☆李露（安徽師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，安徽蕪湖　241000）

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概念可視化在中學(xué)地理教學(xué)中的探索

☆李露
（安徽師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，安徽蕪湖241000）

摘要：本文著重探討“學(xué)習(xí)可視化”中的“概念可視化”這一微觀層面。通過(guò)闡述可視化教學(xué)的理論基礎(chǔ)、比較常用可視化工具以及分析信息技術(shù)環(huán)境下的中學(xué)地理課堂現(xiàn)狀，探索使用多種知識(shí)可視化工具實(shí)現(xiàn)中學(xué)地理概念可視化教學(xué)的方法。

關(guān)鍵詞：概念可視化；可視化工具；地理教學(xué)

一、引言

知識(shí)可視化技術(shù)自面世至今已引起教育界的重大關(guān)注。與傳統(tǒng)的教學(xué)、學(xué)習(xí)過(guò)程相比，可視化學(xué)習(xí)具有實(shí)現(xiàn)隱性知識(shí)的顯性化、培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維、促進(jìn)學(xué)習(xí)者認(rèn)知結(jié)構(gòu)水平的提高等多種意義。[1]

多媒體設(shè)備被引入課堂，為知識(shí)的可視化提供了硬件基礎(chǔ)。知識(shí)可視化工具的作用是將復(fù)雜抽象的知識(shí)用圖形化的手段予以表現(xiàn)，幫助人們將大腦中零碎的想法整理連接，從而形成條理清晰的思維模式，以便于知識(shí)的表達(dá)、傳遞和創(chuàng)新。[2]本文將思維導(dǎo)圖、PowerPoint、Flash以及3ds Max這幾種知識(shí)可視化工具作為代表，通過(guò)對(duì)比其優(yōu)缺點(diǎn)，探求如何在概念可視化教學(xué)中實(shí)現(xiàn)各類可視化工具利用的最優(yōu)化。

二、教學(xué)中常用的可視化工具

(一)思維導(dǎo)圖

圖文并茂的思維導(dǎo)圖不僅是一種知識(shí)可視化的思維工具，還是一種將人腦放射性思考具體化的方法，整合到教學(xué)中，能有效使學(xué)生發(fā)散思維，促進(jìn)創(chuàng)造性思考的同時(shí)，促進(jìn)學(xué)習(xí)內(nèi)容的系統(tǒng)化理解與掌握。[3]思維導(dǎo)圖具有中央圖像不可缺、圖形化、關(guān)鍵詞、多色彩、曲線化、個(gè)性化等特點(diǎn)。當(dāng)前有很多優(yōu)秀的思維導(dǎo)圖軟件，如MindManager、MindMapper、Inspiration、億圖圖示專家等。

思維導(dǎo)圖作為教學(xué)中最常用的工具之一，它很好地幫助知識(shí)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，在學(xué)科復(fù)習(xí)中發(fā)揮很大作用。但很多教師在使用思維導(dǎo)圖時(shí)往往忽略了圖形和色彩的運(yùn)用，只停留在很淺層次的知識(shí)可視化應(yīng)用，并未真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)可視化。

（二）PowerPPooiinntt

利用Microsoft PowerPoint（PPT），用戶不僅可以在投影儀或者計(jì)算機(jī)上進(jìn)行演示，還可以在互聯(lián)網(wǎng)上召開(kāi)面對(duì)面會(huì)議、遠(yuǎn)程會(huì)議或在網(wǎng)上給觀眾展示演示文稿。PPT不僅可以實(shí)現(xiàn)紙介質(zhì)知識(shí)的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，而且可以嵌套視頻、內(nèi)置動(dòng)畫，將方法與過(guò)程活靈活現(xiàn)地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓接受知識(shí)的過(guò)程更為直觀。

PPT是最容易上手和最常用的教學(xué)工具，但很多教師在使用的過(guò)程中只是做到了將黑板上板書的內(nèi)容搬到投影屏幕上，并沒(méi)有對(duì)知識(shí)概念的構(gòu)造過(guò)程進(jìn)行可視化拆解，沒(méi)有突顯其優(yōu)勢(shì)。由此造成很多學(xué)生對(duì)數(shù)字化教學(xué)產(chǎn)生了誤解，不僅對(duì)教學(xué)沒(méi)有幫助，還容易造成學(xué)生思考的惰性和注意力潰散。

