周 雷

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數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的作用

周 雷

摘要：數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室正在逐漸普及，其在教學(xué)中的作用也日益顯現(xiàn)。淺議數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的作用。

關(guān)鍵詞：數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室；地理教學(xué)

數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室以“數(shù)字化”為主導(dǎo)，以“數(shù)字星球系統(tǒng)”為核心，配以高性能專(zhuān)用計(jì)算機(jī)、可移動(dòng)數(shù)字星球展示臺(tái)，輔以平面投影儀及幕布和觸摸一體機(jī)，室內(nèi)天象演示穹頂，可替換式燈箱教學(xué)掛圖、語(yǔ)音立體音響、地形圖等信息化設(shè)備和教具，兼有教室、實(shí)踐活動(dòng)室、資料室、展覽室的功能。為地理觀測(cè)、地理觀察、地理演示、地理實(shí)驗(yàn)和制作等實(shí)踐與應(yīng)用提供條件和操作工具，是地理教學(xué)的專(zhuān)用教室。它還應(yīng)包括教學(xué)演示區(qū)、教具陳列區(qū)、地理信息展示區(qū)、地理習(xí)作展示區(qū)和以“數(shù)字星球系統(tǒng)”為核心的地理信息技術(shù)活動(dòng)區(qū)。它具有多媒體、網(wǎng)絡(luò)化、大容量、平臺(tái)性、可操作等特點(diǎn)。有豐富的視聽(tīng)資源和手段，能保證信息及時(shí)更新，最新成果進(jìn)入課堂，也可根據(jù)教學(xué)和學(xué)習(xí)的需要呈現(xiàn)不同的主題，可以做到“媒體隨選”(media-on-demand)。

在21世紀(jì)，信息技術(shù)作為認(rèn)知工具的整合必將在地理教學(xué)中占有重要地位，以數(shù)字化、信息化帶動(dòng)教育現(xiàn)代化。利用數(shù)字地理實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備、多媒體平臺(tái)、數(shù)字星球系統(tǒng)等將地理事物和現(xiàn)象及其變化過(guò)程表現(xiàn)出來(lái)，具有很強(qiáng)的直觀性、實(shí)踐性、探究性。利用數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室，可探索新型的教學(xué)模式，充分發(fā)揮學(xué)生的主體地位和教師的主導(dǎo)作用，改變學(xué)生單純接受、被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)，建立和形成能充分發(fā)揮學(xué)生主體性的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)行探究學(xué)習(xí)與合作學(xué)習(xí)。

一、建設(shè)數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室 順應(yīng)高中地理課程的改革與發(fā)展

《高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)》強(qiáng)調(diào)，地理課程資源是有利于地理課程目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的所有因素與條件的總和。依據(jù)課程資源內(nèi)涵和地理學(xué)科特點(diǎn)，地理教學(xué)設(shè)備設(shè)施(包括地理教學(xué)器材、標(biāo)本、圖件、模型及地理學(xué)習(xí)場(chǎng)所等)是其重要的內(nèi)容之一。

從課程設(shè)置來(lái)講，地理課程在必修和選修模塊都安排了地理信息技術(shù)的內(nèi)容。地理教學(xué)內(nèi)容涉及的范圍十分廣泛：從我們居住的地球到廣袤的宇宙空間；從尚無(wú)人類(lèi)的地質(zhì)年代到文明繁榮的當(dāng)今社會(huì)。地理教學(xué)內(nèi)容具有空間跨度大和時(shí)間沿序長(zhǎng)的特點(diǎn)，許多教學(xué)內(nèi)容具有“不可預(yù)測(cè)”和“不可見(jiàn)”性。但學(xué)生對(duì)地理的認(rèn)識(shí)主要局限于課本，不能真正理解地理事物的發(fā)生發(fā)展規(guī)律，更不能領(lǐng)悟地理信息技術(shù)的工作原理知識(shí)，尤其是對(duì)較前沿的地理信息技術(shù)(如：遙感、全球定位系統(tǒng)等)地理信息系統(tǒng)的認(rèn)知缺失。因此，建設(shè)數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室，營(yíng)造符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的學(xué)習(xí)環(huán)境，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境是很有必要的。

