数字化地理学习资源的开发与应用-2

PAGEPAGE1数字化地理学习资源的开发与应用本文发表于《地理教学》2006年第2期上海市格致中学吴照数字化学习是指学习者在数字化的学习环境中，利用数字化学习资源，以数字化方式进行学习的过程。它包含三个基本要素：即：数字化学习环境、数字化学习资源和数字化学习方式。一、努力构建数字化地理学习环境所谓数字化学习环境，是指经过数字化信息处理具有信息显示多媒体化、信息与网络化、信息处理智能化和教学环境虚拟化等特征的学习环境。数字化学习环境主要包括以下基本组成部分：①设施，如多媒体计算机、多媒体教室网络、校园网络、因特网等；②资源，为学习者提供的经数字化处理的多样化、可全球共享的学习材料和学习对象；③平台，向学习者展现的学习界面，实现网上教与学活动的软件系统；④通讯，实现远程协商讨论的保障；⑤工具，学习者进行知识构建、创造实践、解决问题的学习工具。以上几个方面中，①为硬件环境，②③④⑤为软件环境。当前多媒体、信息高速公路正以惊人的速度改变着人们的工作方式、学习方式、思维方式和交往方式时，使用传统教室的以课堂、课本、教师为中心的教学模式已无法适应地理教学现代化的要求。为此，我校投资近80万建成了上海市第一个数字化地理专用教室，使高二年级的所有地理课和地理类选修课都在地理专用教室进行，实现了数字化地理学习的日常化。现简介如下：（1）教学演示区:由两台主控电脑、两架数字化投影、两块150寸屏幕、数字化实物投影、数字化电子白板、DVD等视频、音频设施，全由触摸屏控制，可任意切换；由服务器支持的教学平台、地理资源库和GIS等地理软件。（2）学生活动区：学生每人一台电脑，可进行开放性网络化自主学习，在教室局域网、校园网、因特网上漫游。6名学生围桌而坐（全嵌入式电脑）也便于开展合作学习，进行制作和实验。师生之间、学生之间均可在网上互动交流和人机对话。（3）学生成果展示区:学生的小论文、研究性课题、制作创作的成果，可展出并交流。（4）学生阅览区：有专用书柜，地理、天文、气象、环保等图册、书刊丰富多彩。还可开发电子阅览。（5）听课区：不但设有专用听课位置，还可与学校闭路电视连通，实行异地听课。（6）教学陈列区:有岩矿、土壤等标本，三维及动态教具，学生的优秀制作，均可陈列并定期更换。（7）地理信息展示区:有精美的地理景观彩喷画，配合阶段教学，可展示师生收集、整理的各种地理信息。（8）教学管理和备课区：另辟一间供教师在电脑上制作课件和备课，室内文字、电子资料丰富。设有教学管理平台（成绩、评价等）、教师电子信箱，能及时了解学生反馈的信息。二、大量开发数字化地理学习资源数字化学习资源是指经过数字化处理，可以在多媒体计算机上或网络上运行的多媒体材料。它能够激发学生通过自主、合作、创造的方式来寻找和处理信息，从而使数字化学习成为可能。数字化资源包括数字视频、数字音频、多媒体软件、CD－ROM、网站、电子邮件、在线学习管理系统、计算机模拟、在线讨论、数据文件、数据库等等。数字化学习资源是数字化学习的关键，它可以通过教师开发、学生创作、市场购买、网络下载等方式获取。数字化学习不仅仅局限于教科书的学习，它还可以通过各种形式的多媒体电子读物、各种类型的网上资源、网上教程进行学习。与使用传统的教科书学习相比，数字化学习资源具有多媒体、超文本、友好交互、虚拟仿真、远程共享等特性。我校的数字化地理学习资源，在开始阶段主要是购买和网上下载数字化地理教学素材、教学软件，近两年来，我们自己制作了大量数字化教学软件。目前我们已完成了地理必修课所有课时的数字化演示型地理教学软件（近70课时），15个教学情境软件，4个专题教学网站，1个研究性学习网站，我们还收集（包括购买）整理了近200张光盘的数字化教学素材和教学软件。丰富的数字化地理学习资源为数字化地理教与学提供了资源保障。三、灵活应用数字化地理学习资源1．支架式教学支架式教学是为学习者建构对知识的理解提供一种概念框架。这种框架中的概念是为发展学习者对问题的进一步理解所需要的，为此，事先要把复杂的学习任务加以分解，以便于把学习者的理解逐步引向深入。从维果斯基的“最邻近发展区”思想出发，借用建筑行业中使用的“脚手架”作为上述概念框架的形象化比喻，其实质是利用上述概念框架作为学习过程中的脚手架，使学生沿框架上的知识节点攀登。如在《日本》一节教学中，我们设计的教学流程由引言、讲授新课、小结、练习四部分构成，在新课中把教学目标分解成地理位置、自然条件、发达经济、农业生产和文化等部分来学习。