概念可視化在中學地理教學中的探索

☆李露（安徽師范大學教育科學學院，安徽蕪湖　241000）

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概念可視化在中學地理教學中的探索

☆李露
（安徽師范大學教育科學學院，安徽蕪湖241000）

摘要：本文著重探討“學習可視化”中的“概念可視化”這一微觀層面。通過闡述可視化教學的理論基礎、比較常用可視化工具以及分析信息技術環境下的中學地理課堂現狀，探索使用多種知識可視化工具實現中學地理概念可視化教學的方法。

關鍵詞：概念可視化；可視化工具；地理教學

一、引言

知識可視化技術自面世至今已引起教育界的重大關注。與傳統的教學、學習過程相比，可視化學習具有實現隱性知識的顯性化、培養學習者創造性思維、促進學習者認知結構水平的提高等多種意義。[1]

多媒體設備被引入課堂，為知識的可視化提供了硬件基礎。知識可視化工具的作用是將復雜抽象的知識用圖形化的手段予以表現，幫助人們將大腦中零碎的想法整理連接，從而形成條理清晰的思維模式，以便于知識的表達、傳遞和創新。[2]本文將思維導圖、PowerPoint、Flash以及3ds Max這幾種知識可視化工具作為代表，通過對比其優缺點，探求如何在概念可視化教學中實現各類可視化工具利用的最優化。

二、教學中常用的可視化工具

(一)思維導圖

圖文并茂的思維導圖不僅是一種知識可視化的思維工具，還是一種將人腦放射性思考具體化的方法，整合到教學中，能有效使學生發散思維，促進創造性思考的同時，促進學習內容的系統化理解與掌握。[3]思維導圖具有中央圖像不可缺、圖形化、關鍵詞、多色彩、曲線化、個性化等特點。當前有很多優秀的思維導圖軟件，如MindManager、MindMapper、Inspiration、億圖圖示專家等。

思維導圖作為教學中最常用的工具之一，它很好地幫助知識網絡的構建，在學科復習中發揮很大作用。但很多教師在使用思維導圖時往往忽略了圖形和色彩的運用，只停留在很淺層次的知識可視化應用，并未真正實現知識可視化。

（二）PowerPPooiinntt

利用Microsoft PowerPoint（PPT），用戶不僅可以在投影儀或者計算機上進行演示，還可以在互聯網上召開面對面會議、遠程會議或在網上給觀眾展示演示文稿。PPT不僅可以實現紙介質知識的數字化轉換，而且可以嵌套視頻、內置動畫，將方法與過程活靈活現地呈現在學生面前，讓接受知識的過程更為直觀。

PPT是最容易上手和最常用的教學工具，但很多教師在使用的過程中只是做到了將黑板上板書的內容搬到投影屏幕上，并沒有對知識概念的構造過程進行可視化拆解，沒有突顯其優勢。由此造成很多學生對數字化教學產生了誤解，不僅對教學沒有幫助，還容易造成學生思考的惰性和注意力潰散。

（三）Adobe Fllaasshh

Flash是一種集動畫創作與應用程序開發于一身的創作軟件。設計人員和開發人員可創建演示文稿、應用程序和其它允許用戶交互的內容。Flash可以包含簡單的動畫、視頻內容、復雜演示文稿和應用程序以及介于它們之間的任何內容。

Flash的良好交互性能夠實現知識過程的虛擬構建，由此可以實現一些虛擬實驗操作。Flash優秀的繪圖和動畫能力可以讓抽象的知識概念更加直觀形象地展示。作為一款功能強大的二維軟件，Flash在更深的層次上實現了知識的可視化，對設計者亦有更高的技術要求。

（四）3ds Max

三維設計軟件應用于教學中屬于高級知識可視化工具。它與其它可視化工具相比，能以虛擬仿真的形式，全方位、立體化地表現相關知識點。

使用3ds Max輔助地理教學，有助于理解學科中的空間感、抽象性、綜合性。與二維設計軟件相比，它的優勢在于空間的表現能力，能在有限的多媒體環境中實現最大程度的知識可視化。在一些空間概念上，使用3dsMax建模并渲染立體圖，能夠實現清晰的表達。但3ds Max對使用者要求有更高的技術水平。

