信息技術(shù)助力地理教學(xué)核心任務(wù)突破

張永華 劉麗

摘要： 信息技術(shù)具有直觀性、動態(tài)性、時效性，地理學(xué)習(xí)強調(diào)時空特征，對學(xué)生的區(qū)域認知和綜合思維等能力要求較高，因此，凸顯現(xiàn)代信息技術(shù)優(yōu)勢，實現(xiàn)與信息技術(shù)的深度融合，應(yīng)是地理教學(xué)的重要發(fā)展趨勢。基于地理學(xué)科視角，探索天氣形勢圖中多要素對“7·20”鄭州特大暴雨形成作用時，可將現(xiàn)代信息技術(shù)運用于資料收集與處理、問題提出與呈現(xiàn)、核心任務(wù)突破與目標達成、學(xué)習(xí)效果診斷與評價等方面，關(guān)注地理現(xiàn)象動態(tài)發(fā)展與學(xué)生認知形成的過程，提高學(xué)生核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：信息技術(shù)；地理教學(xué)；深度融合；核心素養(yǎng)；成因探究

《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》提出，要深化信息技術(shù)應(yīng)用，為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的開放空間，促進地理學(xué)習(xí)的拓展和深入。因此，探究現(xiàn)代信息技術(shù)與地理教學(xué)深度融合的方式和途徑，促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的發(fā)生及核心素養(yǎng)的培養(yǎng)顯得尤為重要。本文基于地理學(xué)科視角，結(jié)合“7·20”鄭州特大暴雨事件，借助信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，探索暴雨成因，探討應(yīng)用信息技術(shù)突破教學(xué)核心任務(wù)的方式，從而加強學(xué)生的區(qū)域認知能力，提升綜合分析水平。

一、借助現(xiàn)代信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，明確核心任務(wù)

多媒體視頻是教師教學(xué)中應(yīng)用較廣泛的現(xiàn)代信息技術(shù)，它具有形象直觀、信息豐富的優(yōu)點，能夠助力教師創(chuàng)設(shè)生動的教學(xué)情境，活躍課堂氣氛。同時，它還能豐富教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)方法，拓寬學(xué)生視野，化抽象為具體，促進教學(xué)重難點的突破，對提高教學(xué)效果、達成素養(yǎng)目標具有十分重要的作用和意義[1]。

2021年7月20日，“河南大雨”“鄭州地鐵4號線成水簾洞”等多個話題成為網(wǎng)絡(luò)熱搜。這一事件也得到了很多學(xué)生的關(guān)心與關(guān)注，但他們的認知多停留在表面。由于本次特大暴雨是突發(fā)的降水過程，具有降雨強度大、持續(xù)時間長、累積雨量大、極端性突出等特點，它的形成原因錯綜復(fù)雜。盡管學(xué)生已經(jīng)具備相關(guān)的理論知識，但在面對真實、復(fù)雜情境下的地理現(xiàn)象時，調(diào)用已學(xué)知識，解讀天氣形勢圖中各要素對暴雨形成的作用，形成綜合的過程性思維能力，仍具有很大的挑戰(zhàn)性。

為了讓學(xué)生更系統(tǒng)地了解“7·20”鄭州特大暴雨情況，深刻理解天氣形勢圖中各要素對暴雨形成的作用，筆者借助互聯(lián)網(wǎng)收集了關(guān)于“7·20”鄭州特大暴雨這一事件的視頻，既有現(xiàn)場記者實拍報道，又有親歷者的街拍實錄。為了激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，加深學(xué)生對暴雨形成原因的認識，筆者在課堂上播放了這些視頻，以直觀形象的方式再現(xiàn)當(dāng)時場景。視頻中，特大暴雨造成的道路、車輛被淹，地鐵積水，人員被困及消防員快速救援等場景，給學(xué)生帶來了強烈的視覺與情感沖擊，讓學(xué)生深深感受到自然的威力和人們遭受的困境。鑒于此，在學(xué)生觀看完視頻后，筆者順勢提出本課要解決的核心問題：為什么此次暴雨降水強度如此之大？聚焦目標，明確需要完成的核心教學(xué)任務(wù)：“7·20”鄭州特大暴雨的形成原因。

