數(shù)字星球系統(tǒng)在地理教學(xué)中的應(yīng)用芻議

崔靜云 方曉穎 徐寶芳

摘 要：文章在對數(shù)字星球系統(tǒng)特征進行分析的基礎(chǔ)上，探究了數(shù)字星球系統(tǒng)在地理教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢：地理內(nèi)容立體化，有利于培養(yǎng)學(xué)生空間觀察力與想象力;地理內(nèi)容動態(tài)化，有利于突破地理教學(xué)難點;地理教學(xué)方式多樣化，有利于激發(fā)學(xué)生地理學(xué)習(xí)興趣;地理教學(xué)媒體組合化，有利于培育正確的地理觀念。闡述了數(shù)字星球系統(tǒng)在地理教學(xué)應(yīng)用中的注意事項：關(guān)注學(xué)生的地理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng);遵循認(rèn)知規(guī)律，師生都應(yīng)成為使用主體;注意多種媒體配合，發(fā)揮各教學(xué)媒體的優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：數(shù)字星球系統(tǒng);地理教學(xué);核心素養(yǎng)

地理學(xué)科是一門集區(qū)域性、綜合性于一體的學(xué)科，學(xué)生掌握地理知識的難點在于如何培養(yǎng)其空間觀察力與想象力。隨著科技進步，數(shù)字星球系統(tǒng)應(yīng)運而生。通過多年的地理教學(xué)實踐發(fā)現(xiàn)，數(shù)字星球系統(tǒng)能將平面地理知識立體化、時序演變地理知識動態(tài)化、地理空間格局知識組織化，對激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、培養(yǎng)觀察能力、開展參與式學(xué)習(xí)等能起到積極作用。但數(shù)字星球系統(tǒng)在地理教學(xué)中的普及性還不夠，應(yīng)用的效果也有待提高。如何發(fā)揮數(shù)字星球系統(tǒng)的優(yōu)勢，在地理教學(xué)中有效使用數(shù)字星球系統(tǒng)，仍需在實踐基礎(chǔ)上不斷探索。

一、數(shù)字星球系統(tǒng)組成與地理事物的呈示

1.數(shù)字星球系統(tǒng)的組成：硬件、軟件和資源

數(shù)字星球系統(tǒng)又稱多媒體球幕投影演示儀，先后被列入《中華人民共和國教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》和《中學(xué)地理專用教室裝備規(guī)范》。數(shù)字星球系統(tǒng)包含硬件和軟件兩部分：硬件系統(tǒng)由投影機、魚眼透鏡組、球形投影屏幕、底座、遙控器等組成;軟件系統(tǒng)由平臺軟件、二次開發(fā)軟件包、配套新課標(biāo)資源和指導(dǎo)手冊等組成。如圖1所示。

數(shù)字星球是經(jīng)數(shù)字化三維顯示地物的虛擬地球，它可以虛擬自然演變的過程。球形投影技術(shù)結(jié)合軟件技術(shù)，數(shù)字星球系統(tǒng)能夠立體、動態(tài)、直觀地顯示地理、天文等學(xué)科知識，模擬各種地理現(xiàn)象以及星體的運動過程。它通過集成多種媒體資源，借助遙感、遙測信息呈現(xiàn)真實的三維地物影像，這是傳統(tǒng)教學(xué)無法實現(xiàn)的;數(shù)字星球系統(tǒng)的地理教學(xué)能夠突破時間和空間、宏觀和微觀、歷史與現(xiàn)實的限制，使知識得以在其產(chǎn)生的情境中呈現(xiàn)，在包含知識的真實場景和問題解決中呈現(xiàn)。

2.數(shù)字星球系統(tǒng)呈示地理事物的方式：點、線、面結(jié)合

探究數(shù)字星球展示不同類型地物的特點對學(xué)生理解地理知識有很大的幫助。數(shù)字星球主要以點、線、面的方式呈示地理事物。

數(shù)字星球呈示點狀地物，通過突出地物的位置引起學(xué)生的注意，進而引導(dǎo)學(xué)生思考其分布的原因。如教師在講解南極地區(qū)的時候，展示南極科考站的位置，學(xué)生通過觀察數(shù)字星球并結(jié)合相關(guān)材料思考科學(xué)考察站選址的依據(jù)。

數(shù)字星球呈示線狀地物，突出地物分布的趨勢特征，以加強學(xué)生對重要地物輪廓的觀察。教師用線狀的方式展現(xiàn)人類探索世界的過程，既可以看到探索世界的過程及經(jīng)過的地方，使學(xué)生對探索過程充滿興趣，又可以通過數(shù)字星球的展示和教師講解的故事，讓學(xué)生了解當(dāng)時的情形，感受探險家的堅強意志力，更好地培養(yǎng)學(xué)生的地理觀念。

