數字星球系統對中學生地理學習的促進作用

鄭守德

摘要：“墨卡托投影”將地球表面地理事物投影到圓柱面上，并將圓柱面展為平面。數字星球系統能將平面上的圖像按照與“墨卡托投影”相逆的方式，投影在球幕上。教師按照教學需要，可將全球尺度的平面地理圖像，通過數字星球系統轉換成球面投影圖像。數字星球系統可以幫助學生建構地理空間模型；滿足學生個性化的學習需求；提高學生地理信息素養；讓學生擁有快樂、智慧的學習體驗。

關鍵詞：數字星球系統；建構；中學生；地理

中圖分類號：G632.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）39-0267-02

在中學地理教學過程中，地理事物的空間分布與發展變化是重要的組成部分。在中學地理學習過程中，地球運動、大氣運動、洋流、板塊運動等全球尺度的地理事物的變化和發展超出大多數學生能夠感知的時間和空間范圍，具有很強的抽象性，阻礙了學生的認知過程，形成地理學習上的障礙。以數字星球系統為教學平臺，教師認真制定教學策略，精心設計教學過程，創設出全新的學習環境；學生利用新穎的渠道接受地理信息，引發思考，探究問題。在實踐的過程中，本人體會到數字星球系統對學生的地理學習的促進主要包括以下幾個方面。

一、數字星球系統有助于學生地理空間模型的建構

建構主義認為，學生利用相應的學習資料，通過將新的信息刺激建構在原有的認知基礎上形成新的知識。對于大多數人來說，目前能到達的最大高度就是10000米左右的民航機巡航高度，還無法實現肉眼觀察整個地球。利用傳統的影音、圖像文件，雖然可以在一定程度上展示地球表面局部區域的地理事物分布，但是學生對于全球整體范圍地理事物分布的認識仍然停留在平面上。數字星球系統可以為學生展示完整、連貫的地球圖像，從二維上升到三維，有力地促進了學生在大腦中建構立體的地球模型。例如：在中學地理“晨昏線”的相關內容學習中，教師在數字星球系統上顯示夏至日地球上晝夜更替的動態影像，引導學生總結關于地球晝夜分布的地理規律。學生通過觀察數字星球系統球幕投影，可發現：晝半球和夜半球平分了地球；晨線和昏線構成了晨昏圈；晨昏圈就是晝半球和夜半球的分界線。結合數字星球系統的自轉演示，學生還可發現：在晨線附近的地點，正從黑夜轉變到白天；在昏線附近的地點，正從白天轉變到黑夜；北極圈內地區全天處于晝半球，南極圈內地區全天處于夜半球；北半球各緯度晝弧長于夜弧，緯度越高，晝弧和夜弧的長度差異越大，而赤道總是晝夜平分……教師會驚喜地發現，學生答案的完善程度大大超過了教師的預期。因為學生在觀察數字星球系統球幕的過程中，把對地球碎片化的印象拼接成一個整體，建構了原先從未建構起來的動態地球空間模型。

再例如：在全球時區分布的相關學習中，相對于教材中被迫割裂成平面圖的“墨卡托投影”的時區分布圖，數字星球系統翔實地再現了地球上各理論時區的分布。教師可引導學生思考以下三個問題：①全球時區的分布規律；②時區分布和區時早晚的關系；③區時最早的時區是哪一個。學生環繞著數字星球系統球幕，能輕松地總結全球分為二十四個時區，中時區向東依次有東一區到東十二區，中時區向西依次有西一區到西十二區，東、西十二區合并為一個時區，180°經線是它們公用的中央經線。學生甚至發現了許多教材上沒有歸納出來的規律。由于在球幕上時區分布的連貫呈現，學生較容易發現越往東邊時間越早，并且一直向東方向是沒有止境的，人們在環球旅行時會引起日期的混亂，所以需要人為劃分日界線。