二、適切運用信息技術(shù)，助力教學(xué)難點突破

本課的教學(xué)目標是讓學(xué)生學(xué)會運用天氣形勢圖、地形圖等，結(jié)合所學(xué)知識分析鄭州特大暴雨形成原因，用綜合的、動態(tài)的視角分析問題。為完成教學(xué)任務(wù)，達成教學(xué)目標，筆者在課堂上運用多種信息技術(shù)，借助其直觀、動態(tài)、形象的優(yōu)勢，幫助學(xué)生掃除學(xué)習(xí)障礙，突破核心任務(wù)難點，形成體系化、結(jié)構(gòu)化的思維結(jié)構(gòu)，提升綜合思維能力。

（一）處理情境素材，讓學(xué)生的學(xué)習(xí)探究更有針對性

基于教學(xué)目標，筆者搜索了中央氣象臺官網(wǎng)中提供的我國近地面天氣形勢圖（每天8幅，每3小時發(fā)布一次），引導(dǎo)學(xué)生動態(tài)研究天氣系統(tǒng)的發(fā)展過程及其影響。由于鄭州特大暴雨強降雨時段集中在7月20日17時（小時降雨量達到201.9 mm），為此，筆者選取14時近地面天氣形勢圖和河南省地理信息服務(wù)平臺上的河南省地形圖（如圖1），引導(dǎo)學(xué)生思考天氣系統(tǒng)變化對暴雨形成的影響。

圖1中的內(nèi)容豐富，但存在較多冗余信息，對學(xué)生的學(xué)習(xí)存在很強的干擾性。這時，教師運用PS技術(shù)進行圖形處理，刪除天氣系統(tǒng)圖中的溫度、露點、等濕線等，重點保留等壓線、常見天氣系統(tǒng)符號等重要信息，同時刪除河南省地形圖中的部分城市及周邊鄰省，保留省內(nèi)部分城市及重要山脈名稱，處理效果如圖2所示。與圖1比較，不難發(fā)現(xiàn)，處理后的圖像簡潔明快，有助于提高學(xué)生的讀圖效率，支持學(xué)生快速找到關(guān)鍵信息，助力核心任務(wù)的突破。同時，簡化信息后的天氣形勢圖和河南省地形圖，也為學(xué)生進階式的深度思考與分析提供了更大的探究空間，利于開放性思維的形成。

（二）運用智能交互技術(shù)，助力核心任務(wù)完成

課堂的主體是學(xué)生，核心任務(wù)解決也是學(xué)生思維發(fā)展以及核心素養(yǎng)培養(yǎng)的過程。本課教學(xué)的核心任務(wù)是運用信息技術(shù)處理后的我國近地面天氣形勢圖和地形圖分析“7·20”鄭州特大暴雨的形成原因。教學(xué)中，筆者發(fā)現(xiàn)，學(xué)生在以下方面存在理解困難：（1）難以建立特大暴雨這一天氣現(xiàn)象與臺風(fēng)、副熱帶高壓的聯(lián)系。根據(jù)已學(xué)基本原理，臺風(fēng)主要形成于中低緯的熱帶洋面上，對我國東南沿海影響較大，而高壓控制下的天氣是晴朗的，很難發(fā)現(xiàn)它與鄭州暴雨有什么關(guān)系。（2）缺乏在天氣形勢圖上尋找副熱帶高壓的主觀意識，在天氣形勢圖上確認高壓位置及影響也存在一定的困難。（3）難以構(gòu)建臺風(fēng)、副熱帶高壓、夏季風(fēng)、地形等多要素綜合的思維結(jié)構(gòu)，尤其是對動態(tài)發(fā)展的過程性存在認知難度。教學(xué)中，筆者利用智能交互系統(tǒng)，引導(dǎo)學(xué)生建立臺風(fēng)與暴雨之間的關(guān)聯(lián)。

