李琨 沈于

摘? 要 隨著Wi-Fi/4G技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及移動通信設(shè)備的普及，實時投屏技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用成為熱點研究領(lǐng)域。通過問卷、課堂實踐等方式，構(gòu)建一套對實時投屏技術(shù)使用效果進行評價的方法。通過該評價方法，研究者發(fā)現(xiàn)實時投屏技術(shù)在初中科學(xué)實驗教學(xué)中顯著增強了學(xué)生對實驗現(xiàn)象的觀察與理解，提高了學(xué)生對上課內(nèi)容的感興趣程度、參與度和課堂整體活躍度。同時，實時投屏技術(shù)的使用便捷程度顯著高于傳統(tǒng)投影技術(shù)。

關(guān)鍵詞 實時投屏;初中科學(xué);實驗教學(xué)

中圖分類號：G633.98? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2019）05-0115-05

1 引言

隨著Wi-Fi/4G技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及手機、平板、電腦（筆記本）等移動通信設(shè)備的普及，實時投屏技術(shù)已成為通信、商業(yè)等領(lǐng)域的熱點研究方向[1-2]。但是，目前國內(nèi)外對實時投屏技術(shù)的研究多集中于軟硬件的開發(fā)、生產(chǎn)、維護等領(lǐng)域[1]，而對于實時投屏技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究仍較為薄弱。

初中科學(xué)實驗教學(xué)面臨的一大難題是實驗操作往往難以兼顧所有學(xué)生，不少學(xué)生觀察不到教師的演示實驗。觀察困難，不利于學(xué)生對實驗現(xiàn)象的理解和知識的建構(gòu)。而由于我國對實時投屏技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用還缺乏系統(tǒng)的研究，現(xiàn)在仍不清楚實時投屏技術(shù)能否有效解決學(xué)生實驗觀察難的問題。因此，目前該技術(shù)還難以進行推廣。

基于以上國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀以及現(xiàn)實的困難，本文擬從學(xué)生的認知、情感以及實時投屏技術(shù)有效性、便捷性等維度，對該技術(shù)在初中科學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用進行實證研究。這一研究有利于填補我國在這一領(lǐng)域的空白，對實時投屏技術(shù)在初中科學(xué)實驗教學(xué)中的實際應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

2 本研究相關(guān)概念

實時投屏技術(shù)? 根據(jù)不同端口連接方式的不同，實時投屏技術(shù)可以分為硬件投屏和無線投屏兩種。傳統(tǒng)的硬件投屏方式是利用VGA接口或HDMI接口連接線將移動設(shè)備的畫面投屏在電腦上。這種方式不需要網(wǎng)絡(luò)支持，且一般不用安裝軟件。但是，大多數(shù)智能設(shè)備不支持此類接口，使用時還需要搭配接口轉(zhuǎn)換器。此外，硬件投屏方式的端口往往固定，很難對變化的場景進行展示，便捷性較差。如實驗的操作很難使用硬件投屏進行展示。而無線實時投屏技術(shù)是一種基于無線連接，將某一移動通信設(shè)備上的操作內(nèi)容實時顯示在另一移動通信設(shè)備上的技術(shù)手段，輸出的內(nèi)容包括圖片、視頻等多種信息，也包括在移動通信設(shè)備上的實時操作畫面[3]。

目前，大部分使用iOS以及Android操作系統(tǒng)的移動通信設(shè)備已具備實現(xiàn)實時投屏功能。如iOS操作系統(tǒng)的移動設(shè)備可借助自帶屏幕鏡像功能，結(jié)合電腦端AirPlay程序，實現(xiàn)實時投屏功能。而Android操作系統(tǒng)的移動設(shè)備可在設(shè)備端與電腦端同時下載希沃授課助手以實現(xiàn)實時投屏功能。與傳統(tǒng)的投屏技術(shù)（投影儀）相比，實時投屏技術(shù)具有操作簡便靈活、具備移動能力、成本低廉、不需要傳輸電纜等諸多優(yōu)勢[4-5]。本文實時投屏技術(shù)特指無線投屏技術(shù)。

