GPS技術改進初中科學“等高線”教學的設計

邵文格 陳秉初

【摘要】GPS又稱全球衛星定位系統，被廣泛運用于現代生活中。本文論述了原有教材中建構“等高線”這一概念的不足和將GPS技術應用于“等高線”教學的具體做法與優點，以期促進信息技術與初中科學教學的整合，提高課堂教學的有效性。

【關鍵詞】GPS技術 “等高線 教學 初中科學

【中圖分類號】G65 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2015）07-0164-02

科學課程是一門綜合性的科學課程，其基本理念要求科學課程要反映當代科學成果[1]。在教學過程中要關注科學、技術與社會的發展，是初中科學課程的基本任務之一。在信息技術高速發展的今天，使計算機輔助教學成為趨勢。計算機輔助教學具有以下特點：形象生動，易于激發學生學習興趣；形象直觀，突破教學難點；人性交互，實現個性化學習；模擬示范，優化輔導效率[2]。在我國2013年頒布的《普通高中地理課程標準》中就提出要介紹GIS，GPS和RS的知識。近些年在高中，對引入GIS到地理課程已經有了一定的嘗試和研究，而在初中科學教學中，對這三個技術的引入和應用還比較少。

初中科學課程中，“等高線”是一個具有一定抽象性的新概念。根據皮亞杰的認知發展理論，初一學生的思維正處于具體形象思維向抽象邏輯思維過渡的階段，空間觀念較弱，對學習等高線這一新概念具有一定困難性。如何轉變抽象概念的學習方式，提高課堂教學中直觀性、形象性，是幫助學生，建構“等高線”這一科學概念，是本堂課的教學重點和難點。本文介紹將GPS技術引入“等高線”概念的課堂教學中的教學設計，在教學過程中有效地使用信息技術輔助教學，優化課堂教學。

一、教材中“等高線”內容的設計

浙教版七年級上冊科學第三章第七節，在講解如何制作等高線地形圖時，舉了珠穆朗瑪峰的例子，并讓學生思考用什么方法把山峰表示在地圖上。接著讓學生用橡皮泥，馬鈴薯或者其他材料做一個山峰，并在山峰的不同高度按一定的高度差依次畫上等高線，將山峰放在白紙上，讓學生俯視山峰，觀察等高線，并嘗試把等高線畫到白紙上。最后再講解等高線地形圖制作的原理。

學生在山峰上制作等高線是對書中活動步驟的機械模仿操作，并不能很好地理解等高線這一概念的意義。教材的做法忽略了學生思維的轉化過程，對學生空間思維的要求較高，要求學生思維進行一個三維到二維的直接轉化。書本中的活動讓學生直接俯視山峰上的等高線并將等高線畫在白紙上，難度較大，大部分學生畫不出等高線地形圖，容易讓學生喪失學習興趣，影響知識點的落實。同時，學生對珠穆朗瑪山的了解多來自書本，沒有直接的體驗，不容易引起興趣。

二、GPS技術的引入

將GPS技術引入課堂，進行課堂改進，能較好地解決上述問題。具體做法如下：

在備課時，用GPS（樂圖軟件）輸入所想要的地方進行搜索，選取學校附近的一座山，并在圖層選項中選擇衛星圖，制作所選地方衛星圖并保存作為圖1。在圖層中選擇等高線圖層和衛星圖，制作所選取地方的等高線衛星圖，保存為圖2。在樂圖軟件圖層選項中選擇等高線圖層和地形圖，制作等高線地形圖保存為圖3。

在上課時，教師先用PPT向同學們呈現圖1，先安排一個“猜一猜”的活動，作為課堂教學的導課環節。隨著教師將衛星圖片慢慢放大，學生從一張“陌生圖片”中逐漸發現圖中的學校位置，以及學校邊上的小山。當學生看到自己生活環境與平時非常熟悉的附近的山的衛星圖，很容易引起學生的關注。這時教師點明本節課的學習任務——“等高線”，即如何用圖示來表示自然界中地形地貌，從而激發內在的學習動機。

接著呈現圖2，學生看到山上畫著一圈圈的線，必然會感覺到好奇，能聯想到一系列“為什么山上會有線”，“這個線是什么”，“畫這個線有什么作用”等一系列的疑問，能很好地激發學生的好奇心和求知欲。接下來教師運用圖2，講解“等高線”和“等高距”的概念，學生便能在原有的感性認知上比較容易地建構 “等高線”這一概念，同時體驗科學探究的思維方法，使學生能獲得一種新的視角科學地去看待自己賴以生存的地理環境。

隨后呈示圖3，學生能發現圖3就是去掉“山”只留下“線”的圖2，學生容易產生“是怎么樣把山上的線畫到圖上的呢”和“把山去掉只留下線有什么用呢”，“這個圖叫什么名字呢”等疑問，這時，教師結合教材等高線的繪制原理給學生講解等高線圖的概念和繪制原理，完成了從事物圖片到圖示的科學轉變，體驗科學探究的樂趣。

最后，介紹“等高線”在社會活動、生產實踐和生活中應用的一些具體事例來拓展學生的視野，完成概念的遷移，體驗科學探究中的演繹法。

圖1 松門鎮中學附近衛星圖

圖2 松門鎮中學附近等高線衛星圖

圖3 松門鎮中學附近等高線圖

本文采用了樂圖軟件（GPS技術），展示等高線繪制過程，這種做法主要有以下優點1.這三幅圖所創設的地理情境具有強烈的趣味性和感染性，能使學生在一個和諧自由的氛圍中學習并能在學習過程中改變學生直觀感性地看待地理空間。2.教師在課堂中通過圖片的逐步呈現，能提供給學生豐富的感性材料，不斷激發學生的好奇心和求知欲，能延長學生的注意時間，使學生得到清晰準確的感知，啟發學生的思考步步深入，使學生由感性認知跨越到理性認知，進行新知識的理解與建構，符合學生的認知規律，也符合教師為主導學生為主體的教學理念。3.同時GPS技術建構的二維，三維空間，使學生空間認知過程可視化，使原本抽象的“等高線”概念形象化，降低了學生二維，三維思維轉化之間的困難，具有強烈的直觀性，使學生在腦海中形成一個形象的等高線地形圖繪制過程，不僅使“等高線”這一知識點得到很好的落實，對發展學生的地理空間能力有很大的促進作用。

初中科學課程旨在提高學生科學素養，在信息技術快速發展的今天，應用現代信息技術能更加直觀和有效地幫助學生進行科學概念的建構，突破教學難點，提高教學質量。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國教育部制定.初中科學課程標準[M].北京： 北京師范大學出版社，2012.

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