（三）Adobe Fllaasshh

Flash是一種集動(dòng)畫創(chuàng)作與應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)于一身的創(chuàng)作軟件。設(shè)計(jì)人員和開(kāi)發(fā)人員可創(chuàng)建演示文稿、應(yīng)用程序和其它允許用戶交互的內(nèi)容。Flash可以包含簡(jiǎn)單的動(dòng)畫、視頻內(nèi)容、復(fù)雜演示文稿和應(yīng)用程序以及介于它們之間的任何內(nèi)容。

Flash的良好交互性能夠?qū)崿F(xiàn)知識(shí)過(guò)程的虛擬構(gòu)建，由此可以實(shí)現(xiàn)一些虛擬實(shí)驗(yàn)操作。Flash優(yōu)秀的繪圖和動(dòng)畫能力可以讓抽象的知識(shí)概念更加直觀形象地展示。作為一款功能強(qiáng)大的二維軟件，F(xiàn)lash在更深的層次上實(shí)現(xiàn)了知識(shí)的可視化，對(duì)設(shè)計(jì)者亦有更高的技術(shù)要求。

（四）3ds Max

三維設(shè)計(jì)軟件應(yīng)用于教學(xué)中屬于高級(jí)知識(shí)可視化工具。它與其它可視化工具相比，能以虛擬仿真的形式，全方位、立體化地表現(xiàn)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。

使用3ds Max輔助地理教學(xué)，有助于理解學(xué)科中的空間感、抽象性、綜合性。與二維設(shè)計(jì)軟件相比，它的優(yōu)勢(shì)在于空間的表現(xiàn)能力，能在有限的多媒體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)最大程度的知識(shí)可視化。在一些空間概念上，使用3dsMax建模并渲染立體圖，能夠?qū)崿F(xiàn)清晰的表達(dá)。但3ds Max對(duì)使用者要求有更高的技術(shù)水平。

（五）可視化工具比較

對(duì)上述提及的可視化工具，本文從教學(xué)應(yīng)用的角度對(duì)其功能、支持格式、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、不足方面進(jìn)行了簡(jiǎn)單的比較和歸納（如表1）。

表1　可視化工具比較

通過(guò)上述對(duì)比，各種可視化工具軟件都具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。合理地運(yùn)用它們，將對(duì)實(shí)現(xiàn)概念可視化教學(xué)產(chǎn)生巨大的作用。如PowerPoint可作為教學(xué)的主線嵌入各種教學(xué)資源。使用MindManager可創(chuàng)建思維導(dǎo)圖圍繞特定主題知識(shí)進(jìn)行闡述。而在需要空間想象的抽象知識(shí)概念上，可用Flash、3ds Max等二維、三維軟件進(jìn)行演示。

三、概念可視化應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的探索

(一)課程特點(diǎn)

地理學(xué)是一門研究地球表層自然要素、人文要素及其相互關(guān)系的科學(xué)，地理學(xué)本身具有綜合性、地域性、開(kāi)放性、實(shí)踐性的特點(diǎn)。地理教學(xué)需要大量圖片和視頻來(lái)彌補(bǔ)課堂的不足，直觀、形象、可視化的講解能使地理教學(xué)事半功倍。

（二）教學(xué)現(xiàn)狀

1.觀念滯后

相比傳統(tǒng)的課堂，現(xiàn)今的中學(xué)地理教學(xué)已經(jīng)較多地使用幻燈片、視音頻等工具。但實(shí)際上，中學(xué)地理教學(xué)可視化的觀念還是比較滯后的。多數(shù)教師認(rèn)為，頻繁地使用PPT進(jìn)行教學(xué)便做到了信息可視化教學(xué)，而學(xué)生卻絲毫沒(méi)有感受到使用該技術(shù)教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)。

2.模式單一

多媒體教學(xué)從最初利用圖片、標(biāo)識(shí)、畫圖到后來(lái)使用投影機(jī)、放映機(jī)、電視機(jī)到現(xiàn)在以計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的富媒體化，總體的趨勢(shì)越發(fā)多樣化和直觀化。以PPT為主，輔以音視頻，這便是目前的地理多媒體教學(xué)模式。很多教師只會(huì)從傳統(tǒng)的板書授課轉(zhuǎn)移到多媒體上，而沒(méi)有真正利用多媒體開(kāi)展新的教學(xué)方式。

