基于情境類比的遙感技術(shù)特征地理教學(xué)分析

江蘇省南京市寧海中學(xué)（210024） 俞飛虹

基于情境類比的遙感技術(shù)特征地理教學(xué)分析

江蘇省南京市寧海中學(xué)（210024） 俞飛虹

本文以遙感特征教學(xué)為案例進(jìn)行情境類比地理教學(xué)實(shí)踐。通過視覺形成與遙感技術(shù)特征的情境類比，給出了情境類比教學(xué)法的流程示范，使學(xué)生在對(duì)視覺形成這一原有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行改造和重組中，逐步完成對(duì)遙感概念的理解和發(fā)展。最后反思了情境類比教學(xué)法在地理教學(xué)實(shí)踐應(yīng)用中的注意事項(xiàng)，指出在情境類比教學(xué)過程中應(yīng)重視關(guān)注學(xué)生已有經(jīng)驗(yàn)，加強(qiáng)合作學(xué)習(xí)、教學(xué)引導(dǎo)以及學(xué)科間的交叉。

情境類比；地理教學(xué)；視覺形成；遙感特征

一、問題的提出

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論認(rèn)為，世界是客觀存在的，但是對(duì)于世界的理解和賦予意義卻是以我們自己的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)來建構(gòu)的。所以，學(xué)習(xí)不是由教師把知識(shí)簡(jiǎn)單地傳遞給學(xué)生，而是通過交流互動(dòng)方式，使學(xué)生自己建構(gòu)知識(shí)的過程。[1,2]然而，現(xiàn)有中學(xué)教學(xué)過程中仍注重以教師為中心，學(xué)生被動(dòng)接受知識(shí)，這一方面無法讓教學(xué)內(nèi)容生動(dòng)有趣地傳達(dá)給學(xué)生；另一方面，由于單方面的溝通在很大程度上無法調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，從而極大降低了教學(xué)的效率。情境類比法是學(xué)生通過已有的直覺經(jīng)驗(yàn)，與所要進(jìn)行傳授的知識(shí)、原理相結(jié)合，以類比的方式接受新知識(shí)，在教學(xué)中可以比較有效地解決目前課堂中教師單一傳授知識(shí)的問題。因此本文擬通過情境類比，使學(xué)習(xí)者通過新舊知識(shí)經(jīng)驗(yàn)間反復(fù)的、雙向的相互作用過程，達(dá)成知識(shí)的建構(gòu)，[3-7]進(jìn)而有效達(dá)到教學(xué)的目的。

本文以高中地理人教版必修三第一章第二節(jié)——“地理信息技術(shù)在區(qū)域地理環(huán)境研究中的應(yīng)用”為案例，通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，以學(xué)生熟悉的視覺形成為類比對(duì)象，設(shè)定情境以喚起學(xué)生視覺形成的有關(guān)知識(shí)，通過解析視覺形成與遙感特征之間的相似性，建立視覺形成與遙感特征間的關(guān)聯(lián)。進(jìn)而構(gòu)造類比教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生比較人的視覺形成過程與遙感的工作過程，指導(dǎo)學(xué)生自主探究和討論，深刻理解遙感技術(shù)的特征。最后給出情境設(shè)定和類比教學(xué)的大體流程，并對(duì)情境類比教學(xué)法的地理教學(xué)應(yīng)用進(jìn)行了反思。

二、情境類比法的教學(xué)流程與理論支撐

1. 情境類比教學(xué)流程

情景類比法的教學(xué)過程主要包括四個(gè)部分（圖1）。第一部分 “引入新課，提出問題”。主要通過視頻與精彩圖片展示，在進(jìn)行新知識(shí)學(xué)習(xí)前，引入課程要點(diǎn)，在實(shí)際教學(xué)過程中，一般先以具體的案例為引導(dǎo)，給學(xué)生以直觀的了解，進(jìn)而通過創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)學(xué)生的積極思考。第二部分 “構(gòu)建情境，建立類比”。學(xué)生已在日常生活中積累了大量的直覺經(jīng)驗(yàn)，通過構(gòu)建適當(dāng)?shù)那榫晨梢杂行д{(diào)動(dòng)學(xué)生的先驗(yàn)知識(shí)與學(xué)習(xí)積極性，情境構(gòu)建必須緊扣教學(xué)對(duì)象的特點(diǎn)與學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，然后從兩者的共同點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)關(guān)聯(lián)，并根據(jù)相似點(diǎn)建立類比，實(shí)現(xiàn)情境的構(gòu)造。第三部分 “通過類比，分析問題”。在已構(gòu)建的教學(xué)情境中，將待學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)與構(gòu)造情境有效融合，從學(xué)生較為熟悉的認(rèn)知對(duì)象入手，通過類比方式循序漸進(jìn)的引入待講授知識(shí)點(diǎn)，并不斷觸發(fā)學(xué)生的主動(dòng)思考，嘗試為學(xué)生提供知識(shí)構(gòu)建的平臺(tái)與環(huán)境，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生分析問題，實(shí)現(xiàn)課堂教學(xué)互動(dòng)。其中第二與第三部分具有內(nèi)在的聯(lián)系，是本方法實(shí)施成效的關(guān)鍵。第四部分“總結(jié)內(nèi)容，提起思考”。這是教學(xué)過程后期，應(yīng)對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的梳理與總結(jié)，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的學(xué)習(xí)與理解。

