3ds Max技術在高中生地理空間能力培養中的應用研究＊

朱學堯

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3ds Max技術在高中生地理空間能力培養中的應用研究＊

朱學堯

摘 要：地理空間能力是高中生地理學科能力的重要構成要素之一，但從目前狀況看，教師不重視對高中生進行地理空間能力的培養，造成高中生地理空間能力偏低的局面。研究發現，3ds Max技術能夠幫助高中生發展地理空間能力。地理空間能力的內涵及構成要素、3ds Max技術在培養高中生地理空間能力方面的優勢及使用建議，這些問題都值得深入探討。

關鍵詞：地理空間能力；3ds Max技術；抽象思維能力；觀察學習

高中生地理空間能力的高低直接影響其對地理原理的學習和地理問題的解決，地理空間能力是高中生地理學科能力的重要構成要素之一。但從目前狀況看，教師不重視對高中生進行地理空間能力的培養，更缺乏地理空間能力的教學策略和教學方法，教學效率較低；因此，容易錯失培養高中生地理空間能力的最佳時機，造成高中生地理空間能力偏低的局面。研究發現，3ds Max技術能夠幫助高中生發展其地理空間能力。那么，什么是地理空間能力？它由哪些要素構成？作為發展高中生地理空間能力的工具，3ds Max技術有哪些獨特的優勢？如何才能將3ds Max技術更好地應用到高中地理教學中？這些都是值得我們需要深入探討的問題。

一、地理空間能力的內涵及其構成要素

1.地理空間能力的內涵

王波兒認為，地理空間能力是對地理事物、地理現象的觀察、分析、綜合、比較、概括、抽象，從而在頭腦中形成它們的空間形象，進行空間位置判定，確定空間分布狀態，分析它們在空間上的聯系，比較它們的差異點和共同點等能力[1]。徐志梅和袁孝亭認為，地理空間能力是在地理空間認知的基礎上，認識自己賴以生存的地理環境的能力，包括分析、理解其中的諸事物和諸現象的相關位置、空間分布、相互關系，以及它們的變化和規律等方面的能力[2]。

雖然上述專家對地理空間能力所下的定義存在差異，但他們都認為地理空間能力是對地理事物或事象的判斷、分析能力。簡而言之，地理空間能力是指個體對地表上具有有機聯系的各個地理要素相互作用形成的地理空間或環境空間的感知、判斷、綜合分析、概括和評價的能力。

2.地理空間能力的構成要素

地理空間能力是由多種要素構成的一種復雜能力。于永德認為，地理空間思維能力、地理空間想象能力、地理空間定位能力、地理空間推理能力是組成地理空間能力的重要方面[3]。袁書琪認為，地理空間能力包括空間定位能力、空間信息收集、加工處理、存儲和提取的能力，空間思維能力等[4]。王啟軍將地理空間能力劃分為地理空間知覺能力、地理空間定位能力和地理空間想象能力[5]。

雖然上述專家在地理空間能力的構成要素的認識上存在差異，但他們都認為是由多要素構成的。筆者認為，地理空間能力的構成要素是：地理空間知覺能力、地理空間思維能力以及地理空間想象能力。地理空間知覺能力儲存了豐富的表象，它是地理空間能力的基礎；有了充足的地理空間知覺能力，高中生的地理空間想象能力就容易得到提高，同時也為促進高中生的地理空間思維能力奠定了基礎。

二、高中生地理空間能力不足的原因

1.抽象思維能力不足

抽象思維在高中地理學習中具有十分重要的作用，它不僅是高中生學好地理知識，培養各種學科能力的重要手段，又是他們提出地理問題、建立地理模型、獲得地理規律及解決地理問題的重要思維方式。根據皮亞杰在其經典著作《認識發生原理》中對人的發展所劃分的4個階段可知：高中生思維屬于形式運算階段(空間思維包含其中)。從理論上來講，高中階段學生的抽象思維能力的發展已經相當成熟了，然而事實遠非如此。對于高中生而言，具體形象的地理事物，他們容易理解和接受，而對于需要判斷和推理的地理原理和地理概念，他們就很難領悟和接受。高中生感知地理事物的特點是比較模糊的，往往只能觀察到一些孤立的地理現象，看不出地理事物之間的聯系和特點，對于地理上的時間和空間觀念也比較籠統和不精確。實際的研究實證表明，即使到了研究生階段，學生的形式運算能力還是明顯不足，還有待發展[6]。高中生地理空間抽象思維能力不足是其地理空間能力發展不足的原因之一。

