移動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jī)在高中物理實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化學(xué)習(xí)為例探究移動(dòng)智能終端應(yīng)用于數(shù)字化學(xué)習(xí)的優(yōu)勢(shì)及其應(yīng)用前景。一、移動(dòng)智能終端在數(shù)字化學(xué)習(xí)中應(yīng)用的可行性移動(dòng)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(jī)為例，移動(dòng)智能終端應(yīng)用于教育教學(xué)領(lǐng)域具有如下優(yōu)勢(shì)：1.普及性〔2011-2012年中國智能手機(jī)市場(chǎng)研究報(bào)告〕數(shù)據(jù)顯示：2011年中國手機(jī)市場(chǎng)中智能手機(jī)進(jìn)一步普及，全年的整體關(guān)注比例到達(dá)了81.8%，智能手機(jī)的關(guān)注比例跨越八成，較2010年提升了14.7%之多，估計(jì)2012年將會(huì)跨越九成[2]。2.易操作性智能手機(jī)的多觸點(diǎn)交互技術(shù)打破了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)鼠標(biāo)鍵盤的束縛，無需鼠標(biāo)鍵盤作為中介進(jìn)行繁瑣的輸入，即可到達(dá)人機(jī)交互的目的。由于知識(shí)的遷移性，有傳統(tǒng)芯片手機(jī)體驗(yàn)的學(xué)習(xí)者很容易操作智能手機(jī)，不需要學(xué)習(xí)操作流程，節(jié)省了大量的時(shí)間和精神。3.多重感悟性傳感器技術(shù)在智能手機(jī)中的應(yīng)用，使得智能手機(jī)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(jī)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(hào)，傳遞到屏幕上，供學(xué)習(xí)者學(xué)習(xí)。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了智能手機(jī)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(jī)操作系統(tǒng)的功能，使智能手機(jī)的功能得到無限的擴(kuò)大，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)愈加豐富多彩的用戶體驗(yàn)?！?〕程序的開源性。智能手機(jī)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(gè)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(jī)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(jī)交互，以至完全能夠?qū)⑹謾C(jī)操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)出愈加豐富的功能。5.多觸點(diǎn)交互性移動(dòng)智能終端的多觸點(diǎn)交互技術(shù)允許單個(gè)用戶或多個(gè)用戶通過手勢(shì)與交互界面進(jìn)行對(duì)話[4]。移動(dòng)智能終端沒有繁瑣的輸入輸出設(shè)備，多觸點(diǎn)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(gè)學(xué)生共同合作完成同一學(xué)習(xí)任務(wù)。二、移動(dòng)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(jī)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(dòng)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(qiáng)有力支持。移動(dòng)智能終端能夠?qū)崿F(xiàn)與學(xué)習(xí)者進(jìn)行方便、快捷、精確、人性化的信息交互體驗(yàn)，同時(shí)也為移動(dòng)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(xiàn)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，以往有關(guān)于智能終端運(yùn)用于教學(xué)實(shí)驗(yàn)的文獻(xiàn)，大都集中于智能終端與計(jì)算機(jī)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(dú)立使用。以智能手機(jī)為代表的移動(dòng)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?yàn)前在智能手機(jī)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(dòng)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(shí)間和精神，使其將全部精神投放在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析中。三、基于移動(dòng)智能終端的數(shù)字化學(xué)習(xí)〔以基于移動(dòng)智能終端的“實(shí)驗(yàn)：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(jī)為工具，QQ群為平臺(tái)，展開的出版社出版的普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)材料〔物理必修1〕中的第四章第二節(jié)“實(shí)驗(yàn)：探究加速度、力與質(zhì)量的關(guān)系〞一課為例，討論移動(dòng)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(shí)建構(gòu)的促進(jìn)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(gè)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(dòng)智能終端同步登陸QQ群，數(shù)字化學(xué)習(xí)活動(dòng)在這里平臺(tái)中展開，整個(gè)數(shù)字化學(xué)習(xí)經(jīng)過分為課前、課中、課后三個(gè)階段，詳細(xì)的環(huán)節(jié)如此圖1所示。