趙雪雅

（華中師范大學 城市與環(huán)境科學學院, 湖北 武漢 430079）

開發(fā)應用MeteoEarrtthh中的高中地理教學資源——以“地球上的大氣”相關內容為例

趙雪雅

（華中師范大學 城市與環(huán)境科學學院, 湖北 武漢 430079）

在開發(fā)現(xiàn)代信息技術尤其是APP中的教學資源應用于學校高中地理教學已經(jīng)成為地理教學研究新動向背景下，選取MeteoEarth（全球天氣）應用程序，在功能分析的基礎上挖掘其中蘊含的高中地理教學資源，探尋開發(fā)與應用的基本原則和方法，嘗試應用于高中地理“地球上的大氣”部分教學內容，實踐總結MeteoEarth開發(fā)應用的優(yōu)勢和應注意的問題。

地理教學資源；MeteoEarth；地球上的大氣

一、MeteoEarth的功能與地理教學資源

MeteoEarth中文譯為“全球天氣”如圖1 標識，是由美國MeteoGroup開發(fā)的一款強大的天氣APP應用程序，能夠與iphone、ipad、itouch兼容。

圖1　MeteoEarth標識

通過網(wǎng)絡搜索和下載實際操作應用，按照MeteoEarth主界面如圖2的標識順序簡單介紹MeteoEarth的主要功能，MeteoEarth主界面按照上下位置順序安排明顯分為五大部分（如表1）：

圖2　MeteoEarth主界面

表1　MeteoEarth菜單欄及其主要功能與應用

二、MeteoEarth地理教學資源的特點

1.針對性

地理教學資源的對象內容指向明確，具有針對性。MeteoEarth譯為全球天氣，是一款強大的天氣軟件，無論從名稱、定義還是主要功能都能夠明確分析其主要涉及“地球上的大氣”相關地理教學資源，雖然還有其他功能和地理教學資源，但是這款APP的地理教學資源主次分明，有強烈的針對性。

2.要素性

MeteoEarth地理教學資源具有要素性，主要體現(xiàn)在主界面中的下部菜單包含全球氣溫、降水、云量、風向和風力、臺風、等壓線功能標識，都是地球大氣中的組成要素，既可以逐個單要素選擇呈現(xiàn)，分析其數(shù)值變化、分布特征等，還可以同時選擇多要素呈現(xiàn)，分析要素之間的聯(lián)系等。

3.時空性

“時空性”蘊含兩個方面的深意，其一是時間，其二是空間。

時間方面的特點也主要體現(xiàn)在兩方面，在頂端城市定位及其天氣預報中以用戶所在國家主要城市為衡量標準，選擇的全球不同地區(qū)城市的天氣狀況都是帶有地方時標注的當時當?shù)氐奶鞖鉅顩r；其次就是在最后末端的時間調控軸上，可以手動調控選擇當時以未來一天時間范圍內的全球天氣及其各要素狀況。

空間方面主要就體現(xiàn)在菜單欄中3D選項，控制主體顯示部分呈現(xiàn)的畫面是二維平面還是三維立體地球；同時還可手動直接擴縮顯示空間的大小，擴大到全球球體，縮小到地球上某個城市。因此說，MeteoEarth的地理教學資源具有時空性。

4.動態(tài)性

動態(tài)性是在一定時空性的基礎上而言的，主體顯示部分隨時間軸的時間點改變而改變，隨著手動擴縮空間變化，因此在時間和空間方面具有一定的動態(tài)性。不僅如此，MeteoEarth主體顯示部分的3D地球是手動可旋轉的球體，手動旋轉觀察不同區(qū)域的要素變化，同時還有太陽、月亮相對位置的變化及其帶來的晝夜更替現(xiàn)象。

