xí)者能夠根據(jù)個人的需要自行開發(fā)數(shù)字化的學(xué)習(xí)資源，不斷完善程序；程序的開源性使得智能手機操作系統(tǒng)不僅能夠知足學(xué)習(xí)者簡單的訪問，而且能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的人機交互，以至完全能夠?qū)⑹謾C操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，開發(fā)出愈加豐富的功能。5.多觸點交互性移動智能終端的多觸點交互技術(shù)允許單個用戶或多個用戶通過手勢與交互界面進行對話[4]。移動智能終端沒有繁瑣的輸入輸出設(shè)備，多觸點觸摸屏將鼠標(biāo)、鍵盤等輸入設(shè)備以及顯示屏輸出設(shè)備融為一體，輸入信息無需中間設(shè)備即可呈現(xiàn)反應(yīng)結(jié)果交互天然、便捷。極大地方便了學(xué)生之間的協(xié)作學(xué)習(xí)，能夠知足多個學(xué)生共同合作完成同一學(xué)習(xí)任務(wù)。二、移動智能終端在數(shù)字化學(xué)習(xí)中應(yīng)用的需要性麥克魯漢以為：任何媒體設(shè)備都是人體的延伸，都在試圖延伸人體的某些器官及其機能，筆是手的延伸，書是眼的延伸，電視是眼和耳的延伸[5]。將帶有多傳感器的移動智能終端引入到數(shù)字化學(xué)習(xí)中，與數(shù)字化學(xué)習(xí)相融合，具有極大的需要性，為學(xué)習(xí)者自立探究，分析問題，解決問題提供強有力支持。移動智能終端能夠?qū)崿F(xiàn)與學(xué)習(xí)者進行方便、快捷、精確、人性化的信息交互體驗，同時也為移動學(xué)習(xí)、泛在學(xué)習(xí)的手段帶來全新的技術(shù)變更。我們通過文獻調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以往有關(guān)于智能終端運用于教學(xué)實驗的文獻，大都集中于智能終端與計算機以相配合輔助教學(xué)，這些終端設(shè)備體積龐大、操作復(fù)雜，中小學(xué)生未經(jīng)培訓(xùn)很難獨立使用。以智能手機為代表的移動智能終端將多種傳感器內(nèi)置到設(shè)備中，體積精小攜帶方便，操作簡單，學(xué)習(xí)者能夠?qū)嶒炃霸谥悄苁謾C上安裝數(shù)據(jù)處理軟件，這樣收集信息、處理分析信息、呈現(xiàn)信息這一經(jīng)過一氣呵成，完全自動化，無需學(xué)習(xí)者參與，而且數(shù)據(jù)精確，誤差非常小，節(jié)省學(xué)習(xí)者大量的時間和精神，使其將全部精神投放在實驗結(jié)果的分析中。三、基于移動智能終端的數(shù)字化學(xué)習(xí)〔以基于移動智能終端的“實驗：探究加速度、力與質(zhì)量的關(guān)系〞的數(shù)字化學(xué)習(xí)為例〕以智能手機為工具，QQ群為平臺，展開的出版社出版的普通高中課程標(biāo)準實驗教學(xué)材料〔物理必修1〕中的第四章第二節(jié)“實驗：探究加速度、力與質(zhì)量的關(guān)系〞一課為例，討論移動智能終端在數(shù)字化學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。在基于智能終端的數(shù)字化學(xué)習(xí)中，老師的角色發(fā)生重大改變，由課堂的主宰者改變?yōu)閷W(xué)生知識建構(gòu)的促進者、引導(dǎo)者，在數(shù)字化學(xué)習(xí)中愈加重視學(xué)生的主體地位，基于智能終端的數(shù)字化教學(xué)經(jīng)過恰好具體表現(xiàn)出了“以學(xué)習(xí)者為中心〞、“老師主導(dǎo)，學(xué)生主體〞的理念。