（三）設(shè)計(jì)原則

1.理論指導(dǎo)原則

概念可視化教學(xué)作為地理可視化教學(xué)中的一個(gè)重要分支，其課程的實(shí)施要遵循可視化教學(xué)的相關(guān)理論，不能盲目。一方面，教師需要有充足的理論素養(yǎng)，做到針對(duì)不同的內(nèi)容結(jié)合適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)理論進(jìn)行設(shè)計(jì)指導(dǎo)。

2.工具多樣化原則

學(xué)科的不同內(nèi)容有其特殊性，單一的可視化工具并不能貫徹始終地發(fā)揮其作用。因此在實(shí)施概念可視化教學(xué)時(shí)，要盡可能針對(duì)課程中內(nèi)容的不同，對(duì)課程中的不同部分，相應(yīng)使用合適的知識(shí)可視化工具。例如：在課前，教師可布置問(wèn)題，讓學(xué)生使用思維導(dǎo)圖工具進(jìn)行預(yù)習(xí)。在授課階段，使用PPT、視頻、Flash等多種可視化工具分析疑難點(diǎn)。課后，用思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，加強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

3.內(nèi)容設(shè)計(jì)合理化原則

概念可視化的教學(xué)設(shè)計(jì)雖然要?jiǎng)?wù)求使用多種工具，充分實(shí)現(xiàn)可視化的教學(xué)效果，但也應(yīng)注意避免濫用可視化工具。概念可視化教學(xué)并不需要對(duì)全部的內(nèi)容進(jìn)行細(xì)致的可視化設(shè)計(jì)，應(yīng)重點(diǎn)抓住疑難抽象的概念進(jìn)行剖析，避免課堂過(guò)于累贅。

（四）教學(xué)模式

中學(xué)地理是集天文、人文、地學(xué)知識(shí)于一身的學(xué)科，具有較強(qiáng)的知識(shí)廣度和深度，概念可視化教學(xué)是與多媒體輔助教學(xué)的交互性、可控性、大容量性、靈活性等特點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生的，這恰好也符合了中學(xué)地理學(xué)科的教學(xué)需要。[4]

基于目前信息技術(shù)環(huán)境的地理課程現(xiàn)狀以及上述的教學(xué)設(shè)計(jì)原則，概念可視化的教學(xué)模式可概括為“提出問(wèn)題-創(chuàng)設(shè)情景-教師引導(dǎo)-自主探究-得出結(jié)論-知識(shí)構(gòu)建-達(dá)成目標(biāo)”環(huán)節(jié)，具體流程如下圖1。

圖1　概念可視化教學(xué)模式

該模式結(jié)合了信息技術(shù)、地理學(xué)科、建構(gòu)主義三方面的特點(diǎn)，在通過(guò)多媒體工具引導(dǎo)學(xué)生探究基礎(chǔ)充分實(shí)現(xiàn)概念可視化教學(xué)的要求。教師通過(guò)媒體展示教學(xué)目標(biāo)，學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情景下自主探究。教師在這過(guò)程中通過(guò)多媒體引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論，最后展示學(xué)習(xí)成果，并參與組織學(xué)生的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。當(dāng)然，一個(gè)好的教學(xué)模式并不是一成不變、千篇一律的，它應(yīng)可以根據(jù)實(shí)際的教學(xué)需要而作適當(dāng)調(diào)整。在該宏觀模式下，還需注意以下幾個(gè)具體的實(shí)施要點(diǎn)。

1.抽象概念的可視化

概念可視化教學(xué)，顧名思義先要考慮從抽象、晦澀難懂的知識(shí)概念入手，運(yùn)用多媒體技術(shù)，通過(guò)圖形、動(dòng)畫、音頻等方式結(jié)合，將抽象概念可視化，令其直觀、易懂，以提高教學(xué)效果。[5]教師首先要明確教學(xué)目標(biāo)，選擇需要進(jìn)行概念可視化設(shè)計(jì)的知識(shí)點(diǎn)，然后根據(jù)整體教學(xué)流程，選擇合適的可視化表達(dá)方式進(jìn)行設(shè)計(jì)與修訂。具體流程如圖2。

圖2　抽象概念可視化流程

2.結(jié)合可視化工具

可視化課堂是否等于使用PPT和思維導(dǎo)圖？這個(gè)問(wèn)題困擾了很多師生。事實(shí)上，在實(shí)際的教學(xué)中，很多教師都是這么認(rèn)為并開(kāi)展相應(yīng)實(shí)踐的。概念可視化教學(xué)應(yīng)盡可能組合使用可視化工具，發(fā)揮各種教具的優(yōu)點(diǎn)，讓學(xué)生更直接更多樣地接觸疑難概念知識(shí)。

