朱學(xué)堯

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3ds Max技術(shù)在高中生地理空間能力培養(yǎng)中的應(yīng)用研究＊

朱學(xué)堯

摘 要：地理空間能力是高中生地理學(xué)科能力的重要構(gòu)成要素之一，但從目前狀況看，教師不重視對高中生進(jìn)行地理空間能力的培養(yǎng)，造成高中生地理空間能力偏低的局面。研究發(fā)現(xiàn)，3ds Max技術(shù)能夠幫助高中生發(fā)展地理空間能力。地理空間能力的內(nèi)涵及構(gòu)成要素、3ds Max技術(shù)在培養(yǎng)高中生地理空間能力方面的優(yōu)勢及使用建議，這些問題都值得深入探討。

關(guān)鍵詞：地理空間能力；3ds Max技術(shù)；抽象思維能力；觀察學(xué)習(xí)

高中生地理空間能力的高低直接影響其對地理原理的學(xué)習(xí)和地理問題的解決，地理空間能力是高中生地理學(xué)科能力的重要構(gòu)成要素之一。但從目前狀況看，教師不重視對高中生進(jìn)行地理空間能力的培養(yǎng)，更缺乏地理空間能力的教學(xué)策略和教學(xué)方法，教學(xué)效率較低；因此，容易錯(cuò)失培養(yǎng)高中生地理空間能力的最佳時(shí)機(jī)，造成高中生地理空間能力偏低的局面。研究發(fā)現(xiàn)，3ds Max技術(shù)能夠幫助高中生發(fā)展其地理空間能力。那么，什么是地理空間能力？它由哪些要素構(gòu)成？作為發(fā)展高中生地理空間能力的工具，3ds Max技術(shù)有哪些獨(dú)特的優(yōu)勢？如何才能將3ds Max技術(shù)更好地應(yīng)用到高中地理教學(xué)中？這些都是值得我們需要深入探討的問題。

一、地理空間能力的內(nèi)涵及其構(gòu)成要素

1.地理空間能力的內(nèi)涵

王波兒認(rèn)為，地理空間能力是對地理事物、地理現(xiàn)象的觀察、分析、綜合、比較、概括、抽象，從而在頭腦中形成它們的空間形象，進(jìn)行空間位置判定，確定空間分布狀態(tài)，分析它們在空間上的聯(lián)系，比較它們的差異點(diǎn)和共同點(diǎn)等能力[1]。徐志梅和袁孝亭認(rèn)為，地理空間能力是在地理空間認(rèn)知的基礎(chǔ)上，認(rèn)識自己賴以生存的地理環(huán)境的能力，包括分析、理解其中的諸事物和諸現(xiàn)象的相關(guān)位置、空間分布、相互關(guān)系，以及它們的變化和規(guī)律等方面的能力[2]。

雖然上述專家對地理空間能力所下的定義存在差異，但他們都認(rèn)為地理空間能力是對地理事物或事象的判斷、分析能力。簡而言之，地理空間能力是指個(gè)體對地表上具有有機(jī)聯(lián)系的各個(gè)地理要素相互作用形成的地理空間或環(huán)境空間的感知、判斷、綜合分析、概括和評價(jià)的能力。

2.地理空間能力的構(gòu)成要素

地理空間能力是由多種要素構(gòu)成的一種復(fù)雜能力。于永德認(rèn)為，地理空間思維能力、地理空間想象能力、地理空間定位能力、地理空間推理能力是組成地理空間能力的重要方面[3]。袁書琪認(rèn)為，地理空間能力包括空間定位能力、空間信息收集、加工處理、存儲和提取的能力，空間思維能力等[4]。王啟軍將地理空間能力劃分為地理空間知覺能力、地理空間定位能力和地理空間想象能力[5]。

雖然上述專家在地理空間能力的構(gòu)成要素的認(rèn)識上存在差異，但他們都認(rèn)為是由多要素構(gòu)成的。筆者認(rèn)為，地理空間能力的構(gòu)成要素是：地理空間知覺能力、地理空間思維能力以及地理空間想象能力。地理空間知覺能力儲存了豐富的表象，它是地理空間能力的基礎(chǔ)；有了充足的地理空間知覺能力，高中生的地理空間想象能力就容易得到提高，同時(shí)也為促進(jìn)高中生的地理空間思維能力奠定了基礎(chǔ)。