（五）可視化工具比較

對上述提及的可視化工具，本文從教學應用的角度對其功能、支持格式、特點、優勢、不足方面進行了簡單的比較和歸納（如表1）。

表1　可視化工具比較

通過上述對比，各種可視化工具軟件都具有不同的優缺點。合理地運用它們，將對實現概念可視化教學產生巨大的作用。如PowerPoint可作為教學的主線嵌入各種教學資源。使用MindManager可創建思維導圖圍繞特定主題知識進行闡述。而在需要空間想象的抽象知識概念上，可用Flash、3ds Max等二維、三維軟件進行演示。

三、概念可視化應用于中學地理教學的探索

(一)課程特點

地理學是一門研究地球表層自然要素、人文要素及其相互關系的科學，地理學本身具有綜合性、地域性、開放性、實踐性的特點。地理教學需要大量圖片和視頻來彌補課堂的不足，直觀、形象、可視化的講解能使地理教學事半功倍。

（二）教學現狀

1.觀念滯后

相比傳統的課堂，現今的中學地理教學已經較多地使用幻燈片、視音頻等工具。但實際上，中學地理教學可視化的觀念還是比較滯后的。多數教師認為，頻繁地使用PPT進行教學便做到了信息可視化教學，而學生卻絲毫沒有感受到使用該技術教學的優點。

2.模式單一

多媒體教學從最初利用圖片、標識、畫圖到后來使用投影機、放映機、電視機到現在以計算機、網絡為基礎的富媒體化，總體的趨勢越發多樣化和直觀化。以PPT為主，輔以音視頻，這便是目前的地理多媒體教學模式。很多教師只會從傳統的板書授課轉移到多媒體上，而沒有真正利用多媒體開展新的教學方式。

（三）設計原則

1.理論指導原則

概念可視化教學作為地理可視化教學中的一個重要分支，其課程的實施要遵循可視化教學的相關理論，不能盲目。一方面，教師需要有充足的理論素養，做到針對不同的內容結合適當的學習理論進行設計指導。

2.工具多樣化原則

學科的不同內容有其特殊性，單一的可視化工具并不能貫徹始終地發揮其作用。因此在實施概念可視化教學時，要盡可能針對課程中內容的不同，對課程中的不同部分，相應使用合適的知識可視化工具。例如：在課前，教師可布置問題，讓學生使用思維導圖工具進行預習。在授課階段，使用PPT、視頻、Flash等多種可視化工具分析疑難點。課后，用思維導圖構建知識網絡，加強學習效果。

3.內容設計合理化原則

概念可視化的教學設計雖然要務求使用多種工具，充分實現可視化的教學效果，但也應注意避免濫用可視化工具。概念可視化教學并不需要對全部的內容進行細致的可視化設計，應重點抓住疑難抽象的概念進行剖析，避免課堂過于累贅。

（四）教學模式

中學地理是集天文、人文、地學知識于一身的學科，具有較強的知識廣度和深度，概念可視化教學是與多媒體輔助教學的交互性、可控性、大容量性、靈活性等特點應運而生的，這恰好也符合了中學地理學科的教學需要。[4]

基于目前信息技術環境的地理課程現狀以及上述的教學設計原則，概念可視化的教學模式可概括為“提出問題-創設情景-教師引導-自主探究-得出結論-知識構建-達成目標”環節，具體流程如下圖1。

圖1　概念可視化教學模式

該模式結合了信息技術、地理學科、建構主義三方面的特點，在通過多媒體工具引導學生探究基礎充分實現概念可視化教學的要求。教師通過媒體展示教學目標，學生明確學習任務后，學生在教師創設的教學情景下自主探究。教師在這過程中通過多媒體引導學生得出結論，最后展示學習成果，并參與組織學生的知識網絡構建。當然，一個好的教學模式并不是一成不變、千篇一律的，它應可以根據實際的教學需要而作適當調整。在該宏觀模式下，還需注意以下幾個具體的實施要點。