圖1 操作方法流程圖

2. 理論基礎(chǔ)

（1）基于信息加工理論的建構(gòu)

學(xué)習(xí)意義的獲得，是每個(gè)學(xué)生以自己原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)新信息重新認(rèn)識(shí)和編碼，建構(gòu)自己的知識(shí)，這是一個(gè)對(duì)知識(shí)加工吸收的過程。在這一過程中，學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)因?yàn)樾轮R(shí)經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)入而發(fā)生調(diào)整和改變。所以，教師必須關(guān)注學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)。

（2）基于合作學(xué)習(xí)的建構(gòu)

建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論同時(shí)強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、社會(huì)性和情境性。教學(xué)要增進(jìn)學(xué)生之間的合作，使學(xué)生看到那些與他不同的觀點(diǎn)。每一位學(xué)生以自己的方式建構(gòu)對(duì)于事物的理解，從而不同的人看到的是事物的不同方面，不存在唯一的標(biāo)準(zhǔn)，從而在教學(xué)中通過學(xué)生的討論等合作學(xué)習(xí)可以使理解更加豐富和全面。因此，合作學(xué)習(xí)應(yīng)當(dāng)受到必要的重視。教學(xué)應(yīng)當(dāng)把學(xué)生原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)作為新知識(shí)的生長(zhǎng)點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)習(xí)者從原有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)中生長(zhǎng)出新的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)。

（3）基于問題解決思維的建構(gòu)

教師應(yīng)重視學(xué)生對(duì)各種現(xiàn)象的理解，以問題為驅(qū)動(dòng)，培養(yǎng)解決問題的邏輯思維，積極調(diào)動(dòng)學(xué)生的興趣與好奇心，傾聽并思考他們的看法及緣由，進(jìn)而引導(dǎo)學(xué)生豐富或調(diào)整自己的解釋。學(xué)生是學(xué)習(xí)信息加工的主體，是意義建構(gòu)的主動(dòng)者。教師的作用從傳統(tǒng)的知識(shí)傳遞權(quán)威轉(zhuǎn)變?yōu)閷W(xué)生學(xué)習(xí)的輔導(dǎo)者和合作者，轉(zhuǎn)變?yōu)橐饬x建構(gòu)的幫助者和促進(jìn)者。這種關(guān)系下，教師不但要關(guān)注學(xué)生已有的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，做好教學(xué)預(yù)案，更需要根據(jù)課堂進(jìn)程和解決問題的邏輯思維方式來調(diào)整調(diào)控教學(xué)過程，做好情境、進(jìn)程的實(shí)時(shí)生成工作。在此過程中一定要靈活、機(jī)動(dòng)，以利于學(xué)生問題解決思維的建構(gòu)。

三、情境類比法的實(shí)施案例和實(shí)效檢驗(yàn)

1. 遙感技術(shù)的實(shí)施案例

【引入新課，提出問題】

教師：緬甸北部的“金三角”地區(qū)是世界著名的毒品源地，其主要的毒品源植物是罌粟，中國(guó)科學(xué)院遙感研究所和公安部緝毒司聯(lián)合攻關(guān)，應(yīng)用遙感技術(shù)有效地對(duì)該地進(jìn)行了罌粟種植情況的調(diào)查，從而為緝毒工作提供了有效的支持，請(qǐng)看報(bào)導(dǎo)?。úシ乓曨l）