在合作探究中，學(xué)生發(fā)現(xiàn)了海洋中的臺風(fēng)，但普遍存在疑問：它距鄭州近1000千米，對本次特大暴雨有什么影響呢？針對這一生成性問題，筆者引導(dǎo)學(xué)生繪制了鄭州與臺風(fēng)附近的風(fēng)向，思考臺風(fēng)與鄭州暴雨之間的關(guān)系。借助智能交互系統(tǒng)，各小組學(xué)生展示本組成果，組間交流評價。智能交互系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠讓教師及時發(fā)現(xiàn)學(xué)生的困惑，調(diào)整教學(xué)策略，適時點撥，加強生生、師生之間的互動。

通過合作探究活動，學(xué)生對臺風(fēng)在此次特大暴雨中的作用有了初步認知。為了進一步增強學(xué)生的直觀感受，筆者運用全球天氣可視化模擬網(wǎng)這一功能強大的全球天氣可視化在線軟件（如圖3），實現(xiàn)全球風(fēng)向、風(fēng)速模擬、海洋流動可視化，即時動態(tài)觀察全球天氣。觀看7月20日我國近地面風(fēng)場和水汽的動態(tài)視頻，學(xué)生能夠直觀地看到臺風(fēng)向鄭州輸送大量水汽的動態(tài)過程。

這時，學(xué)生又產(chǎn)生了這樣的疑問：鄭州特大暴雨持續(xù)一周，臺風(fēng)為何能長時間提供水汽，它不移動嗎？結(jié)合學(xué)生繪制的風(fēng)向圖，再次播放相關(guān)視頻，部分學(xué)生發(fā)現(xiàn)是因為北部氣壓較高（即副熱帶高壓），阻擋了臺風(fēng)北上，因此在臺風(fēng)和副熱帶高壓之間形成一個通風(fēng)廊道，夏季風(fēng)裹挾大量水汽并將其輸送至鄭州，而此次特大暴雨提供了持續(xù)充沛的水汽來源。可見，副熱帶高壓的位置偏北奠定了大氣環(huán)流形成的基礎(chǔ)。

之后，筆者多次播放視頻，讓學(xué)生在重復(fù)觀看時加深對臺風(fēng)在本次特大暴雨形成中作用的認知。通過動態(tài)演示，學(xué)生不僅能夠主動發(fā)現(xiàn)問題，而且能夠在教師的指導(dǎo)下自主解決問題，生成更深層次的問題，明確臺風(fēng)以及副熱帶高壓的位置對暴雨形成的重要作用，突破教學(xué)難點。

最后，借助智能交互系統(tǒng)的展示功能，學(xué)生呈現(xiàn)了自己的手繪圖，并進行詳細講解。知識結(jié)構(gòu)和語言表達均顯現(xiàn)出學(xué)生對教學(xué)核心問題的思考。同時，學(xué)生也能清晰地看到其他同學(xué)的手繪圖，給予肯定或提出疑問。這大大增強了課堂教學(xué)的直觀性和交互性。

綜合運用多種現(xiàn)代信息技術(shù)探究鄭州特大暴雨形成原因，能夠讓學(xué)生在較短的時間內(nèi)將復(fù)雜、真實情境下地理現(xiàn)象的發(fā)生過程分析透徹，顯著提升學(xué)生的區(qū)域認知尤其是綜合思維能力。

三、信息技術(shù)助力精準評價，體現(xiàn)教—學(xué)—評一致性

教學(xué)評價是檢驗學(xué)生核心素養(yǎng)目標達成效果的重要環(huán)節(jié)，本部分采用過程性評價和終結(jié)性評價相結(jié)合的方式。其中，進行過程性評價時，筆者設(shè)計了多維度的評價指標體系（見表1），指向核心素養(yǎng)。