在數(shù)字地理實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展各種活動(dòng)，有利于對(duì)學(xué)生的情感、態(tài)度等非智力因素和價(jià)值觀等人格因素的培養(yǎng)和熏陶，有利于發(fā)展學(xué)生思維和培養(yǎng)學(xué)生能力，使學(xué)生形成良好的個(gè)性品質(zhì)和人格魅力。

二、依托數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室 促進(jìn)教學(xué)理念的轉(zhuǎn)變

教學(xué)活動(dòng)是師生的雙邊活動(dòng)，教與學(xué)是互動(dòng)且不可分割的過(guò)程。傳統(tǒng)的教學(xué)模式以教師為中心，教學(xué)中主要以注入式、教導(dǎo)式為主，學(xué)生被動(dòng)接受，制約了教師與學(xué)生的雙方思維，有悖于新課程教學(xué)的觀念。

教師可在數(shù)字地理實(shí)驗(yàn)室中開(kāi)展教學(xué)活動(dòng)發(fā)揮組織者和指導(dǎo)者的作用，最大限度地利用學(xué)生的潛能進(jìn)行有差異的教學(xué)，給所有學(xué)生提供思考、探究、創(chuàng)造的機(jī)會(huì)，讓每位學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，對(duì)信息進(jìn)行有效的加工，成為知識(shí)意義的主動(dòng)建構(gòu)者。

例如，在數(shù)字地理實(shí)驗(yàn)室利用3S、Google地球、3D技術(shù)、數(shù)字地球等計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)出的模擬地形，可當(dāng)堂演示各種地貌類(lèi)型的形成、發(fā)展變化過(guò)程及對(duì)應(yīng)的計(jì)算機(jī)制圖全過(guò)程。在學(xué)習(xí)“黃土高原水土流失”時(shí)，教師可設(shè)問(wèn)：黃土高原是怎樣形成的？為什么會(huì)形成千溝萬(wàn)壑的地表形態(tài)？水土流失有哪些影響？應(yīng)該如何整治？學(xué)生一邊觀看多媒體的演示，一邊根據(jù)教師提出問(wèn)題思考探究。在此教學(xué)過(guò)程中，教師利用現(xiàn)代技術(shù)手段創(chuàng)設(shè)了問(wèn)題情境，用親切和藹的語(yǔ)言營(yíng)造民主的氛圍，鼓勵(lì)積極探究，對(duì)學(xué)生的探索行為做出積極評(píng)價(jià)，指導(dǎo)冷靜分析、反思、總結(jié)。而學(xué)生與生俱來(lái)的好奇心和“問(wèn)題意識(shí)”在教師設(shè)問(wèn)的激發(fā)下充分表現(xiàn)出來(lái)，或積極思考，或相互探究，大膽表述自己的觀點(diǎn)，從被動(dòng)地知識(shí)接受者轉(zhuǎn)為知識(shí)的共建者，提高了學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性。

再如，有些知識(shí)教師難以講清，學(xué)生無(wú)法掌握。依托數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室里的計(jì)算機(jī)模擬，創(chuàng)設(shè)地理“情境”，省時(shí)省力是其他教學(xué)手段無(wú)法比擬的。同時(shí)，在師生之間、學(xué)生之間展開(kāi)地理“協(xié)作”和“對(duì)話(huà)”，更好地構(gòu)建地理“意義”，即體現(xiàn)建構(gòu)主義的四大學(xué)習(xí)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)地理教學(xué)模式的改變，使教師的主導(dǎo)地位和學(xué)生的主體地位都到充分發(fā)揮。

三、利用數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室 發(fā)揮現(xiàn)代地理信息技術(shù)的作用

以“數(shù)字化”為主導(dǎo)的數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室，突破時(shí)間與空間的限制。多媒體和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特別是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)介入地理教學(xué)活動(dòng)后，其超文本閱讀、大信息量、交互性強(qiáng)、儲(chǔ)存量大、集圖文、聲動(dòng)一體的多種媒體刺激的特點(diǎn)，極大地豐富了地理教學(xué)活動(dòng)，為學(xué)生提供了更多高質(zhì)量的、可兼顧日常教學(xué)和學(xué)生探究學(xué)習(xí)的需要，也可更新的科學(xué)信息，及時(shí)地將最新地理科技成果納入到教學(xué)之中。

