充分發(fā)揮數(shù)字化教室功能提升初中生地理核心素養(yǎng)

柯旺花

摘? 要 數(shù)字化地理專用教室設(shè)備齊全、設(shè)施先進(jìn)、功能強(qiáng)大、資源豐富，為開(kāi)展地理日常教學(xué)和學(xué)生地理實(shí)踐活動(dòng)提供了良好的軟硬件環(huán)境。充分發(fā)揮數(shù)字化地理教室的各項(xiàng)功能，有利于培養(yǎng)和提升學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 數(shù)字化地理教室;地理核心素養(yǎng);數(shù)字星球系統(tǒng);交互式地圖教學(xué)系統(tǒng);虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)具

中圖分類號(hào)：G633.55? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1671-489X（2019）05-0045-02

1 前言

地理核心素養(yǎng)包括人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認(rèn)知和地理實(shí)踐力四個(gè)組成部分[1]。廈門市松柏中學(xué)新建成的室外地理園和數(shù)字化地理專用教室設(shè)備齊全、設(shè)施先進(jìn)、功能強(qiáng)大、資源豐富，這些多功能系統(tǒng)和多樣化資源為開(kāi)展地理日常教學(xué)和地理實(shí)踐活動(dòng)提供了良好的軟硬件環(huán)境。充分發(fā)揮數(shù)字化地理教室的各項(xiàng)功能，有利于培養(yǎng)和提升學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。

2 數(shù)字化地理教室及主要裝備

廈門市松柏中學(xué)新建成的數(shù)字化地理專用教室主要裝備有數(shù)字星球系統(tǒng)、交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（GIS技術(shù)、Google Earth軟件）、全系投影系統(tǒng)（AR/VR技術(shù)）、各類地理實(shí)驗(yàn)套裝以及室外各種地理模型等。

數(shù)字星球系統(tǒng)? 數(shù)字星球系統(tǒng)是目前國(guó)內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)三維立體動(dòng)態(tài)展示的單體數(shù)字化地理教學(xué)儀器。它通過(guò)國(guó)際先進(jìn)的三維圖像處理平臺(tái)，可瞬間將圖片、視頻、動(dòng)畫等多媒體資源展示于數(shù)字化球形投影屏幕上，將二維圖像顯示為球形屏幕上的三維圖像。數(shù)字星球系統(tǒng)提供了大量關(guān)于地球以及太陽(yáng)系的三維、立體、動(dòng)態(tài)影像資源，其主要功能是可以一球多用，能全方位、大尺度、多視角、跨時(shí)空、動(dòng)態(tài)立體地再現(xiàn)各種地理現(xiàn)象與地理過(guò)程。教師或?qū)W生可以通過(guò)控制數(shù)字星球系統(tǒng)軟件來(lái)選擇呈現(xiàn)內(nèi)容，控制動(dòng)畫播放速度，控制球面圖像或者動(dòng)畫的旋轉(zhuǎn)角度等。

交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)? 交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)主要提供了與初、高中地理課程相配套的數(shù)字地圖資源和上千個(gè)球面動(dòng)畫資源課程包，包含新課導(dǎo)入、教學(xué)演示、主要知識(shí)點(diǎn)、教學(xué)評(píng)價(jià)和課后反思等環(huán)節(jié)，融文本、聲音、圖像、圖形、動(dòng)畫、視頻、平面、立體于一體，營(yíng)造了一種促進(jìn)認(rèn)知和體驗(yàn)感悟的新型教學(xué)環(huán)境。交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)所提供的課程資源包具有開(kāi)放性，教師可以根據(jù)自己實(shí)際教學(xué)的需要，對(duì)課程包內(nèi)的資源進(jìn)行必要的修改，極大地方便教學(xué)。

3 發(fā)揮數(shù)字化教室功能，提升學(xué)生核心素養(yǎng)

用數(shù)字星球系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力? 地理學(xué)的特性之一是空間屬性，空間素養(yǎng)是重要的地理素養(yǎng)。對(duì)七年級(jí)學(xué)生而言，全球尺度的地球和地球儀、地球運(yùn)動(dòng)、大陸漂移、板塊運(yùn)動(dòng)、季風(fēng)環(huán)流等知識(shí)因超出他們所能感知的時(shí)間和空間范圍，具有十分抽象的特點(diǎn)，他們難以建立相應(yīng)的地理空間表象，是初中地理學(xué)習(xí)的難點(diǎn)。應(yīng)用數(shù)字星球系統(tǒng)就能順利解決這一初中地理教學(xué)難題。數(shù)字星球系統(tǒng)具有一球多用的功能，教師可以根據(jù)教學(xué)需要，將全球尺度的平面地理圖像通過(guò)數(shù)字星球系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成球面投影圖像，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)地理事物全方位、大尺度、多視角、跨時(shí)空的演示和觀察，幫助學(xué)生構(gòu)建地理空間模型，提高空間思維能力。

