數字化地理實驗室在教學中的作用

周 雷

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數字化地理實驗室在教學中的作用

周 雷

摘要：數字化地理實驗室正在逐漸普及，其在教學中的作用也日益顯現。淺議數字化地理實驗室在教學中的作用。

關鍵詞：數字化地理實驗室；地理教學

數字化地理實驗室以“數字化”為主導，以“數字星球系統”為核心，配以高性能專用計算機、可移動數字星球展示臺，輔以平面投影儀及幕布和觸摸一體機，室內天象演示穹頂，可替換式燈箱教學掛圖、語音立體音響、地形圖等信息化設備和教具，兼有教室、實踐活動室、資料室、展覽室的功能。為地理觀測、地理觀察、地理演示、地理實驗和制作等實踐與應用提供條件和操作工具，是地理教學的專用教室。它還應包括教學演示區、教具陳列區、地理信息展示區、地理習作展示區和以“數字星球系統”為核心的地理信息技術活動區。它具有多媒體、網絡化、大容量、平臺性、可操作等特點。有豐富的視聽資源和手段，能保證信息及時更新，最新成果進入課堂，也可根據教學和學習的需要呈現不同的主題，可以做到“媒體隨選”(media-on-demand)。

在21世紀，信息技術作為認知工具的整合必將在地理教學中占有重要地位，以數字化、信息化帶動教育現代化。利用數字地理實驗室的儀器設備、多媒體平臺、數字星球系統等將地理事物和現象及其變化過程表現出來，具有很強的直觀性、實踐性、探究性。利用數字化地理實驗室，可探索新型的教學模式，充分發揮學生的主體地位和教師的主導作用，改變學生單純接受、被動學習的狀態，建立和形成能充分發揮學生主體性的學習方式，進行探究學習與合作學習。

一、建設數字化地理實驗室 順應高中地理課程的改革與發展

《高中地理課程標準》強調，地理課程資源是有利于地理課程目標實現的所有因素與條件的總和。依據課程資源內涵和地理學科特點，地理教學設備設施(包括地理教學器材、標本、圖件、模型及地理學習場所等)是其重要的內容之一。

從課程設置來講，地理課程在必修和選修模塊都安排了地理信息技術的內容。地理教學內容涉及的范圍十分廣泛：從我們居住的地球到廣袤的宇宙空間；從尚無人類的地質年代到文明繁榮的當今社會。地理教學內容具有空間跨度大和時間沿序長的特點，許多教學內容具有“不可預測”和“不可見”性。但學生對地理的認識主要局限于課本，不能真正理解地理事物的發生發展規律，更不能領悟地理信息技術的工作原理知識，尤其是對較前沿的地理信息技術(如：遙感、全球定位系統等)地理信息系統的認知缺失。因此，建設數字化地理實驗室，營造符合學生認知規律的學習環境，創設教學情境是很有必要的。

在數字地理實驗室中開展各種活動，有利于對學生的情感、態度等非智力因素和價值觀等人格因素的培養和熏陶，有利于發展學生思維和培養學生能力，使學生形成良好的個性品質和人格魅力。

二、依托數字化地理實驗室 促進教學理念的轉變

教學活動是師生的雙邊活動，教與學是互動且不可分割的過程。傳統的教學模式以教師為中心，教學中主要以注入式、教導式為主，學生被動接受，制約了教師與學生的雙方思維，有悖于新課程教學的觀念。

教師可在數字地理實驗室中開展教學活動發揮組織者和指導者的作用，最大限度地利用學生的潛能進行有差異的教學，給所有學生提供思考、探究、創造的機會，讓每位學生在學習的過程中，對信息進行有效的加工，成為知識意義的主動建構者。

例如，在數字地理實驗室利用3S、Google地球、3D技術、數字地球等計算機開發出的模擬地形，可當堂演示各種地貌類型的形成、發展變化過程及對應的計算機制圖全過程。在學習“黃土高原水土流失”時，教師可設問：黃土高原是怎樣形成的？為什么會形成千溝萬壑的地表形態？水土流失有哪些影響？應該如何整治？學生一邊觀看多媒體的演示，一邊根據教師提出問題思考探究。在此教學過程中，教師利用現代技術手段創設了問題情境，用親切和藹的語言營造民主的氛圍，鼓勵積極探究，對學生的探索行為做出積極評價，指導冷靜分析、反思、總結。而學生與生俱來的好奇心和“問題意識”在教師設問的激發下充分表現出來，或積極思考，或相互探究，大膽表述自己的觀點，從被動地知識接受者轉為知識的共建者，提高了學習的積極性和主動性。

再如，有些知識教師難以講清，學生無法掌握。依托數字化地理實驗室里的計算機模擬，創設地理“情境”，省時省力是其他教學手段無法比擬的。同時，在師生之間、學生之間展開地理“協作”和“對話”，更好地構建地理“意義”，即體現建構主義的四大學習環境，實現地理教學模式的改變，使教師的主導地位和學生的主體地位都到充分發揮。

三、利用數字化地理實驗室 發揮現代地理信息技術的作用

以“數字化”為主導的數字化地理實驗室，突破時間與空間的限制。多媒體和網絡技術特別是互聯網技術介入地理教學活動后，其超文本閱讀、大信息量、交互性強、儲存量大、集圖文、聲動一體的多種媒體刺激的特點，極大地豐富了地理教學活動，為學生提供了更多高質量的、可兼顧日常教學和學生探究學習的需要，也可更新的科學信息，及時地將最新地理科技成果納入到教學之中。

