運用信息技術助力高效地理課堂實踐

課堂是實施素質教育的主陣地、主渠道，如何利用這一陣地落實“雙減”政策，達到減負增效目的，已成為教育工作者當前面臨的重大課題。《義務教育地理課程標準（2011年版）》指出，“在課程內容選擇、教學方式方法改革和教學評價中，要充分考慮現代信息技術的影響，為發展學生自主學習意識和能力創造適宜的環境”。因此，地理課堂教學中，教師要充分發揮信息技術的優勢，讓其為地理課堂教學賦能，更好推動地理學科核心素養的落實，培育學生成為全面發展的人。

一、利用增強現實地理沙盤，突破知識教學重難點

由于許多地理知識尤其是地形地貌知識來自宏觀世界，通過旅游等方式，學生雖可直接感知，但往往理解得并不深刻。而且，教師也無法將現實中的各種地形地貌搬進課堂，直觀地展示在學生眼前。根據學生對地理信息的感知方式，他們由語言感知到實地感知，感知的直觀性不斷加強，理解難度在下降。如果學生聽了別人對某地的介紹，再觀看相關錄像并親自考察，其感知程度會逐步深化，了解也會更加深刻。此時，AR技術的優勢就凸顯出來了。

增強現實（augmented reality，AR）地理沙盤是采用即時地形捕捉系統、影像識別、深度檢測等交互技術，在投影沙盤內進行高保真圖像數據和優化降噪處理，實時提供高質量的三維數據，再通過GPU運算處理程序，對操作對象的不同對頂點進行實時渲染，在不同的深度圖層中進行漸變過渡。它可以實現投影成像，并隨著沙堆高度的增加而逐漸呈現大陸架、海岸、陸地、湖泊、河流、山丘、雪山等地貌。

例如，“地形圖的判讀”是初中地理教學中的重難點知識。課堂上，教師可以讓學生利用AR地理沙盤堆積山體（如圖1），此時系統自動生成的山體各部位清晰可辨（如圖2），教師講解山體部等高線特征時則水到渠成（如圖3）。借助AR地理沙盤，學生在課堂上隨機創作，立體效果明顯，場景逼真、生動、直觀，能產生濃厚的學習興趣，并在愉悅的制作和欣賞過程中輕松突破地理學習重難點。

之后，基于相同內容，筆者采用地理掛圖的方式在平行班教學。由表1可知，利用AR地理沙盤技術，掌握較好以上程度的學生占學生總數的87%，使用地理掛圖掌握較好以上程度的學生占學生總數的27%。從兩組數據的比較中可以清楚地反映出AR地理沙盤技術在地理課堂上具有一定的優勢，可以更好地突出教學重點，突破教學難點。

二、利用虛擬現實技術，開展沉浸式教學

建構主義理論提倡在教師的指導下，以學生為中心，通過一定的情境，在他人（包括教師和學生）的幫助下，利用必要的學習資料，通過意義建構的方式獲得知識。虛擬現實（virtual reality，VR）技術則可以為學生提供一個接近真實的學習環境，依托虛景呈現教學內容，啟發學生通過現場觀察去探索世界，使學生的學習不受時間、空間限制，實時學習豐富多彩的地理知識。借助虛擬學習環境，學生通過高度參與互動、演練而提升技能，全面沉浸在學習之中，實現由“樂學”“好學”到“會學”“學會”的轉變。可見，VR創造的教學情境能有效地促進學生認知結構的形成，激發學生的學習興趣，促進教學優化。

例如，教學“中國地形”相關知識時，教師可以讓學生佩戴VR眼鏡，通過如身臨其境地站在內蒙古高原，聽著騰格爾演唱的《天堂》，思考自己的家鄉在什么地方、有何特點;或者是站在黃土高原，聽著《我家住在黃土高坡》、秦腔《二堂舍子》，思考這反映了黃土高原怎樣的風土民情，隱含著黃土高原怎樣的地形特征。

又如，通過VR技術，學生在學習地球公轉知識時，能更好地通過觀察掌握春分、夏至、秋分、冬至時太陽直射點和晝夜長短變化等（如圖4），更為直觀地理解相關知識。

教師通過VR創設教學情境，能夠讓學生沉浸在生動形象的教學活動中，樂于學習，不畏困難，勇于探究，善于思辨，嘗試創新，在解決地理實踐問題中提升學生的行動能力和意志品質。

三、充分利用人工智能，明曉學生認知起點，實現精準教學

2021年3月，教育部等六部門印發《義務教育質量評價指南》，提出要注重線上評價與線下評價相結合，建立縣域、學校、學生常態化評價網絡信息平臺及數據庫，同時提到教師要精準分析學情，因材施教，促進學生全面健康成長。

人工智能技術的快速發展，為課堂教學診斷帶來了新機遇。通過大數據技術，教師可實時收集課堂生成的學生數據，充分了解學生的學習情況、知識掌握程度、能力提升情況，并進行深層次的歸因分析，從而有針對性地調整教學計劃。

（一）借助智能課堂實時表情分析系統，提高學生聽課效率

筆者經常聽到其他教師說這樣的話：“這道題我都講八遍了，還有學生會錯！”教師課堂上辛勤付出，認真批改作業，為什么學生的成績還是不能提高呢？其實，很多教師忽視了這一重要問題：學生上課時認真聽講了嗎？他們聽懂了嗎？這時智能課堂實時表情分析系統（如圖5）就可以很好地發揮其優勢。它能夠從專注、疑惑、思考、喜悅、驚訝、理解六個維度對學生的課堂學習表情進行分析，實時獲取學生的聽課狀態，讓教師及時干預，提高學生聽課效率，共建高效課堂。

（二）借助智能閱卷系統精確引導，提高課堂教學效益

在學習中心教學中，教師的角色主要是學生學習的指導者和促進者，而不是講授者;教師的主要功能是引導學生能動參與學習活動，促進學生獨立完成學習過程。如何精確引導學生參與學習過程，智能閱卷系統能夠為教師精準教學提供方向。教師可以利用該系統提供的數據對學生的學習基礎進行精細分析，課堂上就可以精準點評和精當跟進。只有這樣，在教學過程中才能最大限度地發揚課堂民主，調動學生參與學習的積極性，讓學生愉快思考、主動探索、大膽質疑，敢于標新立異。這樣，課堂上的師生互動、生生互動和人機互動效益才能最大化，讓學生體驗到學習的愉快，更加積極學習。

總之，AR地理沙盤有助于教師突破教學難點。利用VR技術開展沉浸式教學有助于激發學生學習的興趣與好奇心，借助人工智能則能更好地明確學生的認知起點，實現精準教學。因此，教師要充分發揮信息技術優勢，讓其賦能課堂，提高教學效率，為落實“雙減”政策助力，培育學生地理學科核心素養，發展學生終身適用的關鍵能力與必備品格。

（作者系江蘇省常州市第二十四中學教師，高級教師）

責任編輯：孫建輝