如在教學(xué)“經(jīng)緯線”時(shí)，在電子白板上展示平面形狀的經(jīng)緯網(wǎng)圖，在數(shù)字星球上展示球面立體形狀的經(jīng)緯網(wǎng)圖，讓學(xué)生通過(guò)觀察對(duì)比兩種經(jīng)緯網(wǎng)圖，可以將抽象的經(jīng)緯線具體化、形象化和直觀化，順利實(shí)現(xiàn)從平面到球面、再?gòu)娜S立體球面到平面的轉(zhuǎn)換，有力地促進(jìn)他們?cè)诖竽X中建構(gòu)立體的地球模型和經(jīng)緯網(wǎng)圖，促進(jìn)空間思維能力的培養(yǎng)。

板塊運(yùn)動(dòng)、季風(fēng)氣候等知識(shí)因尺度大、不易察覺(jué)、不可見(jiàn)，初中學(xué)生難以獲得感性認(rèn)識(shí)，理解起來(lái)也有困難。數(shù)字星球系統(tǒng)能突破時(shí)空限制，用活動(dòng)的圖像動(dòng)態(tài)演示全球性、大尺度區(qū)域空間的地理事象和地理過(guò)程。通過(guò)運(yùn)用數(shù)字星球系統(tǒng)演示板塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程，可以形象逼真地展現(xiàn)長(zhǎng)期的、不易察覺(jué)的板塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程。

對(duì)三圈環(huán)流和季風(fēng)環(huán)流，學(xué)生很難形成空間表象。利用數(shù)字星球系統(tǒng)在球面上演示季風(fēng)環(huán)流，搭建從抽象到具體的橋梁，既生動(dòng)又形象，可以幫助學(xué)生增強(qiáng)對(duì)全球尺度地理事物和現(xiàn)象演變規(guī)律的感性認(rèn)識(shí)，形成正確的地理空間思維。

利用交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的地理學(xué)習(xí)能力

1）互式地圖教學(xué)系統(tǒng)的主要功能。數(shù)字化地理專用教室中的交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)功能十分強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)寬屏投影、一投多屏、雙屏對(duì)比、多屏聯(lián)動(dòng)互動(dòng)、地圖展示與PPT同步互動(dòng)播放。交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)立體地圖模型的單一呈現(xiàn)方式，使得地理事物和現(xiàn)象表現(xiàn)方式更加豐富。教師可以通過(guò)軟件對(duì)數(shù)字地圖進(jìn)行自主編輯，增加教學(xué)時(shí)所需要的地理圖像，并將編輯后的圖像同時(shí)展示在平面和球面上，具有強(qiáng)力動(dòng)態(tài)視覺(jué)效果和強(qiáng)大的實(shí)時(shí)交互功能，為地理課堂開(kāi)展互動(dòng)教學(xué)提供很好的平臺(tái)。

2）利用交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)開(kāi)展活動(dòng)式教學(xué)，發(fā)揮學(xué)生的主體性。交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)中的電子白板具有一投多屏和雙屏顯示功能。電子白板的一半顯示地理圖像，另一半顯示PPT課件內(nèi)容，也可以切換成全屏白板進(jìn)行多人同時(shí)書寫。電子白板的雙屏顯示功能有利于進(jìn)行圖文對(duì)比和圖圖對(duì)比以及圖像疊置。教師在教學(xué)過(guò)程中還可以根據(jù)需要，利用其批注和書寫功能在白板和地圖上進(jìn)行任意書寫和圈畫，有利于將地理事物落實(shí)到圖上，幫助學(xué)生進(jìn)行地理事物的空間定位，構(gòu)建“腦中地圖”。

教學(xué)時(shí)，可以讓一位學(xué)生上臺(tái)指圖，圈畫重點(diǎn);也可以讓多位學(xué)生同時(shí)在白板上書寫;還可以讓同一小組的多位學(xué)生分工合作，有的在數(shù)字星球前觀察解說(shuō)，有的配合指圖，有的在白板上書寫，實(shí)現(xiàn)球屏聯(lián)動(dòng)。交互式地圖教學(xué)系統(tǒng)為開(kāi)展師生互動(dòng)、生生互動(dòng)提供了良好的教學(xué)與學(xué)習(xí)平臺(tái)，使得地理課堂更加生動(dòng)活潑，師生互動(dòng)、生生互動(dòng)更加頻繁，有利于轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生開(kāi)展自主、合作和探究學(xué)習(xí)，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性作用，提升地理學(xué)習(xí)能力。

運(yùn)用地理信息系統(tǒng)培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維? 綜合性是地理學(xué)科的顯著特性，綜合思維是地理學(xué)的重要思想和方法。地球上的各種地理現(xiàn)象或地理問(wèn)題形成于各個(gè)地域系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)均由各種因素聯(lián)系、組合而成，并隨著時(shí)空的變換動(dòng)態(tài)演變。綜合思維指人們具備全面、系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)地認(rèn)識(shí)地理事物和現(xiàn)象的思維品質(zhì)和能力。綜合思維的表現(xiàn)可以概括為三個(gè)方面：要素綜合、時(shí)空綜合和地方綜合[2]。初中生的抽象邏輯思維正處于起步和發(fā)展階段，辯證邏輯思維、綜合思維正在形成和迅速發(fā)展，需要借助各種技術(shù)和設(shè)備來(lái)突破學(xué)生抽象思維中的難點(diǎn)，滿足學(xué)生邏輯思維發(fā)展的要求。