二、高中生地理空間能力不足的原因

1.抽象思維能力不足

抽象思維在高中地理學(xué)習(xí)中具有十分重要的作用，它不僅是高中生學(xué)好地理知識，培養(yǎng)各種學(xué)科能力的重要手段，又是他們提出地理問題、建立地理模型、獲得地理規(guī)律及解決地理問題的重要思維方式。根據(jù)皮亞杰在其經(jīng)典著作《認(rèn)識發(fā)生原理》中對人的發(fā)展所劃分的4個(gè)階段可知：高中生思維屬于形式運(yùn)算階段(空間思維包含其中)。從理論上來講，高中階段學(xué)生的抽象思維能力的發(fā)展已經(jīng)相當(dāng)成熟了，然而事實(shí)遠(yuǎn)非如此。對于高中生而言，具體形象的地理事物，他們?nèi)菀桌斫夂徒邮?，而對于需要判斷和推理的地理原理和地理概念，他們就很難領(lǐng)悟和接受。高中生感知地理事物的特點(diǎn)是比較模糊的，往往只能觀察到一些孤立的地理現(xiàn)象，看不出地理事物之間的聯(lián)系和特點(diǎn)，對于地理上的時(shí)間和空間觀念也比較籠統(tǒng)和不精確。實(shí)際的研究實(shí)證表明，即使到了研究生階段，學(xué)生的形式運(yùn)算能力還是明顯不足，還有待發(fā)展[6]。高中生地理空間抽象思維能力不足是其地理空間能力發(fā)展不足的原因之一。

2.缺乏直觀的觀察且指導(dǎo)方法有限

學(xué)習(xí)地理的方式有多種，而觀察學(xué)習(xí)是其中的一種。觀察學(xué)習(xí)分為注意過程、保持過程、生成過程、動(dòng)機(jī)過程4個(gè)過程。所以學(xué)生如果要進(jìn)行有效的觀察學(xué)習(xí)就必須要進(jìn)行直觀的觀察，并掌握正確的觀察方法。地球運(yùn)動(dòng)是高中地理的重點(diǎn)和難點(diǎn)知識，學(xué)生感到很難學(xué)，原因是教師采用灌輸式的教學(xué)方法，只重視知識傳授，不重視對學(xué)生觀察能力的培養(yǎng)。教師沒有引導(dǎo)學(xué)生對地球繞太陽運(yùn)動(dòng)的過程進(jìn)行直觀的觀察，更沒有指導(dǎo)學(xué)生如何觀察。而只是生硬地告知學(xué)生結(jié)論。這是高中生地理空間能力不足的又一原因。

3.空間素養(yǎng)缺乏

地理學(xué)主要研究地球表層地理事物的空間分布和空間結(jié)構(gòu)，而且闡明地理事物的空間差異和空間聯(lián)系，并致力于揭示地理事物的空間運(yùn)動(dòng)、空間變化的規(guī)律[7]?？臻g性是地理學(xué)的重要特點(diǎn)。因此，培養(yǎng)高中生的空間素養(yǎng)是地理課程的應(yīng)有之意。地理空間素養(yǎng)是學(xué)生在學(xué)習(xí)有關(guān)空間位置、空間分布、空間過程、空間格局、空間上的成因聯(lián)系等內(nèi)容的過程中，在掌握地理空間知識和形成地理空間技能的基礎(chǔ)上，運(yùn)用這些知識與技能是解決有關(guān)地理空間問題的內(nèi)在素養(yǎng)[8]。然而，當(dāng)前中學(xué)生地理空間素養(yǎng)整體水平偏低[9]，這是高中地理空間能力不足的又一主要原因。

三、3ds Max在高中生地理空間能力培養(yǎng)方面的優(yōu)勢

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)》在課程基本理念中指出：強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)在地理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用。充分考慮信息技術(shù)對地理教學(xué)的影響，營造有利于學(xué)生形成地理信息意識和能力的教學(xué)環(huán)境[7]?，F(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，特別是3ds Max軟件的開發(fā)，為高中生地理空間能力的培養(yǎng)提供了良好的技術(shù)支持。3ds Max全稱是3D Studio Max，是Autodesk公司開發(fā)的三維靜幀效果圖和三維多幀動(dòng)畫制作軟件。它在高中生地理空間能力培養(yǎng)方面具有以下優(yōu)勢。

1.提供多種類型的空間表征方式 使地理空間認(rèn)知過程視覺化

3ds Max的三維動(dòng)畫能形象直觀的演示地理空間變化和地理空間作用關(guān)系，能為學(xué)生地理空間推理提供生動(dòng)的視覺心象[10]。使高中生視覺化地理空間認(rèn)知過程，提高他們的地理空間表征能力，以減少他們在感知地理空間知識過程中的困難，

2.進(jìn)行地理空間立體模擬 創(chuàng)設(shè)真實(shí)的地理空間情境

3ds Max提供了強(qiáng)大的空間三維的建模﹑環(huán)境效果和三維動(dòng)畫制作技術(shù)真實(shí)模擬地理事物和地理過程，為地理教學(xué)提供了生動(dòng)﹑豐富的教學(xué)情境[11]。通過模型的建立，可以將抽象的空間事物形象化、具體化，將靜態(tài)的空間事物動(dòng)態(tài)化，以突出地理空間要素在時(shí)空上的變化，使高中生在直接的感知過程中體驗(yàn)地理事物或現(xiàn)象的形成和發(fā)展過程。如可以通過3ds Max對地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)、大氣環(huán)流、大洋環(huán)流等進(jìn)行模擬，使抽象的、無法感知的地理事物或現(xiàn)象具體化，有助于培養(yǎng)高中生的空間感知能力，從而加深對地理事物或現(xiàn)象的理解。