在數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室，學(xué)生可接觸與操作常規(guī)地理教學(xué)儀器和設(shè)備；學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)字立體地形、環(huán)幕示教系統(tǒng)和數(shù)字星球系統(tǒng)定位獲取人、區(qū)域和環(huán)境的信息；學(xué)會(huì)選擇和使用間接證據(jù)——衛(wèi)星遙感影像和其他資料(儀器、模型、標(biāo)本等)進(jìn)行探究學(xué)習(xí)；學(xué)習(xí)使用現(xiàn)代地理信息技術(shù)獲取空間動(dòng)態(tài)變化信息，初步運(yùn)用3S技術(shù)呈現(xiàn)、處理、構(gòu)建和分析地理數(shù)據(jù)；創(chuàng)建虛擬真實(shí)的三維地理空間環(huán)境，分析地理問(wèn)題。

例如，地球運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的地理現(xiàn)象一直是教學(xué)中的難點(diǎn)。以往教學(xué)中，用手電筒光當(dāng)作太陽(yáng)光照射地球儀來(lái)模擬晝夜現(xiàn)象，或用三球儀、PPT演示地球的運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的地理意義，學(xué)生都很難理解。運(yùn)用數(shù)字星球儀以后，它立體的、動(dòng)態(tài)的、多角度、大信息量的直觀展示方式，豐富了學(xué)生的空間想象力，能平視也還能仰視穹頂，觀察以極點(diǎn)為圓心的地理現(xiàn)象的變化。配合教師的講解，通過(guò)觀察、演示、思考、計(jì)算等活動(dòng)，學(xué)生很容易突破難點(diǎn)。

再如，在分析“地球上火山地震帶分布”時(shí)，利用旋轉(zhuǎn)的數(shù)字星球儀，首先出現(xiàn)由一塊大陸形成當(dāng)今世界海陸分布的過(guò)程(大陸漂移)。接著呈現(xiàn)全球的分層設(shè)色地形圖、全球六大板塊圖、海底擴(kuò)張圖，動(dòng)畫(huà)演示板塊的張裂和碰撞擠壓、海底擴(kuò)張和消亡，海岸山脈、島弧鏈、海溝的形成過(guò)程(在畫(huà)面出現(xiàn)的同時(shí)，伴有火山爆發(fā)、山崩地裂、海浪翻滾等音響效果)。學(xué)生在教師的啟發(fā)下得出結(jié)論：全球地震火山帶分布在環(huán)太平洋和地中?！柴R拉雅山脈。此教學(xué)過(guò)程，充分利用了數(shù)字星球系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)和音響等多媒體，學(xué)生有穿越時(shí)空、身臨其境的感受，在觀察、思考的過(guò)程中，理解地理現(xiàn)象或事物的形成原因和分布規(guī)律。

四、使用數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室 提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力

地理課程改革倡導(dǎo)學(xué)習(xí)方式的多樣性，尤其注重培養(yǎng)學(xué)生的地理能力。依托數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室，在富有多樣性、選擇性、生成性、開(kāi)放性的地理教學(xué)環(huán)境中，教師可以借助先進(jìn)的教學(xué)設(shè)備和現(xiàn)代技術(shù)創(chuàng)設(shè)互動(dòng)的課堂氛圍，以形式多樣的教學(xué)方式對(duì)學(xué)生陌生的地理知識(shí)加以展示，或讓學(xué)生親自參與，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，在玩中學(xué)、做中學(xué)、探究中學(xué)、合作中學(xué)，實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)方式的多樣化，提高自主學(xué)習(xí)的能力。

當(dāng)今世界，全球性人口、資源、環(huán)境與發(fā)展問(wèn)題日益突出?；鹕絿姲l(fā)、地震、海嘯、旱澇、沙塵暴、霧霾及各種污染環(huán)境、破壞生態(tài)等地理現(xiàn)象不斷發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人類(lèi)的生存與可持續(xù)發(fā)展。地理科學(xué)在解決這些問(wèn)題上顯示出巨大優(yōu)勢(shì)，中學(xué)地理教育的價(jià)值就體現(xiàn)在能提高學(xué)生的地理素養(yǎng)，以應(yīng)對(duì)將來(lái)出現(xiàn)的困難和挑戰(zhàn)。

