智慧地理教室在初中地理課程教學中的應用

趙深芝 陳浩然 楊靜

推動現(xiàn)代信息技術融入教學已成為當前中學課程改革的關鍵要點?！读x務教育地理課程標準（2022年版）》提出，要依據(jù)學生的認知基礎和成長規(guī)律，充分考慮學生的生活經(jīng)驗和差異性，將現(xiàn)代信息技術與地理教學充分融合；充分利用現(xiàn)代信息技術手段，包括遙感影像、視頻素材、數(shù)據(jù)可視化圖以及軟件平臺等，引導學生觀察地球的宇宙環(huán)境、太陽系的組成等。目前，初中地理在新課標的引領下不斷探索智慧地理教室的建設及其在地理教學中的應用。本文以湘教版七年級地理上冊第二章“地球的面貌”為例，堅持以學生為中心的設計思路，依托智慧地理教室對本章教學內(nèi)容進行總體規(guī)劃，并在此基礎上以“學看地形圖”為例設計教學活動，聚焦智慧地理教室在初中地理教學中的應用。

一、智慧地理教室優(yōu)勢分析

我國地理教室建設歷史悠久，最早可追溯至1929年頒布的《初中地理暫行課程標準》。雖然此文中提到了地理教室的建設要求，但我國地理教育史專家楊堯認為并沒有實質(zhì)性的歷史資料證實這種地理教室在舊中國的中學出現(xiàn)[1]。在隨后一段較長的時間，地理教室建設工作并未得到重視，即便有地理教室，也并未與日常地理教學做深度的有機融合。近十年，全國興起建設地理專用教室的熱潮[2]，并且越來越強調(diào)將現(xiàn)代信息技術融入地理教學過程的數(shù)字化轉(zhuǎn)向。

智慧地理教室不僅突破了通用教室結(jié)構(gòu)功能單一、空間設備不足的局限，而且因為其中的數(shù)字教具具備輔助自主學習的功能，從而改變了傳統(tǒng)地理專用教室以教師為中心的特征，滿足了地理課程改革要求。可以說，智慧地理教室成為課程改革和地理基礎教育現(xiàn)代化的必備條件[3]。按照構(gòu)建“以學生為主體”的地理教學設計理念，智慧地理教室重視學生自主操作的活動空間配置，信息化教學功能顯著。而且，智慧地理教室可滿足功能區(qū)模塊組合、靈活布局的要求，大大提高了地理教學的交互性和實效性。

總的來說，智慧地理教室的優(yōu)勢明顯：一是極大地增加了學生合作探究的機會。學生在智慧地理教室中，以學習小組的形式安排座位，共同參與并使用數(shù)字化教具，能充分地自主觀察、分析和總結(jié)。二是形成高端教學資源配置平臺。靈活的操作系統(tǒng)可實現(xiàn)知識內(nèi)容的隨意組合，滿足教師構(gòu)建以某一大概念引領下的單元課程設計需要，更加凸顯教學內(nèi)容的廣度和深度。三是突破時空概念的教學難點。智慧地理教室能夠?qū)崿F(xiàn)“讓學生置身其中”的情境式教學，它不再是僅僅提供單純的圖片、文字和視頻材料，而是通過增強現(xiàn)實（AR）或虛擬現(xiàn)實（VR）等技術手段讓學生更好地建立起空間思維。因此，用好智慧地理教室，能讓地理教學打破時空限制，更好地推動學生的探究式學習，對開展實踐教學起到較大的推動作用[4]。