1.抽象概念的可視化

概念可視化教學，顧名思義先要考慮從抽象、晦澀難懂的知識概念入手，運用多媒體技術，通過圖形、動畫、音頻等方式結合，將抽象概念可視化，令其直觀、易懂，以提高教學效果。[5]教師首先要明確教學目標，選擇需要進行概念可視化設計的知識點，然后根據整體教學流程，選擇合適的可視化表達方式進行設計與修訂。具體流程如圖2。

圖2　抽象概念可視化流程

2.結合可視化工具

可視化課堂是否等于使用PPT和思維導圖？這個問題困擾了很多師生。事實上，在實際的教學中，很多教師都是這么認為并開展相應實踐的。概念可視化教學應盡可能組合使用可視化工具，發揮各種教具的優點，讓學生更直接更多樣地接觸疑難概念知識。

例如：在高中地理必修一《山地的形成》這一課中，教師就可以采取以下方法：（1）用PPT作為板書引導，在其中插入阿爾卑斯山、喜馬拉雅山、華山、泰山、富士山的圖片讓學生觀察不同類型山地的特點；（2）使用Google Earth分別加載川東平行嶺谷、廬山、華山和富士山圖層，動態瀏覽皺褶山、斷塊山、火山這三類山脈的實景；（3）讓學生描述這三類地貌的特征，并試著分析其成因；（4）用動態映像資料演示各類地貌的成因及所屬地質構造類型；（5）使用PPT結合思維導圖總結皺褶山、斷塊山、火山三類概念知識點。

在這一教學過程中，以PPT為平臺，穿插了二維圖片、3D實景和動態視頻，并以思維導圖構建概念知識網絡。相較于傳統的以PPT為主的授課而言，通過組合使用可視化工具，不僅提高了學生學習的積極性，而且將抽象的地理概念變得直觀、清晰，便于學生分析和歸納，有效地提高教學的科學性和綜合性。[6]

3.課堂的全方位滲透

概念可視化教學的思想應貫穿整個課堂，而不是為了實施可視化教學而去做概念可視化教學。概念可視化教學的目的在于讓疑難、抽象的知識概念能夠清晰、直觀地展現在課堂，讓學生更輕松地接受這些知識，并能夠建立起清晰的知識網絡。而在教學環節的設計上，也要讓學生明白任務目標并展開探究，注重啟發式學習。

由此可見，概念可視化教學強調了從明確教學任務到教學過程再到知識構建的整個過程。因此，在實施的過程中要從全局性、整體性上思考，不應單單考慮到“課堂教學”這一部分，還要注重課前課后的銜接。

四、結束語

本文從知識可視化與現代課堂出發，闡述了地理概念可視化教學的概念，對較具代表性的不同類型可視化工具進行介紹與對比，并結合中學地理課堂展開探索。通過文獻研究發現當前地理教學應用方式單一、地理課堂信息技術觀念滯后、教學模式僵化的問題，提出了概念可視化教學的設計原則和教學模式，便于教師了解如何使用既有的信息技術進行概念可視化教學，為今后可視化學習的發展而試水。

參考文獻：

[1]朱良學.學習可視化的意義與內涵研究[J].軟件導刊(教育技術),2013,(05):86-87.

[2]鐘達.知識可視化及其教學應用[D].重慶:西南大學,2010.

[3]郭艷霞.基于思維導圖的教學模式研究[D].長沙:湖南師范大學, 2011.

[4]鄧珊珊.高中地理信息技術輔助教學軟件設計與開發[D].廣州:廣州大學,2011.

[5]黃鳳春,鄒琴,余曉峰,等.“信號與系統”課程教學中抽象概念的可視化探索[J].計算機教育,2009,(19):93-96.

[6]沈新榮.基于Google Earth理念下的高中地理可視化教學實踐——以人教版高中地理必修一“山地的形成”為例[J].地理教學, 2014,(13):18-20.

[編輯：莊豐源；實習編輯：阮士桂]

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7503（2016）09-0024-04