5.生動直觀性

可旋轉的3D地球既使全球區(qū)域、城市方位顯示和查詢直觀，又使每一個天氣相關要素在地球的分布直觀可見。每一個天氣要素的展示也并非靜止不變的，隨著時空而動，使得顯示部分具有生動性。更值得一提的是 MeteoEarth的畫質清晰度高、色彩搭配逼真、動畫演示形象，用戶體驗觀感如同太空實時傳送回來的航拍影像。這些都使得MeteoEarth的地理教學資源生動直觀。

6.可操作性

MeteoEarth的地理教學資源具有很強大、便捷的可操作性。一是下載方便，APP-store上可免費下載使用；二是應用程序內部的操作簡單，菜單欄清晰有序地分布在主界面，加上標識和功能的生動搭配，使得用戶掌握和操作快速方便；三是資源的提取方便，根據(jù)主界面上功能的顯示結合教學需求選擇或合并；四是課堂教學應用中的可操作性，有ipad設備條件的學校可以采取一人一機的方式，條件有限的學校也可采取教師一人利用ipad、iphone等移動終端，采取同屏技術，將教師設備顯示界面投影或者投射到教室多媒體屏幕上，通過教師操作進行資源呈現(xiàn)和展示。

三、高中地理教學開發(fā)應用MeteoEarth的基本原則

1.課標本位原則

遵循課程理念的思想指導進行地理教學資源的開發(fā)應用。高中地理課程基本理念之一是強調信息技術在地理學習中的應用，營造有利于學生形成地理信息意識和能力的教學環(huán)節(jié)，這就直接體現(xiàn)了對高中地理教學的信息技術的要求，開發(fā)利用要注意培養(yǎng)學生地理信息意識和能力[1]。因此，應按照內容標準和活動建議設計教學目標，為實現(xiàn)教學目標進行地理教學資源的開發(fā)應用。

必修課程地理Ⅰ中有關“地球上的大氣”一章的活動建議中有這樣一條“用計算機設計氣壓帶、風帶的移動，水循環(huán)或者洋流運動的動畫[2]”，建議運用計算機等現(xiàn)代信息技術的動畫進行活動教學，為MeteoEarth等現(xiàn)代新興的APP信息技術教學資源的開發(fā)應用提供啟示和依據(jù)。

2.辨析教材原則

信息及信息技術爆炸式發(fā)展的時代，眾多學者和一線地理教師順應了地理教學資源開發(fā)應用的浪潮，但是卻容易陷入只注重信息技術豐富多樣的教學應用，忽視與高中地理教材結合的誤區(qū)之中。

高中地理教材是高中地理最基本也是重要的教學資源，“一標多本”強調了教材的多樣性，不同版本地理教材有各自不同的特點，在進行地理教學資源開發(fā)時都要辯證地分析教材，做到“唯書”與“不唯書”之處的明確。“唯書”主要針對教材知識和教學的邏輯順序、教學重難點、活動探究等，“不唯書”之處主要指教材文字的乏味性、圖像系統(tǒng)的靜態(tài)性等方面。

進行高中地理教學資源開發(fā)應用時，明確把握“唯書”與“不唯書”之處，遵循“唯書”之處，并善于利用現(xiàn)代信息技術彌補“不唯書”之處的不足，合理應用現(xiàn)代信息技術中的地理教學資源，實現(xiàn)辨析教材的合理開發(fā)應用。

3.學生主體原則

我國90年代開始的教育改革一直強調“學生主體、教師主導”、“把課堂還給學生”高中生相對于初中生而言，有較強的觀察和操作能力、地理思維和空間想象力、自主學習和探究活動解決地理問題等心理年齡特征和地理學習能力，還有一定的初中地理知識基礎，能夠較快地接受和掌握現(xiàn)代地理信息技術并用于地理學習。

這些就要求高中地理教師要考慮學生的心理年齡特征、地理學習能力和知識基礎，開發(fā)應用恰當?shù)默F(xiàn)代地理信息技術如MeteoEarth等應用程序中的地理教學資源，現(xiàn)代信息技術的開發(fā)應用都要為學生的積極參與、實際操作應用提供條件。