2.缺乏直觀的觀察且指導方法有限

學習地理的方式有多種，而觀察學習是其中的一種。觀察學習分為注意過程、保持過程、生成過程、動機過程4個過程。所以學生如果要進行有效的觀察學習就必須要進行直觀的觀察，并掌握正確的觀察方法。地球運動是高中地理的重點和難點知識，學生感到很難學，原因是教師采用灌輸式的教學方法，只重視知識傳授，不重視對學生觀察能力的培養。教師沒有引導學生對地球繞太陽運動的過程進行直觀的觀察，更沒有指導學生如何觀察。而只是生硬地告知學生結論。這是高中生地理空間能力不足的又一原因。

3.空間素養缺乏

地理學主要研究地球表層地理事物的空間分布和空間結構，而且闡明地理事物的空間差異和空間聯系，并致力于揭示地理事物的空間運動、空間變化的規律[7]。空間性是地理學的重要特點。因此，培養高中生的空間素養是地理課程的應有之意。地理空間素養是學生在學習有關空間位置、空間分布、空間過程、空間格局、空間上的成因聯系等內容的過程中，在掌握地理空間知識和形成地理空間技能的基礎上，運用這些知識與技能是解決有關地理空間問題的內在素養[8]。然而，當前中學生地理空間素養整體水平偏低[9]，這是高中地理空間能力不足的又一主要原因。

三、3ds Max在高中生地理空間能力培養方面的優勢

《普通高中地理課程標準》在課程基本理念中指出：強調信息技術在地理學習中的應用。充分考慮信息技術對地理教學的影響，營造有利于學生形成地理信息意識和能力的教學環境[7]。現代信息技術的發展，特別是3ds Max軟件的開發，為高中生地理空間能力的培養提供了良好的技術支持。3ds Max全稱是3D Studio Max，是Autodesk公司開發的三維靜幀效果圖和三維多幀動畫制作軟件。它在高中生地理空間能力培養方面具有以下優勢。

1.提供多種類型的空間表征方式 使地理空間認知過程視覺化

3ds Max的三維動畫能形象直觀的演示地理空間變化和地理空間作用關系，能為學生地理空間推理提供生動的視覺心象[10]。使高中生視覺化地理空間認知過程，提高他們的地理空間表征能力，以減少他們在感知地理空間知識過程中的困難，

2.進行地理空間立體模擬 創設真實的地理空間情境

3ds Max提供了強大的空間三維的建模﹑環境效果和三維動畫制作技術真實模擬地理事物和地理過程，為地理教學提供了生動﹑豐富的教學情境[11]。通過模型的建立，可以將抽象的空間事物形象化、具體化，將靜態的空間事物動態化，以突出地理空間要素在時空上的變化，使高中生在直接的感知過程中體驗地理事物或現象的形成和發展過程。如可以通過3ds Max對地球自轉和公轉、大氣環流、大洋環流等進行模擬，使抽象的、無法感知的地理事物或現象具體化，有助于培養高中生的空間感知能力，從而加深對地理事物或現象的理解。

3.直接演示地理空間關系 形成正確的地理空間概念

3ds Max可以在教師的指導或計算機系統的提示下，讓學生學習如何對圖形進行放大或縮小，對空間事物進行變形、轉換視角、旋轉，等操作，以深入提示地理事物在空間上的內在聯系或本質特征，以達到對空間概念的正確而全面的理解和把握。所以，教師在利用3ds Max課件進行教學活動展開的時候要注意引導學生認知過程，使他們高效、快捷的對自己大腦中存儲的地理知識的圖解進行篩選形成心象地圖和地理概念知識[10]。