整個多終端的數(shù)字化學(xué)習(xí)經(jīng)過是在QQ群中展開的，老師和學(xué)生首先通過移動智能終端同步登陸QQ群，數(shù)字化學(xué)習(xí)活動在這里平臺中展開，整個數(shù)字化學(xué)習(xí)經(jīng)過分為課前、課中、課后三個階段，詳細的環(huán)節(jié)如此圖1所示。任何一個階段師生、生生之間都可運用多傳感器的智能手機進行雙向?qū)崟r的連續(xù)性的信息交互，移動智能終端的多觸點交互技術(shù)有利于師生、生生之間建立起良好的互動關(guān)系，便于信息的及時反應(yīng)，輔助學(xué)生提升數(shù)字化學(xué)習(xí)的效率、效果、效益。1.課前階段〔1〕在線考勤。移動智能終端的圖像傳感器技術(shù)能夠鑒別出被攝物體細微的差異不同，提供面部辨別以及真人辨別的功能，能夠清楚明晰的分辨出攝像頭對面能否是學(xué)習(xí)者本人而不是別人，是真人而不是一張照片。在本節(jié)課的學(xué)習(xí)中老師運用移動智能終端的視頻功能與學(xué)習(xí)者進行視頻通話，對學(xué)習(xí)者進行在線考勤，有效地防止學(xué)習(xí)者“逃課〞現(xiàn)象。在線測試環(huán)節(jié)中，能夠防止替考代考現(xiàn)象的發(fā)生。〔2〕作業(yè)檢查。物理是以實驗為基礎(chǔ)的課程，而課堂時間有限，老師無法面面俱到，某些與課堂實驗相關(guān)的典型實驗只能由學(xué)習(xí)者在課下獨立完成。移動智能終端協(xié)助學(xué)習(xí)者完成實驗同時能將整個實驗經(jīng)過完美的記錄下來，課前共享到QQ群中，老師能夠?qū)W(xué)習(xí)者的實驗經(jīng)過進行檢查，便于個別指點和評價，更能具體表現(xiàn)出以“以人為本〞“學(xué)習(xí)者為中心〞，重視學(xué)習(xí)者的個性化發(fā)展?！?〕制訂計劃。制訂計劃是學(xué)習(xí)新課之前需要預(yù)備的主要的環(huán)節(jié)，數(shù)字化學(xué)習(xí)中制訂計劃尤為主要，是整個學(xué)習(xí)經(jīng)過得以施行的動力。在學(xué)習(xí)“實驗：探究加速度、力與質(zhì)量的關(guān)系〞一課之前，老師將本節(jié)課的學(xué)習(xí)計劃〔用比較法測量加速度；控制變量法探究加速度與質(zhì)量、力的關(guān)系；把握利用圖像處理軟件數(shù)據(jù)的方法〕通過移動智能終端發(fā)布到群分享里，供學(xué)習(xí)者參考?！?〕安裝相關(guān)軟件。為了使本節(jié)課有效的進行，課前老師將本節(jié)課用到的相關(guān)軟件分享到QQ群平臺，學(xué)習(xí)者自行下載安裝到智能手機中。本節(jié)課需要安裝的軟件有QQ客戶端、虛擬實驗動畫、3D賽車游戲、滑雪游戲、超音速飛行游戲、數(shù)據(jù)處理軟件。2.課中階段〔1〕創(chuàng)設(shè)情境〔5分鐘左右〕。老師和學(xué)習(xí)者同時進入3D賽車游戲，通過改變智能手機的角度即可實現(xiàn)前進、后退、轉(zhuǎn)彎、加速、減速等動作而不需要控制方向鍵。學(xué)習(xí)者如同在現(xiàn)實的場景中一樣，親近感極強。3D賽車游戲使學(xué)習(xí)者對加速度有了深刻的體驗，為引出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系做好鋪墊?！?〕提出假設(shè)〔2分鐘左右〕。3D賽車游戲體驗之后，學(xué)習(xí)者能夠認識到要想使賽車加速就要為賽車提供更大的牽引力，在牽引力一樣的情況下，載有副駕駛的賽車要比無副駕駛的賽車提速慢，那么我們能夠提出如下假設(shè)：加速度a和力F有關(guān)；加速度a和質(zhì)量m有關(guān)，它們之間存在什么關(guān)系呢，下面實驗來進一步驗證?！?