學(xué)生：真是太神奇了！遙感技術(shù)真的能讓我們不出門而知天下事！

教師：通過這個(gè)報(bào)導(dǎo)，請(qǐng)大家相互討論一下，說一說遙感技術(shù)有哪些優(yōu)勢(shì)。

學(xué)生：探測(cè)范圍大，獲取資料快，受地面限制小，獲取信息量大……

【構(gòu)建情境，建立類比】

教師：遙感技術(shù)其實(shí)并不神秘，利用人體器官就能進(jìn)行遙感探測(cè)，大家想想，是依靠哪種感官？

學(xué)生：視覺、眼睛。

教師：是的，通過人眼觀察時(shí)，我們與被探測(cè)物體并不接觸，就能感知其特征，這就是遙感，即遙遠(yuǎn)的感知。請(qǐng)大家回顧一下視覺是怎樣形成的（展示眼睛的結(jié)構(gòu)和視覺形成，圖2），它又與遙感原理有何相似之處呢？

圖2 眼睛結(jié)構(gòu)及成像原理

學(xué)生：視覺形成是通過光的反射，進(jìn)行事物信息的收集，并將所收集到的信息傳回大腦視覺神經(jīng)然后辨別事物的過程。遙感技術(shù)的成像過程應(yīng)該和此類似，不同在于它所觀測(cè)到的地物范圍更廣，收集到的信息更豐富，才有了我們剛才視頻所看到的那些。

【通過類比，分析問題】

教師：人的視覺這種“遙感”技能實(shí)質(zhì)上是對(duì)物體反射或發(fā)射的可見光的成像和判讀。請(qǐng)大家讀圖3遙感的工作過程，說一說遙感技術(shù)有哪些部分組成，各組成部分有哪些功能，遙感的工作過程與人視覺的形成過程有什么異同點(diǎn)。（傾聽并參與分析討論）

學(xué)生：遙感技術(shù)主要包括傳感器、遙感平臺(tái)和地面接收站，它們分別實(shí)現(xiàn)信息的獲取、傳輸及接受和處理。傳感器相當(dāng)于人眼，獲取地物信息并成像；遙感平臺(tái)類似于人的頭和視神經(jīng)，主要支撐傳感器并傳輸已經(jīng)成像的地物信息；而地面接收站的功能就相當(dāng)于大腦皮層中的視覺中樞了。

教師：分析相當(dāng)?shù)轿唬敲凑?qǐng)大家想想，為什么遙感的探測(cè)范圍比人眼大得多？

學(xué)生：“欲窮千里目，更上一層樓?！边b感平臺(tái)一般由衛(wèi)星、飛機(jī)等構(gòu)成，離地面的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人的身高，同時(shí)受地面條件的限制也少。

教師：回答得很好！哪位同學(xué)知道遙感為什么獲取資料速度快？

學(xué)生：一是因?yàn)楂@取信息的渠道是通過光速傳播；二是因?yàn)檫b感衛(wèi)星可與地球自轉(zhuǎn)同步，所以可快速獲取相關(guān)地表地物的信息。

教師：我們?nèi)搜郢@取信息也是光速，且距離很短，視神經(jīng)傳播信息為光速，距離極短，綜合起來看，恐怕這并不比遙感慢多少呀?。ㄕ故久绹?guó)陸地衛(wèi)星和法國(guó)Spot衛(wèi)星的主要參數(shù)表，并展示其運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫，指出其為極軌衛(wèi)星。）

學(xué)生：哦，原來極軌衛(wèi)星用不了幾天就能巡查全球一遍！

教師：（展示風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星的主要參數(shù)和運(yùn)行動(dòng)畫，指出其為同步軌道衛(wèi)星）這是氣象衛(wèi)星，其獲取信息有什么不一般之處呢？

學(xué)生：這種衛(wèi)星能長(zhǎng)期不間斷地對(duì)地表某一處地點(diǎn)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，可以用在氣象觀測(cè)和災(zāi)害監(jiān)測(cè)中。

教師：誰能幫老師解答遙感獲取信息量大的疑問？（再一次展示美國(guó)陸地衛(wèi)星、法國(guó)Spot衛(wèi)星、我國(guó)風(fēng)云二號(hào)衛(wèi)星的相關(guān)參數(shù)）

學(xué)生：遙感不但能像人眼那樣感知可見光信息，還能感受人眼看不到的其他波段信息，還可進(jìn)行雷達(dá)探測(cè)，因而其可承載的信息量高于人眼。

【總結(jié)內(nèi)容，提起思考】

教師：的確，遙感的工作過程與人視覺的形成類似，從獲取范圍、獲取方式和信息量等多個(gè)方面有效的拓寬了人眼的可視區(qū)域，并能有效“看清”地面的事物，所以遙感是人眼的延伸。