4.層級原則

針對高中地理教學內容的層級原則，在分析教材的基礎上可以根據(jù)教材綱目級別不同從選/必修教材到一本教材中的章、章中的節(jié)、節(jié)中的教學因子、教學因子下的教學知識點，教學知識點又可進一步劃分為地理現(xiàn)象、地理概念、地理規(guī)律、地理原理等。進行高中地理教學資源開發(fā)應用時要依據(jù)教材綱目級別順序逐層考慮，首先明確某一現(xiàn)代信息技術如某一款地理學科APP主要針對的章所在，然后再依據(jù)APP中的地理教學資源對應分析可準確應用到的具體教學內容。

針對MeteoEarth等地理學科APP的層級原則，主要是分析可利用的現(xiàn)代信息技術（如MeteoEarth）中的功能和地理教學資源的層級性，其中MeteoEarth下部菜單欄中涉及到關于天氣的諸多要素，就需要我們在開發(fā)應用到地理教學中時要遵循逐層分析或者層次疊加分析的原則。

5.滲透地理時空尺度原則

從我國強調“立德樹人”的教育方針，到地理素養(yǎng)、地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)要求，再到高中地理課程中三維教學目標尤其是以情感、態(tài)度與價值觀作為終極目標，不難看出我國教育教學包括地理教學都在突出學科素養(yǎng)和思想的培養(yǎng)。地理學思想也蘊含著時間尺度和空間尺度的思想[3]。

依據(jù)上文分析，MeteoEarth地理教學資源具有動態(tài)性、時空性和生動直觀性等特點，突出表現(xiàn)在手動調控的時間軸、主體顯示系統(tǒng)的手動旋轉的3D可擴縮地球等，可以通過觀察和操作獲取今日和未來一天時間天氣要素的變化，全球到大洲、地區(qū)、國家、城市不同空間單位大小的天氣要素情況及聯(lián)系。在地理教學過程中教師要善于發(fā)現(xiàn)并應用這些具有時空尺度的教學資源，使學生掌握地理相關知識和應用信息技術地理學習的方法的同時注意滲透地理學時空尺度思想，升華聯(lián)系、發(fā)展的科學觀。

四、高中地理教學開發(fā)應用MeteoEarth的基本方法

本文在分析了高中學生地理學習心理年齡特征，以及高中地理尤其是“地球上的大氣”一章教學內容的知識類型、教學活動、教學環(huán)節(jié)，嘗試對學校地理課堂教學開發(fā)應用MeteoEarth中的地理教學資源提出方法指導。

1.導入激趣

一堂完整的課離不開導入環(huán)節(jié)的精心設計和有效引入新課，高中地理課堂更是如此。相比于初中，高中的各個學科課程內容增多、難度提升等因素導致高中課時緊張、學習節(jié)奏快、高中生易產(chǎn)生學習疲勞，這就要求高中地理課堂的導入要新穎有趣，直接激起學生學習興趣，吸引學生注意力。地理課堂導入的方式比較多，更能夠直接激起學生地理學習興趣的就是利用地理學科的空間性特征，通過圖片、影像等呈現(xiàn)地理學科中時空不同尺度變換、神奇地理現(xiàn)象等。

MeteoEarth主體顯示系統(tǒng)中的可手動旋轉并擴縮大小的3D地球功能如圖3，用于導入宇宙與地球、地球的晝夜交替等課堂教學，能夠最為直觀地呈現(xiàn)地理學科的空間特性，讓學生在視覺沖擊下直接感知生活在其中卻不能輕易親身感知到的完整的三維地球形態(tài)。在高中地理課堂開始時通過如航拍圖一樣高清畫質的三維地球及其動畫的視覺體驗，學生在震驚感嘆地球宏大之美的情感之時更能產(chǎn)生學習地理的興趣，發(fā)展熱愛地理科學的精神。

2.規(guī)律直觀呈現(xiàn)