四、運用3ds Max培養高中生地理空間能力的建議

要使3ds Max在培養高中生地理空間能力方面起到應有的作用，還必須做好以下幾項工作。

1.提高地理教師運用3ds Max的技能

目前，3ds Max在高中地理教學中，特別是高中生地理空間能力培養方面的運用還不多，主要是由于三維軟件本身具有功能龐大、命令繁多的特點，所以教師需要對該項技術有較長時間的精力投入和反復嘗試[12]。

因此，要充分發揮3ds Max在培養高中生空間能力方面的作用就必須先對地理教師進行3ds Max軟件運用技能方面的培訓。然而，目前無論是職前還是職后都沒有在地理教師培訓中把3ds Max技術培訓納入培訓內容。所以，無論是職前還職后，都應該重視對地理教師進行3ds Max技能培訓，重點是對地理教師進行如何利用3ds Max制作各種模型、動畫、圖形等進行培訓，要把3ds Max運用技能和高中地理教學內容結合起來。

2.開發適合高中師生使用的3ds Max軟件

現有的3ds Max軟件都是為專門人員設計和使用的，多數3ds Max軟件不適合高中師生使用。所以應該組織3ds Max軟件開發專家對現有用戶界面進行簡化設計，以開發出適合高中師生使用的3ds Max軟件系統[13,14]。新開發的3ds Max軟件系統能夠根據高中師生的特點，具有易操作、易學習的特點，同時能夠提供更加直觀、形象的地理事物或現象，使其更加具有吸引力。

3.構建基于3ds Max技術的課堂學習模式

運用3ds Max技術對高中生進行地理空間能力的培養還需要課程的支持。因此，我們應該加強研究，3ds Max軟件開發專家與高中地理教師合作，開發出高質量、具有挑戰性、適合高中學生實際需要，基于3ds Max軟件的課堂學習模式。盡管3ds Max在培養高中生地理空間能力方面作用顯著，3ds Max也有強大的支持空間能力發展的工具存在，但是并沒有對基于3ds Max技術的、適合高中學生學習的課程及材料進行專門化的設計，以充分發展高中生的地理空間能力。因此，需要國家系統開發高中生地理空間能力標準，并且開發出基于3ds Max技術的課堂學習模式，使師生有更加明確的努力方向。

參考文獻

[1] 王波兒.地理空間能力立意下的地理高考命題研究[D].上海:上海師范大學,2010.

[2] 徐志梅,袁孝亭.美國地理課程標準中地理空間能力培養要求及啟示[J].外國中小學教育,2011(10):61-65,45.

[3] 于永德.高中生地理空間能力現狀分析及教學策略研究[D].長春:東北師范大學,2008.

[4] 袁書琪.地理教育學[M].北京:高等教育出版社.2001.

[5] 王啟軍.初中生地理空間能力性別差異研究[D].長春:東北師范大學,2008.

[6] 王幼俊.淺析對高中生地理空間思維能力“困窘”的干預[J].地理教學,2014(21):17-18.

[7] 中華人民共和國教育部.全日制普通高中地理課程標準:實驗[M].北京:北京師范大學出版社,2003.

[8] 韓金榮.基于中學生地理空間素養培育的GE運用策略研究[D].長春:東北師范大學,2009.

[9] 唐信其.基于GIS技術培養中學生地理空間素養的實踐研究[D].上海:華東師范大學,2014.

[10] 李春江.基于3ds Max的計算機三維技術輔助高中地理教學培養學生地理空間認知的應用研究[D].上海:華東師范大學,2011.

[11] 李代成,孫青.建構主義與3D MAX三維技術在中學地理教學中的融合[J].科教導刊(電子版),2015(1):42.

[12] 段戴平,曾會應.3D MAX技術在大學“結構化學”探究式教學中的應用[J].化學教育,2014(4):50-54.

[13] 徐強強,朱怡娟,張超.高中生地理空間思維能力“困窘”的干預[J].現代教育科學,2014(6):137-138.

[14] 徐志梅.中學生地理空間能力及其培養研究[D].長春:東北師范大學,2011.

作者信息

朱學堯，碩士，中教高級。江蘇省江陰高級中學，214443

*基金項目：本文系江蘇省現代教育技術研究2015年度立項課題階段性研究成果(編號：2015-R-40952)。