初中科學(xué)? 本文研究對象為浙江省杭州市濱江區(qū)某品牌初中的初一學(xué)生，其學(xué)習(xí)的初中科學(xué)教材由浙江教育出版社出版?！读x務(wù)教育初中科學(xué)課程標準（2011年版）》中要求：“本課程力圖超越學(xué)科界限，統(tǒng)籌設(shè)計，整體規(guī)劃，強調(diào)各學(xué)科領(lǐng)域知識的相互滲透和聯(lián)系整合，需體現(xiàn)出課程的綜合性?！盵6]因此，該教材的顯著特點是將物理、化學(xué)、生物、地理、天文等多門學(xué)科整合在一起，形成一門綜合性學(xué)科[7]。這一特點決定了科學(xué)的教學(xué)必須博采眾長，采用不同學(xué)科的多種教學(xué)方法進行多樣化教學(xué)。同時，初中科學(xué)是一門以實驗為基礎(chǔ)的課程。為方便學(xué)生深入理解和記憶眾多科學(xué)理論和知識，需要以實驗的形式直觀呈現(xiàn)在學(xué)生面前。

實驗教學(xué)? 在初中階段，實驗教學(xué)是科學(xué)所特有的一種教學(xué)方式。實驗教學(xué)通常分為兩種：一種是學(xué)生自己動手進行的探索實驗或是驗證實驗;另一種是教師給學(xué)生進行的演示實驗。在實際教學(xué)中往往以教師的演示實驗為主，學(xué)生的動手實驗為輔。因此，本文主要探討實時投屏技術(shù)在演示實驗中的應(yīng)用。實驗教學(xué)對發(fā)展學(xué)生的觀察能力、邏輯思維能力、探究精神至關(guān)重要。而觀察能力是培養(yǎng)邏輯思維能力、探究精神的基礎(chǔ)，這就要求教師能給學(xué)生創(chuàng)造良好的觀察條件。但實際演示過程中，存在一個比較普遍又難以克服的問題，即部分學(xué)生由于位置的關(guān)系，不能清楚觀察到實驗現(xiàn)象。觀察困難必然導(dǎo)致學(xué)生對相關(guān)內(nèi)容的理解不深入、不透徹，進而產(chǎn)生知識上的斷層和漏洞。

3 研究材料與方法

實驗對象及實驗教學(xué)內(nèi)容? 浙江省杭州市濱江區(qū)某品牌初中的初一學(xué)生。樣本數(shù)量為兩個平行班，每班35～40人。教師演示的實驗教學(xué)內(nèi)容為：七年級上冊第一章第三節(jié)“觀察不同試劑混合后的實驗現(xiàn)象”（課程1）;七年級上冊第一章第四節(jié)“體積的測量”（課程2）;七年級上冊第二章第二節(jié)“顯微鏡的使用方法”（課程3）。在演示實驗進行過程中，由相關(guān)研究者輔助教師將實時投屏內(nèi)容展示在屏幕上，同時對學(xué)生各方面的反應(yīng)進行記錄和評分。

問卷評價（學(xué)生）? 參與研究的兩個平行班分別命名為平行班A與平行班B。學(xué)生問卷調(diào)查根據(jù)教師演示的實驗教學(xué)內(nèi)容分三次進行，分別命名為評價卷A、評價卷B、評價卷C。在實驗教學(xué)“觀察不同試劑混合后的實驗現(xiàn)象”內(nèi)容時，平行班A與平行班B均使用實時投屏技術(shù)展示實驗過程，課程結(jié)束后均完成評價卷A。研究者在對評價卷A的選項賦值后進行統(tǒng)計學(xué)檢驗（A選項賦值為4;B選項賦值為3;C選項賦值為2;D選項賦值為1）。

在實驗教學(xué)“體積的測量”內(nèi)容時，平行班A使用實時投屏技術(shù)展示實驗過程，平行班B直接觀察實驗過程;課程結(jié)束后，平行班A完成評價卷C，平行班B完成評價卷B。在實驗教學(xué)“顯微鏡的使用方法”內(nèi)容時，平行班B使用實時投屏技術(shù)展示實驗過程，平行班A學(xué)生直接觀察實驗過程;課程結(jié)束后，平行班B完成評價卷C，平行班A完成評價卷B。使用實時投屏技術(shù)的班級稱為實時投屏組，不使用實時投屏技術(shù)的班級稱為對照組。具體流程如圖1A所示。

這樣設(shè)計實驗的目的如下。

1）在正式進行對照實驗之前，平行班A與平行班B均使用實時投屏技術(shù)展示實驗過程，可了解學(xué)生對實時投屏技術(shù)的了解情況。同時，使兩班級全部學(xué)生對實時投屏技術(shù)具有相同的了解水平。在此基礎(chǔ)上開展后續(xù)實驗，可避免出現(xiàn)某班由于教師已經(jīng)使用過實時投屏技術(shù)，而另一班未使用，導(dǎo)致實驗結(jié)果偏移。