圖3 遙感工作原理與工作過程

2. 實(shí)效檢驗(yàn)

（1）重視已有經(jīng)驗(yàn)，靈活構(gòu)造情境，實(shí)現(xiàn)知識(shí)教授

在本案例教學(xué)中，通過將遙感技術(shù)這一較為抽象的概念與學(xué)生熟知的視覺的形成進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，利用學(xué)生對(duì)視覺這一簡(jiǎn)單、具體而又形象的先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)抽象地理知識(shí)的直觀認(rèn)識(shí)。通過在教學(xué)過程中靈活的構(gòu)造情境活動(dòng)，不僅可以加深學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解，更能激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與知識(shí)的自我構(gòu)建能力。情境構(gòu)造的形象性及其與學(xué)生先驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)的貼合程度是提高情境教學(xué)法效果的前提。

（2）強(qiáng)調(diào)合作學(xué)習(xí)，加強(qiáng)師生互動(dòng)，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)

在本案例中，遙感特征的教學(xué)需要教師與學(xué)生通過教學(xué)問答的形式進(jìn)行互動(dòng)學(xué)習(xí)。通過將抽象的知識(shí)要點(diǎn)形象化，實(shí)現(xiàn)與學(xué)生已有知識(shí)點(diǎn)的關(guān)聯(lián)，從而形成學(xué)生認(rèn)知與學(xué)習(xí)的網(wǎng)絡(luò)。這不僅有助于學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)的把握，也更容易實(shí)現(xiàn)學(xué)生從死記硬背向靈活運(yùn)用的轉(zhuǎn)變。

（3）加強(qiáng)教學(xué)引導(dǎo)，增進(jìn)教學(xué)合作，強(qiáng)化構(gòu)建能力

本案例中，教師通過循序漸進(jìn)的引導(dǎo)和問答互動(dòng)的課堂交流，并要求學(xué)生幫助自己解答疑問，激發(fā)了學(xué)生探究的欲望，從而在很大程度上使得整個(gè)課堂的氣氛更加活躍，也使得師生的“教與學(xué)”這個(gè)過程成為雙方共贏的合作關(guān)系，從而極大促進(jìn)了學(xué)生進(jìn)行知識(shí)的吸收與體系的建構(gòu)，強(qiáng)化了學(xué)生知識(shí)構(gòu)建能力。

（4）弱化學(xué)科界限，突出學(xué)科交叉，豐富情境教學(xué)

教學(xué)應(yīng)盡力使學(xué)習(xí)在與現(xiàn)實(shí)情境相類似的情境中發(fā)生。教師并不提前將已準(zhǔn)備好的內(nèi)容教給學(xué)生，而是在課堂上展示出與現(xiàn)實(shí)中專家解決問題相類似的探索過程，提供解決問題的原型，并指導(dǎo)學(xué)生探索。如本案例中，將生物學(xué)、物理學(xué)和地理學(xué)相關(guān)知識(shí)要點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將視覺的形成過程、特征與遙感特征相結(jié)合，不斷引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)兩者間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行主動(dòng)思考和主動(dòng)學(xué)習(xí)。在實(shí)際教學(xué)過程中，一方面要提供建構(gòu)理解所需的基礎(chǔ)，同時(shí)又要留給學(xué)生廣闊的建構(gòu)空間，讓他們針對(duì)具體情境采用適當(dāng)?shù)牟呗浴?/p>

四、結(jié)論

激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)欲望，與學(xué)生進(jìn)行有效的交流互動(dòng)，讓學(xué)生能夠?qū)⒁延械南闰?yàn)經(jīng)驗(yàn)遷移到課堂教學(xué)中，從而達(dá)到教學(xué)事半功倍的效果是課堂的最主要目的。針對(duì)現(xiàn)有課堂教學(xué)存在的教師單一傳授知識(shí)的效率低問題，本文通過以遙感技術(shù)的應(yīng)用為案例，在課堂中設(shè)置情境類比進(jìn)行互動(dòng)教學(xué)，并通過對(duì)應(yīng)的教學(xué)反思，進(jìn)行了“情境類比法”在教學(xué)中較為有效的探索。

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（責(zé)任編校：周維國(guó)）