二、基于智慧地理教室的“地球的面貌”章節(jié)融合信息技術應用教學設計

“地球的面貌”一章包括四個主題，即認識地球、海陸分布、世界的地形和海陸變遷。本章學習內(nèi)容較為抽象，且是后續(xù)章節(jié)的重要基礎知識，加之七年級學生剛接觸地理學科，尚未建立空間概念，所以教師教學難度較大。本章的整體教學設計思路是：堅持以教材內(nèi)容為教學設計的總體框架，把智慧地理教室的先進設備和技術等深度融入教學，對其內(nèi)部的數(shù)字化教具進行優(yōu)化組合，幫助學生克服對抽象概念的理解困難，整體提升教學質(zhì)量。本章用到的數(shù)字化教具包括： （1）數(shù)字星球系統(tǒng)。該系統(tǒng)運用球形顯示屏（球幕）模擬地球表面，動態(tài)展示地球上大洲大洋和經(jīng)緯線等基本地理事物。球幕的直徑約為70 cm，置于智慧地理教室的中央。（2）地理AR沙盤。該沙盤是一個由沙盤、顯示屏、彩色投影儀組成的實物平臺。利用傳感技術，它能實時讀取學生在沙盤中動手堆砌的“山體”（沙盤中的小沙堆）的等高線，并實時投影在“山體”表面。此外，還能在顯示屏上模擬出不同等高線上的植被等。（3）半沉浸式寰宇地理系統(tǒng)（VR技術）。該系統(tǒng)內(nèi)置多種人機互動游戲，學生戴上眼罩式顯示器后，能夠感受體驗地震等模擬場景。游戲內(nèi)的圖像是3D立體結(jié)構(gòu)，能讓不同主題的地圖進行圖層疊加，易于讓學生發(fā)現(xiàn)地理事物之間的聯(lián)系。

（一）認識地球

【我是小小宇航員】教師在數(shù)字星球的球幕上立體展示地球表面，學生模擬宇航員在太空中觀察和認識地球。

【制作地球儀】教師在數(shù)字星球的球幕上立體展示經(jīng)緯網(wǎng)。通過觀察，學生探究得出地球儀上經(jīng)緯線的特征，并用黏土或乒乓球制作迷你地球儀。

設計意圖：（1）打破傳統(tǒng)教具尺度較小且只能由教師演示的限制，讓學生仿佛在太空中觀察地球，視角新穎，趣味性強；（2）運用球幕動態(tài)展示經(jīng)緯網(wǎng)，建立空間概念，突破教學重難點，可激發(fā)學生學習興趣，幫助學生建立空間思維。

（二）海陸分布

【與麥哲倫同行】教師在數(shù)字星球的球幕上展示世界的海陸分布圖，動態(tài)展示麥哲倫環(huán)球航行路線，讓學生參與“航海旅行”來認識世界的大洲和大洋。

設計意圖：數(shù)字化的教學情境生動有趣，能讓學生在動態(tài)的地球儀上跟隨麥哲倫航行，增強了本節(jié)課教學內(nèi)容的趣味性。

（三）世界的地形

【山體建造師】學生在AR沙盤上用沙子堆砌“山體”模型，認識不同的地形，并利用AR沙盤的傳感技術識別“山體”的等高線。學生通過觀察、分析，總結(jié)得出等高線的分布特點。

【山間漫游】學生在AR沙盤上玩“開飛機漫游”游戲，在顯示屏的顯示區(qū)觀察所模擬的山體部位。

設計意圖：（1）地理AR沙盤可以實時識別學生堆建的“山體”，提高了課堂教學的靈活性、有效性；（2）提高學生的動手能力，重塑地形讓學生在做中學；（3）借助模擬功能，學生在教室里也可以“爬山涉水”，提高對真實地理環(huán)境的區(qū)域認知能力。

（四）海陸變遷

【大偵探】教師在寰宇地理系統(tǒng)（VR系統(tǒng)）中選擇“尋找證據(jù)”游戲，借助游戲的方式讓學生自行證明海陸變遷的事實。

【圖層疊加】學生利用地圖圖層學習箱完成圖層疊加任務，發(fā)現(xiàn)板塊交界處的火山地震活動比較活躍。

【逃生演練】學生利用VR系統(tǒng)感受地震的發(fā)生，掌握基本逃生知識。

設計意圖：（1）VR系統(tǒng)的游戲十分吸引學生，能增強教學的趣味性；（2）地理要素圖層疊加能體現(xiàn)地理知識的相關性與整體性，讓學生自主探究地理分布現(xiàn)象；（3）虛擬現(xiàn)實的呈現(xiàn)方式能夠充分調(diào)動學生的視覺、聽覺、觸覺，吸引學生主動參與。