終結(jié)性評價以測試情況評定學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和教學(xué)質(zhì)量，這樣易于量化。由于“7·20”鄭州特大暴雨是真實、復(fù)雜的地理現(xiàn)象且是熱點事件，與此相關(guān)的測試題出現(xiàn)頻次較高，考查的知識和能力涉及大氣、水循環(huán)、地形特征描述、地理信息技術(shù)應(yīng)用等。教師以一組選擇題為例，讓學(xué)生基于7月20日我國近地面天氣形勢圖判斷甲和乙兩地風(fēng)向、氣壓、氣流情況，并得出鄭州特大暴雨形成的主要原因。之后，借助學(xué)校閱卷系統(tǒng)平臺，獲得學(xué)生測試的平均分、得分率、錯題選項等多個原始數(shù)據(jù)（見表2）。

在本研究中，第1題教學(xué)班級的得分低于年級均值（83.8%），主要錯誤選項反映出教學(xué)班級學(xué)生學(xué)習(xí)基礎(chǔ)稍有欠缺，對于天氣形勢圖氣壓高低的判讀及風(fēng)向繪制存在障礙；第2題教學(xué)班級的得分高于年級均值（77.48%），優(yōu)勢較明顯，筆者認為是信息技術(shù)輔助教學(xué)發(fā)揮了重要作用。在學(xué)生的認知里，因海陸熱力性質(zhì)差異，我國東部為典型季風(fēng)氣候區(qū)，東南季風(fēng)從海洋帶來充沛水汽形成降水，但此次暴雨事件有其特殊性。課堂上動態(tài)演示和分析暴雨形成的過程，讓大部分學(xué)生認識到了副熱帶高壓對本次特大暴雨的深刻影響，因此在回答問題時能夠做出合理判斷。不過，也有少數(shù)學(xué)生脫離圖文情境，選擇“受低壓控制，形成強對流天氣”。這一測試題中學(xué)生的表現(xiàn)也從側(cè)面反映出他們在基礎(chǔ)知識以及讀圖、識圖、用圖等方面仍需完善和加強，在后期學(xué)習(xí)時應(yīng)高度重視。

不管是過程性評價還是終結(jié)性評價，都是對學(xué)生學(xué)習(xí)能力和教師教學(xué)質(zhì)量的評價。借助現(xiàn)代信息技術(shù)，教師能夠更為精準地發(fā)現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙，充分了解學(xué)情，進而有針對性地調(diào)整教學(xué)策略，改進課程設(shè)計，提升教學(xué)效果。

教師在教學(xué)中適時、適度地運用信息技術(shù)，能夠有效幫助學(xué)生從熟悉情境到深刻認知復(fù)雜、真實的地理現(xiàn)象，了解深層原因，關(guān)注學(xué)生的個性化需求，利用數(shù)據(jù)分析反饋和診斷個體學(xué)習(xí)表現(xiàn)，從而突破教學(xué)難點。不過，在將現(xiàn)代信息技術(shù)應(yīng)用于地理課堂時，教師還要提高信息技術(shù)運用的適配度，充分發(fā)揮不同信息技術(shù)的優(yōu)勢，滿足教學(xué)的多元需求。同時，教師還要具備數(shù)字化教學(xué)能力，創(chuàng)設(shè)高度還原真實場景或地理現(xiàn)象發(fā)生過程的教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)內(nèi)驅(qū)力，深化學(xué)生思維過程，層層遞進、進階式突破教學(xué)重點難點，完成核心教學(xué)任務(wù)。然而，在技術(shù)運用過程中，教師也須注意，技術(shù)是教師教學(xué)的輔助工具，是為教學(xué)服務(wù)、賦能教學(xué)的，因此要避免為凸顯技術(shù)優(yōu)勢而弱化學(xué)科本質(zhì)問題的出現(xiàn)。

注：本文系國家新聞出版署出版融合發(fā)展（人教社）重點實驗室、人民教育出版社人教數(shù)字教育研究院2021年度重點課題“基于Web二三維地理信息技術(shù)的地理學(xué)科工具與數(shù)字教材的融合研究”（課題編號：RJA0121002）的階段性研究成果。

參考文獻

[1] 劉杰.視頻資源在高中思想政治教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].上海：上海師范大學(xué)，2014.

（作者系北京市第十五中學(xué)教師）

責(zé)任編輯：孫建輝