〕演示實驗〔15分鐘左右〕。演示實驗由老師完成，學(xué)生通過QQ群的實時視頻觀看整個經(jīng)過。將智能手機放入一輛勻加速行駛的車，移動智能終端的加速度傳感器能夠精確的測量出此時車的加速度而且能夠以可辨別的物理量形式呈現(xiàn)到屏幕上，學(xué)習(xí)者能夠一目了然的看到車的加速度a1，同時記錄此時車內(nèi)牽引力測試儀中的牽引力F。預(yù)先測定光滑路面的摩擦系數(shù)μ，由于對水平路面正壓力N即車的重力G，可由汽車重量檢測秤測得，摩擦力f=摩擦系數(shù)μ*正壓力N，水平線上的合力F1=F-f。采取控制變量法，堅持質(zhì)量不變，屢次改變加速度，分別記錄加速度和合力的值。在傳統(tǒng)的課堂中，做加速度a與力F、質(zhì)量m關(guān)系的實驗需要打點計時器、紙帶、小車、帶有滑輪的長板、繩子等實驗器材，實驗器材繁多而且操作起來繁瑣，誤差大，晦氣于得出結(jié)論，而移動智能終端則可輕松的實現(xiàn)、數(shù)據(jù)真實可靠，誤差極小。移動智能終端將物理實驗搬出實驗室，引入到真實的生活情境中，有利于培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)成“理論知識源于生活，用于生活〞的理念，改變理論與實際運用脫節(jié)的現(xiàn)在狀況，學(xué)以致用，將物理知識置入于生活理論中?！?〕自立實驗〔10分鐘左右〕。學(xué)生在自己的移動智能終端中通過課前安裝的虛擬實驗動畫進行自立實驗。學(xué)生有了觀看老師在現(xiàn)實生活中測量加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實驗經(jīng)歷，很容易獨立完成實驗。移動智能終端的多觸點交互技術(shù)能夠使學(xué)生通過拖拽對象輕松改變小車的質(zhì)量；虛擬試驗中能夠提供不同摩擦系數(shù)的平面來改變摩擦力的大??；牽引力的大小可以以隨時改變，學(xué)生模擬教師采用控制變量法收集多組數(shù)據(jù)?！?〕數(shù)據(jù)分析〔8分鐘左右〕。傳統(tǒng)的實驗需要人工記錄每組數(shù)據(jù)然后繪制關(guān)系圖像，描點不精確容易造成誤差。此環(huán)節(jié)的重點是通過圖像探究數(shù)據(jù)之間的關(guān)系而不是圖像的繪制，因而在圖像繪制上消耗損費大量的時間得不償失。移動智能終端支持后臺運行程序，能夠同時處理并發(fā)進程，由實驗得出的數(shù)據(jù)能夠及時的導(dǎo)入預(yù)先安裝的數(shù)據(jù)處理軟件中，自動化的生成m一定時a-F、F一定時a-m的關(guān)系圖像。通過圖像能夠得出：當(dāng)m一定時，隨著牽引力F的勻速增大加速度a也增大；力F一定時，隨著質(zhì)量m的增大，車的加速度a隨之減小。〔6〕得出結(jié)論〔2分鐘左右〕。以事實說話，通過對圖像的客觀顯示，學(xué)生不難得出如下結(jié)論：當(dāng)質(zhì)量一定是，力與加速度成正比例；當(dāng)力一定時質(zhì)量與加速度成反比例?！?〕回首歷程〔3分鐘左右〕。老師將本節(jié)課的流程發(fā)布到QQ群中，為學(xué)習(xí)者回首提供一條主線。首先是情境創(chuàng)設(shè)，將學(xué)習(xí)者引入到完全真實的情境中；接著提出假設(shè)：加速度a與質(zhì)量m力F存在一定關(guān)系；通過實驗驗證三者之間的關(guān)系；數(shù)據(jù)分析得出結(jié)論。此環(huán)節(jié)是學(xué)生需要把握的重難點，基于移動智能終端的數(shù)字化學(xué)習(xí)則可將整個課堂錄制下來，學(xué)生根據(jù)個人把握知識的差別性，選擇性的回放自己軟弱的環(huán)節(jié)，尊敬學(xué)生個體的差別性，極大地知足學(xué)生個性化學(xué)習(xí)的需要。