未来教室StarC平台中学科工具的应用
苏州工业园区教师发展中心周菊明
学科工具是专门为解决某门学科专业领域的某些问题而开发设计，能够为教师的教学和学生的学习提供支持与帮助的一类特殊的计算机软件。学科工具是学科教具的一种软件表现形式，具有较强的交互性，是信息技术与学科整合的主要表现形式。比如，由美国科学基金会资助开发的《几何画板》可以说是一款最典型、影响力最大的学科工具，这款学科工具功能强大，交互性好，能够动态、直观地解决数学、物理等学科中的具体问题，在世界各地广泛应用。
苏州市中小学建设的“未来教室”中的StarC云端一体化学习平台的一个亮点就是整合了丰富的学科工具。这些学科工具到底能够支持怎样的学科探究性学习？在具体学科的应用中体现出怎样的优势呢？后期还需要做哪些方面的改进与完善？本文就这些问题作些初步的探索。
一、StarC平台中学科工具介绍
StarC平台中集成的学科工具是由国家数字化学习工程技术研究中心的专业团队研发，目前共集成了57款学科工具（具体见下表）。这些工具包括数学教学工具、物理仿真实验工具、化学仿真实验工具、地理教学工具、历史教学工具、音乐教学工具等，覆盖了幼教、小学、初中、高中多个学段，并且实现了通过“应用商店”进行云端的管理。

依托未来教室双板教学环境，教师可以借助相应的学科教学工具，将教材中用口述或板书难以讲清楚的知识，以动态交互的方式，直观地演示给学生看，帮助学生轻松地理解抽象知识。学生也可以使用学科工具进行自主探究、练习和复习，加深对知识的理解，培训动手能力和创新精神。
二、学科工具相对于传统课件的应用优势
学科工具软件不同于通用工具软件，它具有学科的专业性和针对性。它不同于普通的课件，常规的课件是根据教学设计课前制作，课堂演示，有固定的内容和环节，一般是定型的、模块化的，不能再编辑修改。而学科工具软件则是为教师和学生提供的，可以根据教学内容进行即时创作和信息加工处理的工具平台。教师恰当运用它，可以创造性地进行教学；学生恰当运用它，可以创造性地进行探究、解决原本相当棘手的学科专业问题。可以说，用学科工具创作出来的教学环节是“活”的、开放性的，可以随时进行参数的修改、动态的展示，创造性、深层次地进行加工处理和“二次开发”。正因为如此，学科工具更有利于发挥师生的创造性，更能适应变化生成的课堂教学，因而更受到师生的喜爱。
三、StarC平台中学科工具应用举例
1.二维动态几何工具
使用二维动态几何工具，用户可以通过拖动鼠标或改变参数等方式，让图形动起来，然后通过观察图形的实时变化，理解体会抽象的数学定理，大大增强学习过程的形象性和趣味性。例如：根据两圆半径以及圆心距，两圆有相离、外切、相交、内切、包含等多种位置关系，在不同位置情况下，两圆的切线数量也有所不同。在探究两圆位置关系时，借助工具，拖动A点，就能清楚地观察分析两圆内切的各种情况（如图1）。
图1
再如，在研究三角形内角和为180°时，可以动态演示将三角形的三个内角和与一条直线（平角）建立起联系，让学生来理解三角形的内角和为什么是180°（如图2）。
图2
2.三维立体几何工具
三维立体几何工具可以将静态、三维的立体图形以动态、可视化的形式表现出来，帮助学生理解图形的空间关系和立体几何知识，如三维空间展示、立体图形展开、立方体透视投影等（如图3）。
图3
3.物理仿真实验工具
物理仿真实验工具是一套虚拟仿真实验软件，学生只需要将系统提供的虚拟实验仪器用鼠标拖动到实验区域，就能快速搭建出完整的实验场景，并获得真实的实验效果。该工具包括力学、电学、光学等模块，可以有效辅助甚至部分替代常规的物理实验，解决了实验条件不足，实验不便操作、观察的难题（如图4）。
图4
4.化学仿真实验工具
化学仿真实验工具涵盖了中学化学教材中大部分的实验内容，可以按学科原理进行虚拟仿真实验，过程可控，有效解决了常规化学实验中部分实验过程较难观察、具有一定危险性等问题（如图5）。
图5
5.地理学科工具
地理学科工具集成地图底图、图形符号、媒体动画、图文音像等资源，具有矢量缩放、图形交互绘图、地理区域填充、地图矢量剪切、历史地理信息融合等功能，便于教师轻松、便捷地进行教学演示（如图6）。
图6
6.音乐学科工具
音乐学科工具包括数字化乐理教学工具、虚拟钢琴工具和音乐可视化工具，可以实现视听结合音乐教学、乐曲弹奏、音符编辑、乐谱制作、乐理展示等功能，极大地丰富了音乐教学手段。
（转下期）