地理教學過程中，提供給學生的學習資料越豐富、越恰當，學生就能提取出越多的信息，總結出越多的規律，發現越多的問題，引發越多的思考，建構越完整的地理事物空間模型。數字星球系統以其獨特的三維立體展示的方式，使得平時學生難以完整想象、建構的地球動態空間模型真實地呈現在眼前，為進一步的知識建構奠定了基礎。

二、數字星球系統能滿足學生個性化的學習需求

“滿足學生不同的地理學習需要”是中學地理課程的基本理念。數字星球系統豐富的課程資源不僅能滿足地理課堂教學的需求，也為學生開展研究性學習、校本課程、興趣小組活動提供支持。在課余時間，地理教室可定時向學生開放，學生可以自行操作數字星球系統、大屏幕學生平板電腦、語音立體地形圖等設備，滿足學生探索自然奧秘、認識社會生活環境、掌握現代地理科學技術方法等不同學習需求。學生在學習與天文相關的地理知識時，亦可移去球幕，此時就從內投影模式切換到外投影模式，通過數字星球系統的轉換，將星空圖像投影到教室中間的穹頂上，并設定相應的旋轉方向和旋轉速度，逼真的模擬了浩瀚星空。利用數字星球系統呈現星空圖像，在多樣性和易操作性上，都大大優于傳統的星空儀，深受中學生天文愛好者的歡迎。

三、數字星球系統能提高學生地理信息素養

教育和教學不能“以昨天的技術去迎接明天的挑戰”。現在的學生是在信息時代成長起來的一代，是信息時代的原住民，他們的認知方法和行為模式已經大大不同于十年前、甚至五年前的學生。高中地理課程標準強調信息技術在地理學習中的應用，課程內容中也包含地理信息技術的應用。教師可以將全球的遙感圖片，通過數字星球系統的三維立體轉化技術，轉化為球面圖像，讓學生真切地感受到地理信息技術的發展對人類認識世界帶來的巨大幫助。學生登陸數字星球系統的資源中心（http：//lndlkcds.chinaedustar.com/），可以針對自己的學習需求下載相應的球面資源素材，也可對平面圖片按照一定規范進行加工后轉化成球面資源上傳到資源中心，實現交互式的信息交流。在進行地理學科學習的同時，也與現代先進信息技術的發展接軌，提高了學生的地理信息意識和能力。

四、數字星球系統讓學生擁有快樂、智慧的學習體驗

蘋果公司在過去幾年內取得巨大成功的原因有著重要一點：將用戶的體驗擺在至高無上的地位。學生在學習過程中的情緒體驗，將會對學生的學習結果產生重大的影響。數字星球系統通過將具有地理特色的信息技術有效地融合于地理的教學過程中，營造出一種學生能感知、能體驗的富有樂趣和享受感覺的信息化地理教學環境，激發學生內在的學習興趣與動機。數字星球系統的操作軟件“storyteller”功能模塊結構清晰、開放性強、易于操作。學生在使用過程中輕點鼠標就可控制球幕投影內容沿著經線方向或緯線方向轉動，調節轉動的速度和方向，還可以讓動畫重新播放和暫停播放。與蘋果數碼產品一樣，數字星球系統的日常使用不需要閱讀說明書，學生直接操作體驗一會兒就能熟練運用。體驗一種新的電子產品，對于處于青春期的學生有著很強的誘惑力，在數字星球系統平臺上學習，增強了學生學習地理的興趣，對改善學生的學習有著明顯的幫助。

五、反思和感悟

教師的教學方式和過程決定了教學設備和技術的選擇。反之，教學設備和技術的不斷發展改變了學生的認知方式，教師需要不斷調整教學策略和方法，以適應學生不斷發展的學習需求。中學地理教師在教學實踐過程中，應積極學習、接納先進的信息技術手段。在消化吸收先進信息技術的基礎上，充分發揮先進信息技術的優勢，在自己的教學主張的指引下，不斷探索信息技術與中學地理課程的深度整合，致力于改進學生的地理認知方式，提高地理教學的效益，為學生的地理學習減負提質，并努力實現幸福課堂、實現幸福教育。