2）在正式進行對照實驗時，進行兩次實驗：第一次實驗，平行班A使用實時投屏技術(shù)展示實驗過程，而平行班B不使用;第二次實驗，平行班B使用實時投屏技術(shù)展示實驗過程，而平行班A不使用。這一設(shè)計能增加樣本量，增強實驗結(jié)果的說服力，同時避免兩班本身具有的差異導(dǎo)致實驗結(jié)果偏移。

問卷評價（研究者）? 評價分兩次進行，分別命名為評價卷A與評價卷B。在實驗教學(xué)“體積的測量”內(nèi)容時，對平行班A（使用實時投屏技術(shù)）使用評價卷B進行評價，對平行班B使用評價卷A進行評價。在實驗教學(xué)“顯微鏡的使用方法”內(nèi)容時，對平行班B（使用實時投屏技術(shù)）使用評價卷B進行評價，對平行班A使用評價卷A進行評價。兩位研究者兩次打分取平均值，構(gòu)成課堂表現(xiàn)最終評價結(jié)果。使用實時投屏技術(shù)的班級稱為實時投屏組，不使用實時投屏技術(shù)的班級稱為對照組。具體流程如圖1B所示。

數(shù)據(jù)分析? 使用SPSS 23.0軟件，對評價卷A的第5、6題和評價卷B的第5題進行單因素方差分析，并進行LSD后續(xù)檢驗。以獨立樣本t檢驗分析處理其他數(shù)據(jù)，結(jié)果以均值±標準誤表示。

4 實驗結(jié)果

學(xué)生對實時投屏技術(shù)了解較少? 研究發(fā)現(xiàn)，54.43%的學(xué)生是在教學(xué)過程中第一次觀看該技術(shù)的使用，只有15.19%

左右的學(xué)生對該技術(shù)有所了解（圖2A）。結(jié)果表明，初中階段的學(xué)生對實時投屏技術(shù)了解較少。

并且，對選項賦值后進行統(tǒng)計學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，平行班A（使用實時投屏技術(shù)）與平行班B（使用實時投屏技術(shù)）對實時投屏技術(shù)的熟悉程度上無顯著差異（P=0.416）（圖2B）。結(jié)果表明，兩平行班對實時投屏技術(shù)的了解水平大致相當(dāng)。

實時投屏技術(shù)有助于學(xué)生觀察科學(xué)實驗現(xiàn)象? 通過學(xué)生問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，62.03%的學(xué)生認為使用實時投屏技術(shù)后，對實驗現(xiàn)象的觀察清楚不少;還有10.13%的學(xué)生認為有一定改善，但改善作用并不特別顯著;只有少部分學(xué)生認為使用該技術(shù)與直接觀察并無區(qū)別（18.99%），甚至觀察效果更差（8.86%）（圖2C）。

對研究者評價卷進行分析后發(fā)現(xiàn)，與不使用實時投屏技術(shù)的對照組相比，使用實時投屏技術(shù)能顯著改善學(xué)生對實驗現(xiàn)象的觀察（P=0.004）（圖2D）。結(jié)果表明，使用實時投屏技術(shù)有助于學(xué)生觀察科學(xué)實驗現(xiàn)象。

并且，在使用實時投屏技術(shù)后，平行班A與平行班B對實驗現(xiàn)象的觀察無顯著差異（P=0.544）（圖2E）。該結(jié)果表明，使用實時投屏技術(shù)后，兩平行班對實驗現(xiàn)象的觀察均有所提升。

實時投屏技術(shù)有助于學(xué)生理解科學(xué)實驗現(xiàn)象? 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，50.6%的學(xué)生認為使用實時投屏技術(shù)后，更容易理解科學(xué)實驗現(xiàn)象;但也有許多學(xué)生認為該技術(shù)與直接觀察沒有顯著區(qū)別（36.71%）;甚至少部分學(xué)生認為比直接觀察效果要差（12.66%）（圖3A）。該結(jié)果與研究者評價卷結(jié)果相符。研究者評價卷結(jié)果顯示，與不使用實時投屏技術(shù)的對照相比，使用實時投屏技術(shù)能顯著改善學(xué)生對實驗現(xiàn)象的理解（P=0.017）（圖3B）。結(jié)果表明，使用實時投屏技術(shù)有助于學(xué)生理解科學(xué)實驗現(xiàn)象。

在使用實時投屏技術(shù)后，平行班A與平行班B對實驗現(xiàn)象理解無顯著差異（P=0.544）（圖3C）。結(jié)果表明，使用實時投屏技術(shù)后，兩平行班對實驗現(xiàn)象的理解均有所提升。