任何一個(gè)階段師生、生生之間都可運(yùn)用多傳感器的智能手機(jī)進(jìn)行雙向?qū)崟r(shí)的連續(xù)性的信息交互，移動(dòng)智能終端的多觸點(diǎn)交互技術(shù)有利于師生、生生之間建立起良好的互動(dòng)關(guān)系，便于信息的及時(shí)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(dòng)智能終端的圖像傳感器技術(shù)能夠鑒別出被攝物體細(xì)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(duì)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(yùn)用移動(dòng)智能終端的視頻功能與學(xué)習(xí)者進(jìn)行視頻通話，對(duì)學(xué)習(xí)者進(jìn)行在線考勤，有效地防止學(xué)習(xí)者“逃課〞現(xiàn)象。在線測(cè)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(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的課程，而課堂時(shí)間有限，老師無法面面俱到，某些與課堂實(shí)驗(yàn)相關(guān)的典型實(shí)驗(yàn)只能由學(xué)習(xí)者在課下獨(dú)立完成。移動(dòng)智能終端協(xié)助學(xué)習(xí)者完成實(shí)驗(yàn)同時(shí)能將整個(gè)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)經(jīng)過進(jìn)行檢查，便于個(gè)別指點(diǎn)和評(píng)價(jià)，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(gè)性化發(fā)展。〔3〕制訂計(jì)劃。制訂計(jì)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(jì)劃尤為主要，是整個(gè)學(xué)習(xí)經(jīng)過得以施行的動(dòng)力。在學(xué)習(xí)“實(shí)驗(yàn)：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(jì)劃〔用比較法測(cè)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(dòng)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(jìn)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(tái)，學(xué)習(xí)者自行下載安裝到智能手機(jī)中。本節(jié)課需要安裝的軟件有QQ客戶端、虛擬實(shí)驗(yàn)動(dòng)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(shí)進(jìn)入3D賽車游戲，通過改變智能手機(jī)的角度即可實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、轉(zhuǎn)彎、加速、減速等動(dòng)作而不需要控制方向鍵。學(xué)習(xí)者如同在現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景中一樣，親近感極強(qiáng)。3D賽車游戲使學(xué)習(xí)者對(duì)加速度有了深刻的體驗(yàn)，為引出加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系做好鋪墊。〔2〕提出假設(shè)〔2分鐘左右〕。3D賽車游戲體驗(yàn)之后，學(xué)習(xí)者能夠認(rèn)識(shí)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(shí)驗(yàn)來進(jìn)一步驗(yàn)證。〔3〕演示實(shí)驗(yàn)〔15分鐘左右〕。演示實(shí)驗(yàn)由老師完成，學(xué)生通過QQ群的實(shí)時(shí)視頻觀看整個(gè)經(jīng)過。將智能手機(jī)放入一輛勻加速行駛的車，移動(dòng)智能終端的加速度傳感器能夠精確的測(cè)量出此時(shí)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(shí)記錄此時(shí)車內(nèi)牽引力測(cè)試儀中的牽引力F。預(yù)先測(cè)定光滑路面的摩擦系數(shù)μ，由于對(duì)水平路面正壓力N即車的重力G，可由汽車重量檢測(cè)秤測(cè)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(jiān)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(shí)驗(yàn)需要打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、小車、帶有滑輪的長板、繩子等實(shí)驗(yàn)器材，實(shí)驗(yàn)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(dòng)智能終端則可輕松的實(shí)現(xiàn)、數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，誤差極小。移動(dòng)智能終端將物理實(shí)驗(yàn)搬出實(shí)驗(yàn)室，引入到真實(shí)的生活情境中，有利于培養(yǎng)學(xué)生構(gòu)成“理論知識(shí)源于生活，用于生活〞的理念，改變理論與實(shí)際運(yùn)用脫節(jié)的現(xiàn)在狀況，學(xué)以致用，將物理知識(shí)置入于生活理論中?！?〕自立實(shí)驗(yàn)〔10分鐘左右〕。學(xué)生在自己的移動(dòng)智能終端中通過課前安裝的虛擬實(shí)驗(yàn)動(dòng)畫進(jìn)行自立實(shí)驗(yàn)。