例如：在高中地理必修一《山地的形成》這一課中，教師就可以采取以下方法：（1）用PPT作為板書引導(dǎo)，在其中插入阿爾卑斯山、喜馬拉雅山、華山、泰山、富士山的圖片讓學(xué)生觀察不同類型山地的特點(diǎn)；（2）使用Google Earth分別加載川東平行嶺谷、廬山、華山和富士山圖層，動(dòng)態(tài)瀏覽皺褶山、斷塊山、火山這三類山脈的實(shí)景；（3）讓學(xué)生描述這三類地貌的特征，并試著分析其成因；（4）用動(dòng)態(tài)映像資料演示各類地貌的成因及所屬地質(zhì)構(gòu)造類型；（5）使用PPT結(jié)合思維導(dǎo)圖總結(jié)皺褶山、斷塊山、火山三類概念知識(shí)點(diǎn)。

在這一教學(xué)過(guò)程中，以PPT為平臺(tái)，穿插了二維圖片、3D實(shí)景和動(dòng)態(tài)視頻，并以思維導(dǎo)圖構(gòu)建概念知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。相較于傳統(tǒng)的以PPT為主的授課而言，通過(guò)組合使用可視化工具，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且將抽象的地理概念變得直觀、清晰，便于學(xué)生分析和歸納，有效地提高教學(xué)的科學(xué)性和綜合性。[6]

3.課堂的全方位滲透

概念可視化教學(xué)的思想應(yīng)貫穿整個(gè)課堂，而不是為了實(shí)施可視化教學(xué)而去做概念可視化教學(xué)。概念可視化教學(xué)的目的在于讓疑難、抽象的知識(shí)概念能夠清晰、直觀地展現(xiàn)在課堂，讓學(xué)生更輕松地接受這些知識(shí)，并能夠建立起清晰的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。而在教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)上，也要讓學(xué)生明白任務(wù)目標(biāo)并展開(kāi)探究，注重啟發(fā)式學(xué)習(xí)。

由此可見(jiàn)，概念可視化教學(xué)強(qiáng)調(diào)了從明確教學(xué)任務(wù)到教學(xué)過(guò)程再到知識(shí)構(gòu)建的整個(gè)過(guò)程。因此，在實(shí)施的過(guò)程中要從全局性、整體性上思考，不應(yīng)單單考慮到“課堂教學(xué)”這一部分，還要注重課前課后的銜接。

四、結(jié)束語(yǔ)

本文從知識(shí)可視化與現(xiàn)代課堂出發(fā)，闡述了地理概念可視化教學(xué)的概念，對(duì)較具代表性的不同類型可視化工具進(jìn)行介紹與對(duì)比，并結(jié)合中學(xué)地理課堂展開(kāi)探索。通過(guò)文獻(xiàn)研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)前地理教學(xué)應(yīng)用方式單一、地理課堂信息技術(shù)觀念滯后、教學(xué)模式僵化的問(wèn)題，提出了概念可視化教學(xué)的設(shè)計(jì)原則和教學(xué)模式，便于教師了解如何使用既有的信息技術(shù)進(jìn)行概念可視化教學(xué)，為今后可視化學(xué)習(xí)的發(fā)展而試水。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱良學(xué).學(xué)習(xí)可視化的意義與內(nèi)涵研究[J].軟件導(dǎo)刊(教育技術(shù)),2013,(05):86-87.

[2]鐘達(dá).知識(shí)可視化及其教學(xué)應(yīng)用[D].重慶:西南大學(xué),2010.

[3]郭艷霞.基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)模式研究[D].長(zhǎng)沙:湖南師范大學(xué), 2011.

[4]鄧珊珊.高中地理信息技術(shù)輔助教學(xué)軟件設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[D].廣州:廣州大學(xué),2011.

[5]黃鳳春,鄒琴,余曉峰,等.“信號(hào)與系統(tǒng)”課程教學(xué)中抽象概念的可視化探索[J].計(jì)算機(jī)教育,2009,(19):93-96.

[6]沈新榮.基于Google Earth理念下的高中地理可視化教學(xué)實(shí)踐——以人教版高中地理必修一“山地的形成”為例[J].地理教學(xué), 2014,(13):18-20.

[編輯：莊豐源；實(shí)習(xí)編輯：阮士桂]

中圖分類號(hào)：G434

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7503（2016）09-0024-04