數(shù)字星球呈示面狀地物，突出地物分布及地理現(xiàn)象。數(shù)字星球可以結(jié)合教學(xué)內(nèi)容的邏輯順序，將講解的重點區(qū)域內(nèi)容以顏色突出、閃爍等方式展示出來，便于學(xué)生排除干擾，抓住重點，有利于對各個區(qū)域進行觀察與理解，培養(yǎng)學(xué)生區(qū)域認(rèn)知等地理學(xué)科核心素養(yǎng)。

在不同的比例尺中，同一地物可分別以點、線、面三種形式表達(dá)，突出重點;也可將點狀地物、線狀地物、面狀地物疊加顯示，直觀顯示其規(guī)律及特點，增強教學(xué)效果。

二、數(shù)字星球系統(tǒng)在地理教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.地理內(nèi)容立體化：有利于培養(yǎng)空間觀察力與想象力

空間性是地理學(xué)科的一個重要特點，缺乏空間想象力是造成學(xué)生學(xué)習(xí)地理知識的主要障礙之一，因此，培養(yǎng)學(xué)生地理空間能力是地理教學(xué)中的一個難點。傳統(tǒng)的課堂教學(xué)環(huán)境主要是平面的，教師只能將空間信息通過地圖或地球儀等教具進行展示。數(shù)字星球系統(tǒng)能立體、動態(tài)地呈現(xiàn)地理事物，這對培養(yǎng)學(xué)生的空間觀察力、空間想象力和空間思維能力有很大的促進作用。

例如，在進行“晨昏線”教學(xué)時，教師利用數(shù)字星球，可從多個角度觀看地球上的晝夜更替現(xiàn)象。教師確定晨線，讓其位置不動，地球緩慢自轉(zhuǎn)，讓學(xué)生觀察晨線的特征。這時可請學(xué)生到球體前觀察，由一名學(xué)生按住晨線不動，另一名學(xué)生在球體上找到一個點，學(xué)生發(fā)現(xiàn)隨著地球自轉(zhuǎn)經(jīng)過晨線后該地點就由黑夜變?yōu)榘滋臁．?dāng)教師將觀察位置調(diào)轉(zhuǎn)到昏線時，發(fā)現(xiàn)昏線和晨線的原理是一致的。這時可讓學(xué)生一邊觀察一邊繪制晨昏線（圖2），學(xué)生的空間觀察與想象能力就會得到提高。

2.地理內(nèi)容動態(tài)化：有利于突破地理教學(xué)難點

地理學(xué)科有很多理性知識抽象難懂。單純通過教師講解地理事物的運動和變化過程，初學(xué)者在理解上有障礙。借助PPT、圖像、視頻等常規(guī)性多媒體技術(shù)，一定程度上可將抽象知識具體化，但學(xué)生的認(rèn)知依然以靜止不動為主，教學(xué)難點難以突破。數(shù)字星球系統(tǒng)在三維球面立體屏幕上動態(tài)展示地理現(xiàn)象的空間分布格局和變化過程，使學(xué)生獲得連續(xù)、動態(tài)、立體、形象的感性認(rèn)識，可降低教學(xué)難度，化難為易，提高課堂教學(xué)效果。

例如，在運用數(shù)字星球系統(tǒng)進行“海底地形”教學(xué)時，不僅可直觀表現(xiàn)出地球不同區(qū)域海底地形的變化，還可動態(tài)展示海水被抽干的過程中形成大陸與海底地形的差異（圖3），解決了傳統(tǒng)教學(xué)模式中只能抽象表述的難題。

3.地理教學(xué)方式多樣化：有利于激發(fā)地理學(xué)習(xí)興趣

數(shù)字星球系統(tǒng)融文本、聲音、圖像、圖形、動畫于一體，可產(chǎn)生球面電影的視覺效果。通過強烈的聽覺和視覺的沖擊力，容易喚起學(xué)生的好奇心和注意力。在可感的情境中，幫助學(xué)生充分拓寬視野，滿足學(xué)生對自然、人文地理的認(rèn)知欲，有助于激發(fā)學(xué)生探究地理知識的興趣。

例如，在地理第一課的教學(xué)時，可以用天文穹頂展示四季星空圖、星系、星座、星云、宇宙環(huán)境等天文景觀，浩瀚的宇宙、美麗神秘的影像，再配合音效，可將學(xué)生的注意力吸引到課堂之中。