每一部分都以丰富的图片、影视资料、文字录音的讲解，把日本从多方面描述出来。教学环节如下：①搭脚手架——围绕当前学习主题，按“最邻近发展区”的要求建立概念框架。《日本》一节需要建立一个关于日本概念的框架（知识结构图），作为学生学习的脚手架。这个框架可以由老师设计，也可以由学生通过讨论提出的想了解日本的几方面内容。框架上的知识点就是学生的“最近发展区”。②进入情境——将学生引入一定的问题情境（概念框架中的某个节点）。如从日本的自然条件这个知识点开始学习，逐渐进入经济和农业的学习。③独立探索——让学生独立探索。探索开始时要先由教师启发引导，然后让学生自己去分析；探索过程中教师要适时提示，帮助学生沿概念框架逐步攀升。起初的引导、帮助可以多一些，以后逐渐减少——愈来愈多地放手让学生自己探索。④协作学习——进行小组协商、讨论，发表自己对日本的看法，相互质疑，互相补充，这样，学生对日本的概念更加全面、明确，最终在共享集体思维成果的基础上达到对日本的比较全面、正确的理解，即最终完成对所学知识的意义建构。2．抛锚式教学这种教学要求建立在有感染力的真实事件或真实问题的基础上。确定这类真实事件或问题被形象地比喻为“抛锚”，学习者要想完成对所学知识的意义建构，即达到对该知识所反映事物的性质、规律以及该事物与其它事物之间联系的深刻理解，最好的办法是让学习者到现实世界的真实环境中去感受、去体验(即通过获取直接经验来学习)，而不是仅仅聆听别人(如教师)关于这种经验的介绍和讲解。如在《城市内部布局》一节中，我们通过以下几个环节进行教学：图1抛锚式教学案例基础知识探究方法图1抛锚式教学案例基础知识探究方法参考信息针对该城市存在的环境问题，完成下列学习任务：讨论改善方案拖动鼠标调整撰写论证报告②确定问题——在上述情境下，选择出与当前学习主题密切相关的真实性事件或问题作为学习的中心内容(让学生面临一个需要立即去解决的现实问题)。这一环节的作用就是“抛锚”，这里的“锚”是“解决虚拟城市工业布局等不合理问题”。③自主学习——不是由教师直接告诉学生应当如何去解决面临的问题，而是由教师向学生提供解决该问题的有关线索(例如需要搜集哪一类资料、从何处获取有关的信息资料以及现实中专家解决类似问题的探索过程等)，并要特别注意发展学生的“自主学习”能力。《城市》一节以“基础知识”、“分析方法”、“参考信息”三个按钮超链为学生提供学习资料。④协作学习——讨论、交流，通过不同观点的交锋，补充、修正、加深每个学生对当前问题（城市工业布局问题）的理解。3．随机进入教学由于事物的复杂性和问题的多面性，要做到对地理事物内在性质和地理事物之间相互联系的全面了解和掌握、即真正达到对所学地理知识的全面而深刻的意义建构是很困难的。为此，在教学中我们让学生可以随意通过不同途径、不同方式进入同样教学内容的学习，从而获得对同一事物或同一问题的多方面的认识与理解，这就是所谓“随机进入教学”。这种多次进入，绝不是像传统教学中那样，只是为巩固一般的知识、技能而实施的简单重复。这里的每次进入都有不同的学习目的，都有不同的问题侧重点。因此多次进入的结果，绝不仅仅是对同一知识内容的简单重复和巩固，而是使学习者获得对事物全貌的理解与认识上的飞跃。如在《世界陆地自然带》一节教学中，我们通过以下环节达到教学目的：①呈现基本情境——向学生呈现与当前学习主题的基本内容相关的情境，如各个自然带的景观图片。②随机进入学习——学生上网学习，可以任意选择，进入学习内容，如任意选择一种自然带，通过资料栏里有关气候、植被等内容的介绍，把这个自然带拖放到正确位置。在此过程中教师应注意发展学生的自主学习能力，使学生逐步学会自己学习。③思维发展训练——教师应注意发展学生的思维能力特别是学生的发散性思维。④小组协作学习（网上BBS或网上论坛）——学生在学习过程采取小组协作的学习方式，可展开面对面地讨论，也可利用网上BBS或网上论坛对所获得的认识展开小组讨论。在讨论中，每个学生的观点在和其他学生以及教师一起建立的社会协商环境中受到考察、评论，同时每个学生也对别人的观点、看法进行思考并作出反映。⑤学习效果评价——包括自我评价与小组评价，可用网络教室管理软件转播学生拖动自然带的情况投影到大屏幕上，让全班同学一起评价，教师也可通过网络教室管理软件对学生实行适时监控和评价。4．自主或合作探究式学习探究式学习是指教师先利用演示型课件布置探究任务和探究方法，让学生带着问题利用网络进行自主或合作探究，然后利用网络转播探究结果或直接师生对话交流。这种方法有利于提高参与教学的积极性，学生自学能力和小组协作能力也得到提高。