地理知識又可以進一步劃分為不同類型，其中地理規(guī)律是重要的地理知識，尤其在高中地理學習中是地理現(xiàn)象分析的結果，是地理案例、地理活動、地理問題探究的基礎，是高中學生必須記憶但是更要理解的知識，常常形成高中地理教學的重點、難點。對于高中生而言，尤其是對剛進入高中還處于過渡期、適應期的高一學生而言，地理空間想象力、地理推理能力等尚未成熟，還要面臨高中地理必修一有關自然地理知識的學習，缺乏生活和學習經(jīng)驗，感知、理解的難度較大。

圖3　MeteoEarth 3D地球與太陽—晝夜交替

MeteoEarth這款應用程序針對全球天氣可按照不同要素需求選取和疊加，這些功能和地理教學資源有利于高中地理相關地理規(guī)律直觀呈現(xiàn)，有利于學生直觀感知地理規(guī)律，在對地理規(guī)律直觀感知基礎上解釋地理現(xiàn)象、理解地理規(guī)律，最終記憶并靈活運用地理規(guī)律解決地理問題。因此，高中地理教師要充分挖掘MeteoEarth中蘊含的地理規(guī)律資源，應用到教學實踐當中。

人教版高中地理必修一“北半球冬、夏季氣壓中心”為教學重點，而傳統(tǒng)的教材和PPT等教學資源大多具有二維平面的靜態(tài)特點，且數(shù)據(jù)內容具有一定的理想化人為設計特點，缺乏生活性、真實性，不利于學生直觀生動感知地理規(guī)律。

在MeteoEarth中利用溫度、氣壓要素，主要分析全球等壓線分布，教師可提前保存3D地球1月和7月全球氣壓圖像，如圖4北半球7月歐亞大陸的低壓中心和圖5北半球7月太平洋的高壓中心，教學中及時呈現(xiàn)北半球冬、夏季氣壓中心的地理規(guī)律。

3.要素分析

任何地理現(xiàn)象都是由不同地理要素相互影響、相互作用產(chǎn)生的，地理現(xiàn)象各個基本要素的學習和掌握是地理綜合分析學習的基礎。同時要素分析法也是高中地理學習不可或缺的方法，在推理地理原理時發(fā)揮重要的思路導向和原因綱目的作用。

圖4　北半球7月歐亞大陸低壓中心

圖5　北半球7月太平洋高壓中心

MeteoEarth針對全球天氣可按照氣溫、降水、云量、風向和風力、臺風、等壓線等分為不同要素教學資源，自主選擇某一個要素或者疊加多個要素，可在3D地球上呈現(xiàn)要素的分布狀況，推理相互影響結果等。讓學生感知宏觀的全球到大洲、地區(qū)、國家、城市的天氣要素分布及相對數(shù)量等，直觀了解地理學科中“天氣”這一地理主題下包含的地理要素，為以后天氣相關地理問題的解決提供要素分析思路；同時選擇相互影響的多要素進行疊加，也有利于學生對要素之間的相互關系進行理解和分析。因此可以恰當利用MeteoEarth中的地理教學資源對高中學生要素知識的理解和要素分析方法的掌握進行設計、教學。

4.活動探究

活動探究是重要的高中地理教學方法和學習方式，在我國高中地理教材中也設計了較多的活動，以突出學生主體地位，改變地理教學方法和學習方法，高中地理教師應該予以重視，積極利用現(xiàn)代信息技術等教學資源開展探究活動。

目前我國眾多中學在教育信息化的要求下已經(jīng)開始較多地引進ipad等終端并嘗試連接校園網(wǎng)進入課堂。MeteoEarth作為應用程序，可以安裝在ipad、iphone、itouch等多種移動終端中，因此已經(jīng)有條件學生可以一人一機，統(tǒng)一下載、安裝操作使用，這就為高中學生在地理課堂利用現(xiàn)代信息技術開展探究活動提供硬件條件和應用軟件基礎。