學(xué)生有了觀看老師在現(xiàn)實(shí)生活中測(cè)量加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷，很容易獨(dú)立完成實(shí)驗(yàn)。移動(dòng)智能終端的多觸點(diǎn)交互技術(shù)能夠使學(xué)生通過拖拽對(duì)象輕松改變小車的質(zhì)量；虛擬試驗(yàn)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(shí)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(shí)驗(yàn)需要人工記錄每組數(shù)據(jù)然后繪制關(guān)系圖像，描點(diǎn)不精確容易造成誤差。此環(huán)節(jié)的重點(diǎn)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(fèi)大量的時(shí)間得不償失。移動(dòng)智能終端支持后臺(tái)運(yùn)行程序，能夠同時(shí)處理并發(fā)進(jìn)程，由實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)能夠及時(shí)的導(dǎo)入預(yù)先安裝的數(shù)據(jù)處理軟件中，自動(dòng)化的生成m一定時(shí)a-F、F一定時(shí)a-m的關(guān)系圖像。通過圖像能夠得出：當(dāng)m一定時(shí)，隨著牽引力F的勻速增大加速度a也增大；力F一定時(shí)，隨著質(zhì)量m的增大，車的加速度a隨之減小?！?〕得出結(jié)論〔2分鐘左右〕。以事實(shí)說話，通過對(duì)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(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(diǎn)，基于移動(dòng)智能終端的數(shù)字化學(xué)習(xí)則可將整個(gè)課堂錄制下來，學(xué)生根據(jù)個(gè)人把握知識(shí)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(gè)體的差別性，極大地知足學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的需要。3.課后階段〔1〕重溫實(shí)驗(yàn)?！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事須躬行〞，學(xué)生觀看老師實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)經(jīng)過有了感性的認(rèn)識(shí)，學(xué)習(xí)者借助移動(dòng)智能終端，根據(jù)老師設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案從新完成老師的實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)溝通心得，老師針對(duì)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(diǎn)播。每一位學(xué)生都能夠在自己方便的時(shí)間基于自己的移動(dòng)智能終端從新進(jìn)行課堂探究性實(shí)驗(yàn)?！?〕自立創(chuàng)新。以課堂實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，課后學(xué)習(xí)者運(yùn)用移動(dòng)智能終端展開自立創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)?！财胀ǜ咧形锢碚n程標(biāo)準(zhǔn)〔實(shí)驗(yàn)〕〕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(shí)驗(yàn)、勤于考慮[6]?；谥悄芤苿?dòng)終端的數(shù)字化學(xué)使學(xué)習(xí)者領(lǐng)會(huì)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(dòng)性。〔3〕益智游戲。課后學(xué)生能夠通過移動(dòng)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(jìn)一步體驗(yàn)加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系，將生命的體驗(yàn)和樂趣變?yōu)閷W(xué)習(xí)的目的和手段〔祝智庭，２００５〕?！皩?shí)驗(yàn)：探究加速度力與質(zhì)量的關(guān)系〞為探究性實(shí)驗(yàn)，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(duì)于知識(shí)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(shí)驗(yàn)不同于驗(yàn)證性試驗(yàn)，難度性更大，要求學(xué)生具有較強(qiáng)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(cè)量、分析、歸納總結(jié)的能力。多傳感器技術(shù)的移動(dòng)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(shí)驗(yàn)探究提供了強(qiáng)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(dòng)智能終端傳感器技術(shù)進(jìn)入數(shù)字化教學(xué)中能夠營造出一個(gè)生動(dòng)形象的教學(xué)環(huán)境，有效地將移動(dòng)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(shí)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(dá)教育教學(xué)效果的最優(yōu)化。以下為參考文獻(xiàn)：[1]魯帆.移動(dòng)智能終端發(fā)展趨勢(shì)研究[J].現(xiàn)代傳播，2011〔11〕：139-140.