在学习“昼夜长短”，归纳其变化规律时，我们采取这种方法，具体步骤如下：①利用演示布置探究任务和探究方法：教师演示软件的操作方法，引导学生选择有特征意义的纬度，布置学生上网探究的任务，即归纳昼夜长短变化的规律。②利用网络进行自主探究或合作探究：学生自主上网操作学习软件，在纬度栏分别填写0°、南北纬23°26′、南北纬66°34′、南北纬90°，分别操纵太阳直射点拉动杆并观察不同纬度昼夜长短的变化，总结规律。③利用网络演示探究结果或直接师生对话交流：教师通过网络教室控制软件转播制定同学或小组的探究结果，师生共同小结。通过这种模式的教学，学生能够自己总结出昼夜长短的变化规律，即：昼长还是夜长与太阳直射点的位置有关——太阳直射哪个半球，哪个半球昼长夜短；昼夜长短的变化与太阳直射点移动的方向有关——太阳直射点向北移动，则北半球昼在变长夜在变短，反之，则反。5．自助式学习这种学习方式如同吃自助餐，学生可根据自己的喜好自由进入一个学习环节学习（从这一意义上说有点类似于随机进入教学），教师的作用是利用大屏幕演示学习难点，利用网络实时监控学生的学习过程并根据需要及时指导（这点又不同于自助餐）。这种模式有利于发挥学生的主动性、积极性和自主决策能力的提高（学生要根据自己的知识结构选择学习环节），有利于个别化教学，但不利于学生系统知识的掌握，自学能力差的学生也难以独立完成自助式学习。在预备年级学习地球的自转和公转时可采取这种模式，学生打开课件可看到学习主页面，根据自己的喜好自由进入一个环节学习，如点击“冬至”，就进入冬至相关内容的学习。6．师生合作式教与学教师每学期选择几个课题，选择学习地理兴趣较浓且计算机水平较高的同学，与老师一起备课、制作教学软件、甚至让学生走上讲台当小“教师”，利用与老师合作制作的课件进行教学。这种教学模式非常有利于学生积极性、主动性的发挥，有利于教师从学生的角度思考问题，教学效果较好。7．软件工具式学习软件工具式学习是指教师在进行教学时，巧妙设计一些问题，引导学生利用一些常用的应用软件，绘制地图、图表，或者利用应用软件总结地理规律。有时此种模式可以和探究模式结合使用。如在进行昼夜长短变化规律教学时，可利用Excel方便的把数据转化为图表的功能，并利用探究学习课件“昼夜长短的模拟计算”归纳昼夜长短变化的规律。这种模式在提高学生自主探究学习能力的同时，也提高了学生的计算机水平，可谓一举两得。8．游戏式学习游戏式学习即学生在利用地理课件玩游戏的过程中，不知不觉中掌握了地理知识、地理规律等，游戏只是一种手段。这种模式能极大的调动学生学习兴趣，使学生在游戏中布置不觉就掌握了所学知识。如在中国政区的教学中，我们设计了“拼省区”、“找省会”、“填简称”三种游戏，“拼省区”游戏又设计了“初级”、“中级”、“高级”三种难度级别，每一种游戏都是计时游戏，游戏完成后都给予评价，操作简单便捷。利用游戏式教学模式能强烈引起学生学习的兴趣，并能培养学生的竞争意识（组织学生游戏竞赛），变枯燥的识记为愉快轻松的学习，学生游戏一次后会主动要求再玩，一直达到高级水平为止，这样学生在无意识中掌握了省区名称、简称、省会及其分布，寓教于乐，此教学模式既可以用大屏幕投影，让一位同学操作，也可以网上发布，学生上网比赛。9．异地同时或异时合作教学地理学科研究对象在空间上的广泛性和时间上的无限性，决定了学习者不可能身临其境去亲身感受，而英特网缩小了这种物理空间，使异地合作教学成为可能，地理教师可以充分利用英特网进行异地合作教学。如在学习我国南北方的差异时，就可以发动学生到英特网上寻找学习伙伴，让身处祖国南北不同地区的学生以亲身经历总结当地的地理特征，使学生理解我国南北方的差异。四、数字化地理学习的反思与展望1．数字化地理学习不是万能的。数字化地理学习资源不应排斥传统的地理学习资源，如：学生动手操作地球仪探究地球自转和公转是电脑动画无法替代的；学生手拿岩石与矿物标本探究它们的特点远比电脑播放的各种精美图片更为鲜活；学生利用简易工具测量正午太阳高度的实践感悟是电脑动画无法给予的；学生的地理思维活动可能会由于动画的直观演示而趋于肤浅……，因此，如何实现数字化地理学习与传统地理学习的整合值得进一步研究。2．数字化技术不应成为数字化学习实施的瓶颈。我们应该寻找“平民化”的数字化地理教学，尝试利用现成的数字化教学软件和学习系统，尽量使用常用、便捷的软件工具制作课件，PowerPoint成为我制作演示型教学的首选，Excel的统计、制图功能作为学习工具辅助学生学习，网上邻居成为最