在實驗教學(xué)中，學(xué)生更偏好實時投屏技術(shù)? 調(diào)查發(fā)現(xiàn)，68.35%的學(xué)生更為希望使用實時投屏技術(shù)來展現(xiàn)科學(xué)實驗現(xiàn)象;16.46%的學(xué)生對使用何種技術(shù)持中立態(tài)度;只有少部分學(xué)生更希望使用直接觀察的方式觀察實驗現(xiàn)象（15.19%）

（圖3D）。結(jié)果表明，在實驗教學(xué)中，學(xué)生更偏好使用實時投屏技術(shù)來呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象。

并且，平行班A與平行班B對使用何種手段呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象的偏好無顯著差異（P=0.544）（圖3E）。結(jié)果表明，兩平行班均對使用實時投屏技術(shù)更為偏好。

基于學(xué)生評價卷A研究發(fā)現(xiàn)，平行班A與平行班B在對實時投屏技術(shù)了解情況，對實驗現(xiàn)象觀察、理解以及偏好情況，均無顯著性差異，說明兩平行班對于實時投屏技術(shù)的認知、了解、使用、偏好均處于同一水平。因此，后續(xù)學(xué)生評價卷B、評價卷C的兩平行班數(shù)據(jù)將作合并處理。

實時投屏技術(shù)有利于提高學(xué)生上課興趣及參與度? 通過學(xué)生問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與不使用實時投屏技術(shù)的對照組相比，使用實時投屏技術(shù)之后，學(xué)生對實驗課上課興趣的自我評分顯著提高（P<0.001）（圖4A）。該結(jié)果與研究者評價卷結(jié)果相符合。研究者評價卷結(jié)果顯示，實時投屏技術(shù)可顯著提高學(xué)生上課的興趣（P=0.01）（圖4B）。

并且，學(xué)生問卷調(diào)查顯示，使用實時投屏技術(shù)之后，學(xué)生對實驗課上課參與度的自我評分顯著提高（P<0.001）（圖4C）。以上結(jié)果表明，實時投屏技術(shù)的使用有利于提高學(xué)生上課興趣及參與度。

實時投屏技術(shù)有利于提高課堂整體活躍度? 通過學(xué)生問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，與不使用實時投屏技術(shù)的對照組相比，使用實時投屏技術(shù)之后，學(xué)生對課堂整體活躍程度的評分顯著提高（P<0.001）（圖5A）。該結(jié)果與研究者評價卷結(jié)果相符合。研究者評價卷結(jié)果顯示，實時投屏技術(shù)可顯著提高課堂整體活躍程度（P<0.01）（圖5B）。以上結(jié)果表明，使用實時投屏技術(shù)有利于提高課堂整體活躍度。

實時投屏技術(shù)的便捷程度高于傳統(tǒng)投影技術(shù)? 通過研究者評價卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，對于教師使用不同手段呈現(xiàn)實驗現(xiàn)象，直接觀察便捷性顯著高于傳統(tǒng)投影技術(shù)（P<0.001）和實時投屏技術(shù)（P<0.01）（圖5C）。并且，實時投屏技術(shù)的便捷性顯著高于傳統(tǒng)投影技術(shù)（P=0.038）。以上結(jié)果說明，使用實時投屏技術(shù)的便捷程度高于傳統(tǒng)投影技術(shù)，但低于直接觀察。

5 結(jié)語

隨著各種軟硬件條件不斷完善，實時投屏技術(shù)已經(jīng)具備在教學(xué)領(lǐng)域普遍應(yīng)用的條件。本課題通過問卷調(diào)查和課堂實踐的方式，對實時投屏技術(shù)在初中科學(xué)實驗教學(xué)中的應(yīng)用效果進行了系統(tǒng)研究。研究發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對實時投屏技術(shù)了解還較少，但與傳統(tǒng)的技術(shù)手段相比，他們更偏好使用該技術(shù)。并且，與不使用實時投屏技術(shù)的對照組相比，使用該技術(shù)顯著提高了學(xué)生對科學(xué)實驗的觀察與理解，顯著提高了學(xué)生對上課內(nèi)容的感興趣程度、參與度和課堂整體活躍度。同時，實時投屏技術(shù)的使用便捷程度顯著高于傳統(tǒng)投影技術(shù)。以上結(jié)果表明，使用實時投屏技術(shù)有利于初中科學(xué)實驗教學(xué)的進行。