3.課后階段〔1〕重溫實驗?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事須躬行〞，學(xué)生觀看老師實驗對實驗經(jīng)過有了感性的認識，學(xué)習(xí)者借助移動智能終端，根據(jù)老師設(shè)計的實驗方案從新完成老師的實驗，此經(jīng)過能夠通過討論組組建虛擬協(xié)作學(xué)習(xí)小組，小構(gòu)成員共同探究實驗溝通心得，老師針對學(xué)生在討論組中的探究經(jīng)過出現(xiàn)的問題給出適當(dāng)?shù)狞c播。每一位學(xué)生都能夠在自己方便的時間基于自己的移動智能終端從新進行課堂探究性實驗?！?〕自立創(chuàng)新。以課堂實驗為基礎(chǔ)，課后學(xué)習(xí)者運用移動智能終端展開自立創(chuàng)新實驗?！财胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準〔實驗〕〕中提出：在課程施行上要重視學(xué)生的自立學(xué)習(xí)，高中物理課程應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生自立創(chuàng)新能力，讓學(xué)生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于考慮[6]。基于智能移動終端的數(shù)字化學(xué)使學(xué)習(xí)者領(lǐng)會到了物理研究經(jīng)過并不是非常神秘的，每位同學(xué)都能夠自立開展物理研究，激發(fā)學(xué)生的自立創(chuàng)新、探尋求索新知的積極性和自動性?！?〕益智游戲。課后學(xué)生能夠通過移動智能終端操作一些和本節(jié)課相關(guān)的益智游戲，如滑雪游戲、超音速飛行游戲，通過益智游戲進一步體驗加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，將生命的體驗和樂趣變?yōu)閷W(xué)習(xí)的目的和手段〔祝智庭，２００５〕?！皩嶒灒禾骄考铀俣攘εc質(zhì)量的關(guān)系〞為探究性實驗，布置在牛頓第一定律和牛頓第二定律之間，具有承上啟下的作用，因而本節(jié)課的學(xué)習(xí)對于知識的銜接以及第三節(jié)牛頓第二定律的學(xué)習(xí)至關(guān)主要，而探究性實驗不同于驗證性試驗，難度性更大，要求學(xué)生具有較強的自立學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)、協(xié)作學(xué)習(xí)的能力以及物理量的測量、分析、歸納總結(jié)的能力。多傳感器技術(shù)的移動智能終端恰好能在數(shù)據(jù)的收集、處理以及呈現(xiàn)方面為學(xué)生的實驗探究提供了強有力的支持，有助于學(xué)習(xí)者各方面能力的提升。四、結(jié)束語移動智能終端傳感器技術(shù)進入數(shù)字化教學(xué)中能夠營造出一個生動形象的教學(xué)環(huán)境，有效地將移動應(yīng)用技術(shù)引入到老師課堂教學(xué)，學(xué)生自立探究，小組協(xié)作學(xué)習(xí)以及教學(xué)管理中，提升學(xué)生把握知識技能的效率，優(yōu)化數(shù)字化學(xué)習(xí)經(jīng)過，變更教學(xué)手段，以期到達教育教學(xué)效果的最優(yōu)化。以下為參考文獻：[1]魯帆.移動智能終端發(fā)展趨勢研究[J].現(xiàn)代傳播，2011〔11〕：139-140.