滄海桑田，時(shí)移世易。許多地理事物的發(fā)生發(fā)展規(guī)律具有宏觀性、抽象性、復(fù)雜性等特點(diǎn)，超出了學(xué)生的感知范圍，讓學(xué)生難以想象和理解。俗話(huà)說(shuō)“紙上得來(lái)終覺(jué)淺，絕知此事要躬行”。教師要幫助學(xué)生親歷探究過(guò)程，要尊重學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程的獨(dú)特體驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的獨(dú)特感受和體驗(yàn)要加以鼓勵(lì)，學(xué)習(xí)“生活中的地理”，以培養(yǎng)學(xué)生的地理能力，提高地理素養(yǎng)。

例如，地理信息系統(tǒng)在我國(guó)發(fā)展很快，并且由于地理信息運(yùn)用的普適性，使得其應(yīng)用早已突破了地學(xué)研究的領(lǐng)域。在城市規(guī)劃的城市設(shè)施管理、道路交通、道路交通、商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)布局道路交通等行業(yè)都有了成功的應(yīng)用實(shí)例。在數(shù)字地理實(shí)驗(yàn)室，利用GIS結(jié)合傳統(tǒng)的活動(dòng)方法，組織學(xué)生開(kāi)展了“我們身邊的商業(yè)”研究活動(dòng)。學(xué)生4～5人為一組，自選主題包括：南京主要商業(yè)中心分布、地鐵建設(shè)對(duì)商業(yè)中心的影響、湖南路商業(yè)街衰落的原因分析、夫子廟景區(qū)如何配套商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)、河西商業(yè)中心的建設(shè)對(duì)新街口商業(yè)區(qū)的影響、如何在學(xué)校附近開(kāi)店、便利店和倉(cāng)儲(chǔ)超市的布局差異。

在學(xué)生完成研究活動(dòng)的過(guò)程中，所必須考慮的商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的分布、道路交通狀況、居民地分布情況以及住房?jī)r(jià)格的高低等信息，正是地理信息系統(tǒng)存儲(chǔ)、管理和分析的對(duì)象。因此，學(xué)生必然會(huì)利用GIS進(jìn)行分析研究。同時(shí)，學(xué)生自選研究項(xiàng)目、查找資料、調(diào)查訪(fǎng)問(wèn)、繪制地圖、撰寫(xiě)研究報(bào)告、匯報(bào)展示研究成果的過(guò)程都是親歷探究體驗(yàn)的過(guò)程。

因此，充分利用數(shù)字地理實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展教學(xué)和實(shí)踐活動(dòng)，在活動(dòng)中可培養(yǎng)學(xué)生以下能力與意識(shí)。

(1)培養(yǎng)獨(dú)立發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、提出問(wèn)題的能力和問(wèn)題意識(shí)。

(2)培養(yǎng)主動(dòng)獲取信息、處理信息的能力和信息意識(shí)。

(3)培養(yǎng)獨(dú)立思考、解決問(wèn)題的能力和研究意識(shí)。

(4)培養(yǎng)創(chuàng)造思維、動(dòng)手實(shí)踐的能力和創(chuàng)新意識(shí)。

(5)培養(yǎng)合作探究的能力和群體意識(shí)。

五、結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)室在教學(xué)中的作用日益顯現(xiàn)。學(xué)校應(yīng)把在數(shù)字地理實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展的活動(dòng)，納入全年的教科研計(jì)劃、教學(xué)計(jì)劃、統(tǒng)籌考慮，強(qiáng)調(diào)在地理教學(xué)和活動(dòng)中充分應(yīng)用；同時(shí)為教師創(chuàng)造條件，提供培訓(xùn)、公開(kāi)課、講座等機(jī)會(huì)，鼓勵(lì)開(kāi)展課題研究；教師要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，熟練操作各種儀器設(shè)備，相互合作、資源共享，不斷補(bǔ)充和開(kāi)發(fā)新的教學(xué)資源，豐富和發(fā)展實(shí)驗(yàn)室的內(nèi)涵。

參考文獻(xiàn)

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作者信息周雷，本科，中教高級(jí)。南京市田家炳高級(jí)中學(xué)，210037