在教學(xué)領(lǐng)域，實時投屏技術(shù)的應(yīng)用研究方興未艾。Rahman等人發(fā)現(xiàn)[8]，教師通過實時投屏技術(shù)對學(xué)生寫作的部分研究報告進行反饋，能夠有效地提高學(xué)生對反饋內(nèi)容的關(guān)注程度并增強學(xué)生的寫作能力。Denton等人也發(fā)現(xiàn)[9]，教師運用實時投屏技術(shù)能提高對學(xué)生寫作內(nèi)容的反饋質(zhì)量。并且，與傳統(tǒng)的書面反饋相比，學(xué)生更為偏好實時投屏的反饋方式。

我國的研究者也對該技術(shù)在教學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進行了一定探索，但與國外相比，研究在深度與廣度上仍有很大差距。英成良在信息技術(shù)課中應(yīng)用投屏技術(shù)對教師的操作進行實時展示，但對展示的過程、展示結(jié)果的評價等方面未做深入研究[10]。馮雅萍使用投屏技術(shù)對學(xué)生的作業(yè)進行實時展示，但也未涉及展示結(jié)果的評價[11]。

以上研究得出的結(jié)論與本研究結(jié)論相吻合，說明實時投屏技術(shù)對各科教學(xué)均有一定作用。在實際研究中，研究者也發(fā)現(xiàn)使用實時投屏技術(shù)的一些局限性，在使用過程中要注意克服。

1）實時投屏技術(shù)對設(shè)備要求較高，手機等移動設(shè)備如果攝像頭像素不高，實時投屏結(jié)果會比較模糊，反而會給學(xué)生觀察造成干擾。

2）實時投屏技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)要求較高，移動設(shè)備與投屏設(shè)備之間通過同一Wi-Fi相連接，如果Wi-Fi不夠穩(wěn)定，會導(dǎo)致投屏圖像出現(xiàn)卡頓，影響學(xué)生觀察實驗。

3）如果使用手機等移動設(shè)備，操作者在握持過程中難免發(fā)生晃動，造成投屏圖像不穩(wěn)定，有條件可考慮使用支撐設(shè)備保持實時投屏過程中圖像的穩(wěn)定。

4）使用實時投屏過程中，學(xué)生可能出現(xiàn)過于活躍的情況，會對正常的教學(xué)秩序造成干擾。

5）使用時必須注意前后排學(xué)生觀察方便程度，對于坐在前排的學(xué)生，直接觀察實驗較為方便，使用實時投屏技術(shù)反而使他們的觀察質(zhì)量有所降低。在實際教學(xué)中必須把握好兩者間的平衡。

6）實時投屏技術(shù)對于某些實驗并不合適，比如顯微鏡的使用不能完全依靠教師演示，學(xué)生自己實踐操作仍極為必要。

綜上所述，本研究發(fā)現(xiàn)實時投屏技術(shù)有助于初中科學(xué)實驗教學(xué)的開展，但在使用過程中也要權(quán)衡實際情況，合理使用才能達到最佳的教學(xué)效果。

參考文獻

[1]WANG J， XU W， WANG J. A Study of Live Video Strea-ming System for Mobile Devices[M]//Proceedings of 2016 First IEEE International Conference on Computer Communication and the Internet（ICCCI）.2016：157-160.

[2]章棋樂.基于Wi-Fi Display的多屏互動系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[D].武漢：武漢理工大學(xué)，2015.

[3]倪俊杰.投屏技術(shù)及其教學(xué)應(yīng)用[J].中國信息技術(shù)教育，2017（9）：50-53.

[4]友文.把手機畫面投射到大屏幕[J].電腦知識與技術(shù)：經(jīng)驗技巧，2017（8）：84-86.

[5]沈偉春.投屏技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用[J].中小學(xué)數(shù)字化教學(xué)，2017，2（2）：85-86.

[6]靳洪峰.初中科學(xué)與初中物理課程標準的比較和教學(xué)銜接[D].濟南：山東師范大學(xué)，2018.

[7]蔡偉.淺談以學(xué)生為主體的初中科學(xué)實驗教學(xué)實踐[J].中學(xué)課程輔導(dǎo)：教師教育，2018（18）：62-63.

[8]Rahman S A， Salam A R H， Yusof M M. Screencast Feedback Practice on Students Writing[M]//Asia-Pacific Social Science Conference.2014：966-974.

[9]Denton D. Using Screen Capture Feedback to ImproveAcademic Performance[J].Tech Trends，2014，58（6）：51-56.

[10]英成良.信息技術(shù)課應(yīng)用平板電腦教學(xué)例談[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2017（20）：33-34.

[11]馮雅萍.平板電腦走進生物課堂：以《神經(jīng)調(diào)節(jié)的基本方式》為例[J].學(xué)周刊，2017（7）：167-168.