MeteoEarth中針對全球天氣有不同影響要素資源、不同城市定位及天氣資源、今天和未來一天時間調控資源等都可以為高中生“地球上的大氣”的相關學習提供探究活動的信息資源來源、各要素信息分析條件、探究結果驗證信息等。同時MeteoEarth的界面清晰、標識簡圖和文字結合、要素設計分布有序等方便學生操作；主體顯示系統(tǒng)中的3D地球可手動旋轉、擴縮范圍大小、畫質清晰度高也為學生探究活動的觀察提供方便。因此，高中地理教師要善于發(fā)現(xiàn)并應用MeteoEarth等現(xiàn)代信息技術的地理信息資源和觀察、操作條件，設計并組織學生基于MeteoEarth進行探究活動。

5.課外預習與復習

課堂教學是學習的主要時間，也是教學的精華所在，但是課堂時間有限，因此延伸到課外學生自主的預習和復習等輔助課堂教學的學習環(huán)節(jié)。高中學生有一定的自主學習能力，加之高中學習節(jié)奏快、地理學習課時緊張，更需要學生在課外進行自主學習。傳統(tǒng)上，學生提前簡單地閱讀地理教材就是預習，而課后完成教材課后習題等就算是復習的這種課外學習的形式導致學習效果不佳，課外學習流于形式，一直備受爭議。而將現(xiàn)代信息技術尤其是APP這種能夠在多種移動終端下載應用，方便學生利用的現(xiàn)代信息技術應用于課外的學習拓展會有不一樣的效果。

針對于全球天氣的MeteoEarth蘊含有關天氣各個要素的動畫三維全球效果圖，能夠吸引學生在課前進行積極投入的嘗試學習，只需要高中地理教師針對MeteoEarth中的地理信息提出預習要求并要求學生在課堂進行預習結果的操作展示即可。學生可以根據(jù)教師要求在課堂教學結束后選取某一地區(qū)或城市分析探究其天氣狀況與成因，鞏固所學知識。這僅僅是MeteoEarth部分地理教學資源在課外的嘗試應用，高中地理教師可以根據(jù)教學內容和MeteoEarth蘊含的地理教學資源設計更多可以運用到課外預習和復習的內容，讓學生有興趣進行課外學習并且高質量地完成課外學習要求。

五、“氣旋與反氣旋”典型開發(fā)應用案例

遵循MeteoEarth中高中地理教學資源開發(fā)應用的課標本位、教材辨析、分析學情的學生主體、選取具體教學知識點的層級原則和滲透地理時空尺度原則基礎上，綜合考慮教學知識點內容和MeteoEarth的功能、地理教學資源，MeteoEarth中的地理教學資源可以滿足“氣旋與反氣旋”這一節(jié)教學的導入激趣、規(guī)律的直觀呈現(xiàn)、要素分析、探究活動和課外預習、復習開發(fā)應用方法。

開發(fā)MeteoEarth中的“氣旋與反氣旋”高中地理教學資源，主要是利用MeteoEarth下部菜單欄中的熱帶氣旋、氣壓、風向、云量和降水多個要素的地理教學資源并且進行不同要素圖層疊加組合，如下：

首先選定氣壓和熱帶氣旋要素，在顯示系統(tǒng)3D地球中查找到現(xiàn)有的熱帶氣旋如圖6，其中查找確定當時有兩個熱帶氣旋，MeteoEarth還顯示其名稱、風速、運動速度、運動路徑等信息；

圖6　北半球夏季太平洋熱帶氣旋位置及運動路徑

然后通過云量要素疊加可以呈現(xiàn)熱帶氣旋的航拍云圖動畫，觀察氣旋形態(tài)，如圖7；

圖7　北半球夏季太平洋熱帶氣旋云量及運動狀態(tài)

