[计算机辅助教学培养地理空间能力探讨]计算机辅助地理教学

时间：2019-04-15 03:14:44　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　地理空间能力是中学生地理素养的重要组成要素之一，与学生对地理问题的理解和地理学习成绩的提高有着密切的关系。但是，由于受教学思想、课程教材、教学方法等各方面条件的限制，中学生的地理空间能力比较薄弱。计算机技术的发展，可以为学生提供真实或模拟情境下的空间背景，补充学生由于缺乏空间经验造成地理空间能力低下的状况，为地理空间能力教学提供很好的技术支持。
　　一、计算机辅助教学设计与地理教学
　　计算机辅助教学是以多媒体计算机为核心，交互地综合处理文本、图形、图像、动画、音频、视频等多种媒体信息，并使这些信息建立逻辑连接，以协同表示出更丰富而复杂的信息。计算机信息技术的发展，带来了新的课堂教学工具，可以使学生在较短的时间内获得对问题的视觉化描述，发现解决地理问题的办法。多媒体计算机与地理学科教学整合成为现代地理教育研究的重要课题之一。
　　英国《国家地理课程》非常重视现代化技术的应用。在“教学目标”的举例部分以及“学习纲要”中，多次提到录像、计算机辅助教学软件、CD-ROM、互联网、数码相机等在地理教学中的应用，要求在教学中利用这些先进技术手段分析、处理地理资料与信息，综合概括地理模式与特征等。
　　日本强调培养学生灵活运用计算机、互联网等工具对地理事物进行全方位考察以及运用信息技术绘制国家、世界政区图的技能，从而培养总结、分析地理调查结果的能力和基本地理思维方式。
　　我国全日制义务教育地理课程标准指出：“构建基于现代信息技术的地理课程。在内容选择、教学方式方法改革和评价中，要充分考虑现代信息技术的影响，为发展学生自主学习意识和能力，创造适宜的环境。”普通高中地理课程标准在课程基本理念中指出：“强调信息技术在地理学习中的应用。充分考虑信息技术对地理教学的影响，营造有利于学生形成地理信息意识和能力的教学环境。”
　　由此可见，各国课程标准都突出现代信息技术和地理信息处理能力的目标，使用计算机及网络技术进行地理学习以及从各种来源获取有用的地理信息并学会处理和应用，是大多数地理课程目标的重要组成部分之一。
　　二、计算机辅助教学培养地理空间能力的优势
　　第一，地理空间认知过程视觉化。计算机辅助教学可以提供很好的环境，允许学生视觉化其认知过程。视觉化可以减少学生在处理三维任务过程中的困难，允许迅速改变视角和投影类型，提供逼真图像视觉吸引力。
　　第二，构建二维或三维地理空间模拟。如通过计算机辅助设计，可让学生“走进沙漠”、“进入太空”、“返回远古”、“潜入海底”，可以对地壳运动、大气环流、洋流等进行模拟，使学生在直接的空间感知中体验地理事物的形成和发展过程。
　　第三，直接演示地理空间关系。计算机辅助教学可以向学生提供各种方法指导，引导学生一步步学习和操作，可以对图形进行放大或缩小，或进行空间平移、翻折、旋转、变形、转换视角等操作。
　　第四，获取大量地理空间信息。计算机辅助教学能提供大量的文本、图片、照片、录像、地图等有吸引力的表征。如可向学生展现当地环境的照片，通过对图形布局研究和操作对这些图片进行抽象，可以顺利达到对空间概念转换的全面理解。
　　第五，提供多种空间表征手段。计算机辅助教学中，可以要求学生写出真实旅行的体验设计，用图片、地图或素描图表达自己的观点和看法，可提供表达空间和知识的多种方式。
　　三、典型案例——等高线地形图判读
　　等高线地形图是培养地理空间能力的重要载体之一。等高线地形图判读历来被认为是地理教学的难点，不仅涉及海拔、相对高度、山谷、山脊、鞍部等诸多地理空间概念，而且还要求学生理解用等高线的形式表示地形的起伏，即将立体转化为平面表示，还要学会等高线地形图的判读即是将平面图转化为立体形象。由于学生缺乏空间、立体概念和野外经验，因此抽象难懂。计算机辅助教学可以利用其空间化、视觉化、操作性和互动性等特征，帮助学生突出重点、突破难点，从而在学生理解掌握地形图的同时，提高学生的地理空间能力。
　　高度的判断、地形部位的辨识、剖面图的构建是理解地形图的几个重要方面，学生的困难来自不能理解由等高线二维表征所示的三维透视。运用计算机辅助教学手段，可以向学生提供四个片段的视频影像地形图，学生可以通过控制黑白图像的阴影量，将彩色的地形景观从一个视图旋转到另一个视图，提高和降低水位、横剖等高线图等操作，以理解等高线和间距所表征的高度变化。
　　第一步，显示一个简单的山地景观模型。包括山顶、山谷、山脊等通常阅读和理解地形图中常见的三个地形部位。通过计算机建立视觉影像以显示三维景观，学生可以通过阴影和光线变化，发现山顶、山谷、山脊的外观以及海拔点的高低。将二维景观和三维景观以相同的方向和大小同时显示在同一个屏幕中，学生通过阴影特征直接比较二维平面和三维立体图上的具体点和特征，发现等高线形状和地形特征之间的关系。
　　第二步，在屏幕上同时呈现彩色的二维平面图和三维立体图。可以纵横向旋转该视频影像，让学生从不同方位和视角观察等高线和地形景观之间的关系。通过拖拽鼠标，学生可以清晰、直观地观察到随着三维地形的变化，二维等高线是如何随之变化的。并根据两个影像的相应变化，探究二维等高线图与三维立体图的各部位景观的相互关联。在这一过程中，向学生提问与地形景观观察相关的、开放的讨论性问题。如根据所呈示的视频图形影像，现在你能想象这是什么地形？有哪些更详细的地形部位？各方向上坡度是否一样？
　　第三步，采用水浸方法显示三维可视化功能。学生可以通过在视频影像中点击和拖拽剪头，看到水位上升并平行于某一条等高线；也可以让学生在等高线上设定水位，观察水位与地形的相互作用。当学生改变水位，观察水位变化与等高线的关系时，要求他们思考并描述水是如何淹没该区域的？当水达到斜坡的某一高度时会形成什么格局？在进行了几个水浸地形图操作互动之后，要求小组用语言描述，随着时间的推移土地如何被淹没？
　　第四步，建立等高线景观剖面。将地形图和某两点间的剖面图视频影像同时呈现在一个屏幕上，当学生在左图中选择某一剖面线时，右屏中同时显示其景观剖面图。学生通过点击和上下拖拽改变剖面线，以观察、比较相应地形景观剖面图的变化。同时，学生可以按住鼠标沿着二维等高线图上的红线运行，并显示相对应的路径。这时，可以要求学生预测在每个路径下，山谷、山脊等的高程剖面将会呈现的状况。

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