4.地理教學(xué)媒體組合化：有利于培育正確的地理觀念

運用數(shù)字星球展示地理現(xiàn)象、地理過程時，可創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，使學(xué)生在掌握地理知識的同時，感知科學(xué)家探索世界的過程，體悟環(huán)境問題，從而培養(yǎng)學(xué)生正確的觀念。例如，在“全球氣候變化”的教學(xué)中，利用數(shù)字星球系統(tǒng)顯示海平面上升淹沒沿海低地的動態(tài)圖，能夠給學(xué)生很強的震撼感，在他們心里播下人地協(xié)調(diào)的種子，在潛移默化中培育學(xué)生正確的思想觀念。

三、數(shù)字星球系統(tǒng)在地理教學(xué)應(yīng)用中應(yīng)注意的問題

1.數(shù)字星球作用：關(guān)注地理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

數(shù)字星球系統(tǒng)是現(xiàn)代化教學(xué)工具，在教學(xué)中恰當(dāng)使用可以提高教學(xué)效果。但是教學(xué)與技術(shù)相比，“教學(xué)第一、技術(shù)第二”，技術(shù)是為教學(xué)服務(wù)的，數(shù)字星球的使用也是如此。數(shù)字星球系統(tǒng)運用過程中，必須依據(jù)先進的教學(xué)理念設(shè)計教學(xué)，在教學(xué)設(shè)計中考慮如何發(fā)揮數(shù)字星球的優(yōu)勢，在教學(xué)實施中恰當(dāng)?shù)剡\用數(shù)字星球，發(fā)揮其對促進學(xué)生地理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的作用。為此，教師更需要關(guān)注數(shù)字星球技術(shù)應(yīng)用過程中如何發(fā)揮其育人價值，例如，如何讓學(xué)生多視角觀察數(shù)字星球所演示的現(xiàn)象，并進行合理解釋？如何借助數(shù)字星球系統(tǒng)開展探究式學(xué)習(xí)？總之，要充分發(fā)揮數(shù)字星球教學(xué)系統(tǒng)在“激發(fā)興趣、學(xué)習(xí)知識、培養(yǎng)能力、影響思想”等方面的功能。

2.數(shù)字星球使用：遵循認(rèn)知規(guī)律，師生都應(yīng)成為使用主體

《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》和《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》都強調(diào)信息技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用以及學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)的能力，因此，在運用數(shù)字星球系統(tǒng)進行教學(xué)中，教師和學(xué)生都應(yīng)該成為使用的主體。教師可以借助數(shù)字星球系統(tǒng)進行多種類型的教學(xué)設(shè)計與實施;學(xué)生則可以利用數(shù)字星球系統(tǒng)向教師講述自己的學(xué)習(xí)設(shè)計、向同學(xué)們演示自己的學(xué)習(xí)成果，完成數(shù)字星球教學(xué)系統(tǒng)支持下的認(rèn)知過程，即感知體驗、觀察反思、形成認(rèn)知、應(yīng)用知識，詳見圖4所示。這樣一來，強化了學(xué)生地理學(xué)習(xí)的參與感和體驗感，能激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，逐漸把數(shù)字星球系統(tǒng)設(shè)計成自主學(xué)習(xí)、合作交流以及情感激勵的工具，從而提高地理學(xué)習(xí)能力與水平。

3.數(shù)字星球運用：注意多種媒體配合，發(fā)揮各教學(xué)媒體的優(yōu)勢

實踐證明，在運用數(shù)字星球系統(tǒng)進行地理教學(xué)時，需要針對不同的教學(xué)內(nèi)容，選擇與其配合使用的多種教學(xué)媒體，如交互式電子白板、黑板、學(xué)案、地圖冊、教科書等，各種教學(xué)媒體互相配合，發(fā)揮各自優(yōu)勢，這樣基于多種媒體的真實體驗與觀察，才能全方位調(diào)動學(xué)生參與課堂學(xué)習(xí)的積極性，并不斷拓展參與的廣度與深度，提高地理教學(xué)的有效性。

總之，數(shù)字星球系統(tǒng)作為一種教與學(xué)的支持工具，已成為一種教與學(xué)的伙伴，成為支持地理知識建構(gòu)的一種學(xué)具與教具和支持合作學(xué)習(xí)的一種媒體。我們要在實踐中不斷挖掘其育人價值，探討其在課堂各教學(xué)環(huán)節(jié)中的作用，分析其在自主探究學(xué)習(xí)中的應(yīng)用廣度與深度等問題，從而才能不斷提高數(shù)字星球在地理教學(xué)中的應(yīng)用水平。