通過選定風向要素層能夠呈現(xiàn)氣旋影響下的周圍風向和中心無風形態(tài)，如圖8；

圖8　北半球夏季太平洋熱帶氣旋風向

還可選定降水要素圖層呈現(xiàn)熱帶氣旋中心和周圍降水狀況，如圖9；

圖9　北半球夏季太平洋熱帶氣旋降水狀況

最后還可通過MeteoEarth的3D全球手動擴縮動畫顯示系統(tǒng)，呈現(xiàn)一個熱帶氣旋真實的運動速度、影響范圍、對天氣的影響狀況等。

應用MeteoEarth中有關“氣旋與反氣旋”的高中地理教學資源進行教學的方法較為豐富：

首先可以采取圖7導入激趣，通過云量要素疊加可以呈現(xiàn)熱帶氣旋的航拍云圖動畫，觀察氣旋形態(tài)，直觀生動地感知，增強學生好奇心和學習動機。

規(guī)律地直觀呈現(xiàn)可以采取圖7和圖8，呈現(xiàn)氣旋的水平運動方向，采取圖9呈現(xiàn)氣旋的天氣狀態(tài)規(guī)律。

要素分析通過后面三幅圖在圖6 疊加的基礎上分析氣旋的形態(tài)、運動狀態(tài)、天氣狀況各個要素。

活動探究主要體現(xiàn)在學生課內的自主探究活動，通過觀察熱帶氣旋的運動速度、方向等地理信息和云量、風向、降水等地理現(xiàn)象，小組合作探究分析真實發(fā)生、存在于現(xiàn)實生活的熱帶氣旋，理解熱帶氣旋地理規(guī)律和原理，掌握合作探究和利用現(xiàn)代信息技術地理學習方法，升華地理空間尺度的地理學思想和實用性、生活性的地理學科特性，熱愛地理和科學探索。

課外預習與復習，學生可以在課外利用家庭智能移動終端下載MeteoEarth后，在教師要求下提前預習或者在課堂探究后鞏固深化而自主隨時隨地應用學習。

六、開發(fā)應用MeteoEarth的優(yōu)勢與應注意的問題

開發(fā)應用的優(yōu)勢在于MeteoEarth豐富多層次要素的地理教學資源、突出的資源特點，有利于增強學生對于一節(jié)地理教學的積極性、參與性和喜愛度，更加能夠讓學生在了解、使用現(xiàn)代信息技術的過程中萌生對地理學科的興趣，極大推動學生學習地理這一學科的熱情；更加有助于教學三維目標的達成，增強學生對地理事物的感性認識，突破難點，提高地理學習質量和效率；為學生應用現(xiàn)代地理信息技術的能力培養(yǎng)提供平臺，為學生地理學思想和地理素養(yǎng)的養(yǎng)成提供機會；促進學生掌握多種地理學習方法，轉變地理學習方式；豐富和優(yōu)化了教學內容、教學過程及方式方法、教學媒體和教學環(huán)境，提高地理教學質量和效率，提升地理教師的專業(yè)素質和專業(yè)能力。

地理教師應該樹立先進的教育思想，以學生為主體，培養(yǎng)學生地理信息技術應用能力。

明確MeteoEarth是一種地理教學資源，應用是為了服務于教學目標；要貼合教學內容，開發(fā)應用要注意與教材的辯證關系；注意將MeteoEarth等現(xiàn)代信息技術的應用優(yōu)化結合教學方法，還要調控好應用的地理課堂，把握教學節(jié)奏，及時指導應用，以提高應用的效率和教學質量。由于MeteoEarth主要采取的是英語版本，地理教師應提前了解功并熟練掌握各個功能，還要注意依據(jù)教學需要提前獲取、保存并準確恰當應用。

[1]李家清.中學地理課程標準與教材分析[M].科學出版社,2012.

[2]中華人民共和國教育部制訂.普通高中地理課程標準:實驗[S].北京:人民教育出版社,2003.

[3]袁孝亭.基于地理思想方法的地理課程與教學研究[J].課程?教材?教法,2010(7):82-87.

（責任編校：王文潔）