3.直接演示地理空間關(guān)系 形成正確的地理空間概念

3ds Max可以在教師的指導(dǎo)或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的提示下，讓學(xué)生學(xué)習(xí)如何對圖形進(jìn)行放大或縮小，對空間事物進(jìn)行變形、轉(zhuǎn)換視角、旋轉(zhuǎn)，等操作，以深入提示地理事物在空間上的內(nèi)在聯(lián)系或本質(zhì)特征，以達(dá)到對空間概念的正確而全面的理解和把握。所以，教師在利用3ds Max課件進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)展開的時(shí)候要注意引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)知過程，使他們高效、快捷的對自己大腦中存儲的地理知識的圖解進(jìn)行篩選形成心象地圖和地理概念知識[10]。

四、運(yùn)用3ds Max培養(yǎng)高中生地理空間能力的建議

要使3ds Max在培養(yǎng)高中生地理空間能力方面起到應(yīng)有的作用，還必須做好以下幾項(xiàng)工作。

1.提高地理教師運(yùn)用3ds Max的技能

目前，3ds Max在高中地理教學(xué)中，特別是高中生地理空間能力培養(yǎng)方面的運(yùn)用還不多，主要是由于三維軟件本身具有功能龐大、命令繁多的特點(diǎn)，所以教師需要對該項(xiàng)技術(shù)有較長時(shí)間的精力投入和反復(fù)嘗試[12]。

因此，要充分發(fā)揮3ds Max在培養(yǎng)高中生空間能力方面的作用就必須先對地理教師進(jìn)行3ds Max軟件運(yùn)用技能方面的培訓(xùn)。然而，目前無論是職前還是職后都沒有在地理教師培訓(xùn)中把3ds Max技術(shù)培訓(xùn)納入培訓(xùn)內(nèi)容。所以，無論是職前還職后，都應(yīng)該重視對地理教師進(jìn)行3ds Max技能培訓(xùn)，重點(diǎn)是對地理教師進(jìn)行如何利用3ds Max制作各種模型、動(dòng)畫、圖形等進(jìn)行培訓(xùn)，要把3ds Max運(yùn)用技能和高中地理教學(xué)內(nèi)容結(jié)合起來。

2.開發(fā)適合高中師生使用的3ds Max軟件

現(xiàn)有的3ds Max軟件都是為專門人員設(shè)計(jì)和使用的，多數(shù)3ds Max軟件不適合高中師生使用。所以應(yīng)該組織3ds Max軟件開發(fā)專家對現(xiàn)有用戶界面進(jìn)行簡化設(shè)計(jì)，以開發(fā)出適合高中師生使用的3ds Max軟件系統(tǒng)[13,14]。新開發(fā)的3ds Max軟件系統(tǒng)能夠根據(jù)高中師生的特點(diǎn)，具有易操作、易學(xué)習(xí)的特點(diǎn)，同時(shí)能夠提供更加直觀、形象的地理事物或現(xiàn)象，使其更加具有吸引力。

3.構(gòu)建基于3ds Max技術(shù)的課堂學(xué)習(xí)模式

運(yùn)用3ds Max技術(shù)對高中生進(jìn)行地理空間能力的培養(yǎng)還需要課程的支持。因此，我們應(yīng)該加強(qiáng)研究，3ds Max軟件開發(fā)專家與高中地理教師合作，開發(fā)出高質(zhì)量、具有挑戰(zhàn)性、適合高中學(xué)生實(shí)際需要，基于3ds Max軟件的課堂學(xué)習(xí)模式。盡管3ds Max在培養(yǎng)高中生地理空間能力方面作用顯著，3ds Max也有強(qiáng)大的支持空間能力發(fā)展的工具存在，但是并沒有對基于3ds Max技術(shù)的、適合高中學(xué)生學(xué)習(xí)的課程及材料進(jìn)行專門化的設(shè)計(jì)，以充分發(fā)展高中生的地理空間能力。因此，需要國家系統(tǒng)開發(fā)高中生地理空間能力標(biāo)準(zhǔn)，并且開發(fā)出基于3ds Max技術(shù)的課堂學(xué)習(xí)模式，使師生有更加明確的努力方向。

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作者信息

朱學(xué)堯，碩士，中教高級。江蘇省江陰高級中學(xué)，214443

*基金項(xiàng)目：本文系江蘇省現(xiàn)代教育技術(shù)研究2015年度立項(xiàng)課題階段性研究成果(編號：2015-R-40952)。