在數字化地理實驗室，學生可接觸與操作常規地理教學儀器和設備；學會運用數字立體地形、環幕示教系統和數字星球系統定位獲取人、區域和環境的信息；學會選擇和使用間接證據——衛星遙感影像和其他資料(儀器、模型、標本等)進行探究學習；學習使用現代地理信息技術獲取空間動態變化信息，初步運用3S技術呈現、處理、構建和分析地理數據；創建虛擬真實的三維地理空間環境，分析地理問題。

例如，地球運動及其產生的地理現象一直是教學中的難點。以往教學中，用手電筒光當作太陽光照射地球儀來模擬晝夜現象，或用三球儀、PPT演示地球的運動及其產生的地理意義，學生都很難理解。運用數字星球儀以后，它立體的、動態的、多角度、大信息量的直觀展示方式，豐富了學生的空間想象力，能平視也還能仰視穹頂，觀察以極點為圓心的地理現象的變化。配合教師的講解，通過觀察、演示、思考、計算等活動，學生很容易突破難點。

再如，在分析“地球上火山地震帶分布”時，利用旋轉的數字星球儀，首先出現由一塊大陸形成當今世界海陸分布的過程(大陸漂移)。接著呈現全球的分層設色地形圖、全球六大板塊圖、海底擴張圖，動畫演示板塊的張裂和碰撞擠壓、海底擴張和消亡，海岸山脈、島弧鏈、海溝的形成過程(在畫面出現的同時，伴有火山爆發、山崩地裂、海浪翻滾等音響效果)。學生在教師的啟發下得出結論：全球地震火山帶分布在環太平洋和地中海——喜馬拉雅山脈。此教學過程，充分利用了數字星球系統、地理信息系統和音響等多媒體，學生有穿越時空、身臨其境的感受，在觀察、思考的過程中，理解地理現象或事物的形成原因和分布規律。

四、使用數字化地理實驗室 提高學生的學習能力

地理課程改革倡導學習方式的多樣性，尤其注重培養學生的地理能力。依托數字化地理實驗室，在富有多樣性、選擇性、生成性、開放性的地理教學環境中，教師可以借助先進的教學設備和現代技術創設互動的課堂氛圍，以形式多樣的教學方式對學生陌生的地理知識加以展示，或讓學生親自參與，動手實驗，在玩中學、做中學、探究中學、合作中學，實現學習方式的多樣化，提高自主學習的能力。

當今世界，全球性人口、資源、環境與發展問題日益突出。火山噴發、地震、海嘯、旱澇、沙塵暴、霧霾及各種污染環境、破壞生態等地理現象不斷發生，嚴重威脅著人類的生存與可持續發展。地理科學在解決這些問題上顯示出巨大優勢，中學地理教育的價值就體現在能提高學生的地理素養，以應對將來出現的困難和挑戰。

滄海桑田，時移世易。許多地理事物的發生發展規律具有宏觀性、抽象性、復雜性等特點，超出了學生的感知范圍，讓學生難以想象和理解。俗話說“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”。教師要幫助學生親歷探究過程，要尊重學生學習過程的獨特體驗，對學生的獨特感受和體驗要加以鼓勵，學習“生活中的地理”，以培養學生的地理能力，提高地理素養。

例如，地理信息系統在我國發展很快，并且由于地理信息運用的普適性，使得其應用早已突破了地學研究的領域。在城市規劃的城市設施管理、道路交通、道路交通、商業網點布局道路交通等行業都有了成功的應用實例。在數字地理實驗室，利用GIS結合傳統的活動方法，組織學生開展了“我們身邊的商業”研究活動。學生4～5人為一組，自選主題包括：南京主要商業中心分布、地鐵建設對商業中心的影響、湖南路商業街衰落的原因分析、夫子廟景區如何配套商業網點、河西商業中心的建設對新街口商業區的影響、如何在學校附近開店、便利店和倉儲超市的布局差異。

在學生完成研究活動的過程中，所必須考慮的商業網點的分布、道路交通狀況、居民地分布情況以及住房價格的高低等信息，正是地理信息系統存儲、管理和分析的對象。因此，學生必然會利用GIS進行分析研究。同時，學生自選研究項目、查找資料、調查訪問、繪制地圖、撰寫研究報告、匯報展示研究成果的過程都是親歷探究體驗的過程。

因此，充分利用數字地理實驗室開展教學和實踐活動，在活動中可培養學生以下能力與意識。

(1)培養獨立發現問題、提出問題的能力和問題意識。

(2)培養主動獲取信息、處理信息的能力和信息意識。

(3)培養獨立思考、解決問題的能力和研究意識。

(4)培養創造思維、動手實踐的能力和創新意識。

(5)培養合作探究的能力和群體意識。

五、結束語

數字化地理實驗室在教學中的作用日益顯現。學校應把在數字地理實驗室開展的活動，納入全年的教科研計劃、教學計劃、統籌考慮，強調在地理教學和活動中充分應用；同時為教師創造條件，提供培訓、公開課、講座等機會，鼓勵開展課題研究；教師要加強學習，熟練操作各種儀器設備，相互合作、資源共享，不斷補充和開發新的教學資源，豐富和發展實驗室的內涵。

參考文獻

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[2] 南星輝,王旭霞.蘭州市信息化地理專用教室的建設與使用研究[J].甘肅教育,2015(8):28-29.

作者信息周雷，本科，中教高級。南京市田家炳高級中學，210037