利用數(shù)字化地理教室中安裝的地理信息系統(tǒng)，可以幫助學(xué)生建立區(qū)域系統(tǒng)思想和培養(yǎng)地理綜合思維。如影響氣候的主要因素主要有緯度位置、海陸位置、地形地勢(shì)等，其地理思維過(guò)程主要體現(xiàn)為要素綜合。再如世界區(qū)域地理中無(wú)論是大洲、地區(qū)，還是國(guó)家尺度的區(qū)域，都可以視為一個(gè)整體，既有自然地理要素綜合，也有人文地理要素綜合，屬于地方綜合。地理要素的不同組合構(gòu)成不同尺度區(qū)域的地理特征，這些區(qū)域地理特征的學(xué)習(xí)都可以利用地理信息系統(tǒng)中的GIS技術(shù)或者Google Earth軟件的圖層疊加功能將不同要素圖層進(jìn)行疊加，幫助學(xué)生整體認(rèn)識(shí)區(qū)域的自然地理特征和人文地理特征，然后引導(dǎo)學(xué)生用知識(shí)結(jié)構(gòu)圖、概念圖、思維導(dǎo)圖等形式展現(xiàn)各個(gè)地理要素之間的相互關(guān)系，促進(jìn)思維可視化，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生的地理綜合思維能力。

利用地理實(shí)驗(yàn)套裝提升學(xué)生的地理實(shí)踐力? 數(shù)字化地理教室還配備了各種地理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)專用設(shè)備和各類地理模型，為學(xué)生開(kāi)展地理實(shí)踐活動(dòng)提供了良好的素材和場(chǎng)所。在數(shù)字化地理教室的實(shí)驗(yàn)功能區(qū)，學(xué)生可以利用地理實(shí)驗(yàn)套裝開(kāi)展地理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，利用地形模型素材制作地理模型等，提高實(shí)際動(dòng)手能力和地理實(shí)踐力。如利用沙土制作地形模型，利用乒乓球制作地球儀，進(jìn)行水土流失模擬實(shí)驗(yàn)等。

再如組織學(xué)生利用地圖圖層學(xué)習(xí)箱開(kāi)展填圖繪圖活

動(dòng)：首先，提供一張某區(qū)域的空白地理底圖，讓學(xué)生描繪邊界，填注基礎(chǔ)地理信息;其次，提供此區(qū)域其他各種單一地理要素的分布圖，讓學(xué)生用不同顏色的繪圖專用筆涂色;最后，在地理底圖上進(jìn)行各種地理要素分布圖圖層疊加，可以探究單一地理要素的分布特點(diǎn)和規(guī)律，也可以探究多種地理要素組合疊加的特點(diǎn)。學(xué)生在填圖—繪圖—圖層疊加—綜合分析的動(dòng)手實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)區(qū)域中各地理要素之間的內(nèi)在聯(lián)系，不僅培養(yǎng)了地理綜合思維，也有利于地理區(qū)域認(rèn)知能力的培養(yǎng)和提升地理實(shí)踐力。

此外，虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)（VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)技術(shù)（AR）功能更強(qiáng)大，可以營(yíng)造出更逼真、更具體的情境。如地理交互式學(xué)具等高線繪制探究活動(dòng)套裝就是一款虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)具，學(xué)生通過(guò)操作學(xué)具參與等高線的繪制過(guò)程，學(xué)習(xí)等高線地形圖知識(shí)，能夠在等高線地形圖上判讀地形的不同部位，能夠在等高線地形圖上讀出海拔高度和計(jì)算相對(duì)高度。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)具有沉浸感、強(qiáng)交互性的顯著特點(diǎn)[3]。利用虛擬仿真實(shí)驗(yàn)學(xué)具有利于構(gòu)建直觀的學(xué)習(xí)場(chǎng)景，轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)方式，綜合、系統(tǒng)地培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力和地理實(shí)踐力，提升學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，數(shù)字化地理專用教室設(shè)備先進(jìn)、功能強(qiáng)大，為學(xué)生學(xué)習(xí)地理營(yíng)造了良好的學(xué)習(xí)環(huán)境。教師在日常教學(xué)中應(yīng)該充分發(fā)揮數(shù)字化教室的功能，促進(jìn)信息技術(shù)與地理學(xué)科課程的深度融合，做到資源利用最大化，培育和提升學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。

參考文獻(xiàn)

[1]中華人民共和國(guó)教育部.普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]韋志榕.與老師們談?wù)劦乩砗诵乃仞B(yǎng)[J].地理教育，2016（4）：4-6.

[3]吳燕芳，李變變，陳實(shí).虛擬仿真實(shí)驗(yàn)在初中地理教學(xué)中的應(yīng)用研究：以“等高線地形圖”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2017（17）：46-48.