三、利用地理AR沙盤系統(tǒng)的“學看地形圖”深度開發(fā)設計

第二章第三節(jié)第三目“學看地形圖”是后續(xù)區(qū)域地理學習的重要基礎，也是本章的教學重難點。學生普遍存在難以理解等高線分布的特點，主要原因之一是傳統(tǒng)的地理教學往往借助靜態(tài)的教具來演示，學生無法感知等高線的變化特征，只能死記硬背教師總結(jié)的規(guī)律。為了突破這一教學重難點，本案例深度挖掘智慧地理教室課程資源，突出對單一課程教學資源的深度開發(fā)，課程設計融入智慧地理教室中的地理AR沙盤，堅持以學生為中心，讓學生在自主使用沙子堆砌“山體”的過程中觀察等高線的變化，總結(jié)等高線的特征。

（一）新課導入環(huán)節(jié)

【復習導入】教師帶領學生共同回憶5種基本地形的特點和形態(tài)。

【實踐回顧】學生在地理AR沙盤上堆建已學的5種基本地形：平原、高原、山地、丘陵和盆地。

設計意圖：（1）運用地理AR沙盤系統(tǒng)，能激發(fā)學生的學習興趣，提高學習的積極性；（2）復習導入，溫故而知新，建立新知識與原有知識之間的聯(lián)系。

（二）新授課環(huán)節(jié)

1.提出問題

【神奇的線】教師運用AR沙盤的傳感技術，自動識別“山體”的等高線。隨后，把時間充分留給學生，讓學生自主觀察“山體”上有什么。

【觀察提問】學生自行思考并提出疑問。

【提煉點撥】教師首先在黑板上協(xié)助學生整理問題的思路和層次：（1）線和數(shù)字代表什么？（2）線的稀疏與什么有關？（3）山體5個部位（山頂、鞍部、山脊、山谷和陡崖）的等高線有什么規(guī)律？之后，要求學生根據(jù)所提問題，如沙盤上的線是什么線、數(shù)字代表什么、有什么特點、為什么有的線稀疏而有的線稠密、山體不同部位的線各自有什么規(guī)律等，合作探究并完成表格（見表1）。

設計意圖：（1）讓學生充分與數(shù)字化學具自主互動，把課堂交還給學生，教師只負責協(xié)助學生思考和總結(jié)；（2）AR沙盤傳感技術的使用，使抽象知識立體化、形象化，有助于學生自主探究和分析問題。

2.分析問題

【尋找問題解決思路】學生自行討論，為解決以上問題尋找合適的方法，形成問題解決思路：（1）查閱資料；（2）根據(jù)不同山體部位堆砌實體，觀察等高線的變化；（3）同一山體部位堆砌多個形態(tài)的實體，如海拔高的和海拔低的、陡峭的和平緩的；（4）設計表格，從線的形態(tài)和數(shù)值上總結(jié)歸納規(guī)律。

【合作探究】學生分組，進行合作探究：（1）查閱資料，發(fā)現(xiàn)是等高線，數(shù)值代表海拔；（2）堆積幾種形態(tài)不同的山體，發(fā)現(xiàn)等高線越稀疏坡度越緩，等高線越密集坡度越陡；（3）設計表格，把等高線畫在相應的表格上。

【小組指導】（1）提示學生從等高線的形態(tài)和數(shù)值方面歸納，包括山體部位、海拔、坡度（陡坡和緩坡）三個角度。（2）建議學生動手多做幾個山體進行觀察。比如，堆砌更陡的陡坡，觀察等高線會發(fā)生怎樣的變化？堆砌更緩的緩坡，觀察等高線又會發(fā)生怎樣的變化？

設計意圖：（1）學生自主完成探究等高線的地理小實驗，培養(yǎng)學生的地理學科核心素養(yǎng)；（2）通過適時指導，啟發(fā)學生的思路，協(xié)助學生完成自主實驗設計和探究，進而理解等高線的概念。

3.展示分享

【展示分享】學生回答黑板上的問題（第一問，線和數(shù)字代表什么？第二問，線的稀疏與什么有關？），分享完成的表格。

【學生點評】其他學生對展示小組的表現(xiàn)和內(nèi)容進行點評。

【教師點評】表揚展示的小組和點評的學生，總結(jié)等高線地形圖的特征。

設計意圖：提升學生的語言表達和邏輯思維等能力；表格歸納能夠直觀、準確地體現(xiàn)知識點間的聯(lián)系。

4.鞏固提高

【山體建造體驗】根據(jù)教師提供的地形圖堆建“山體”。

【獎勵游戲】獲勝小組擁有一次“開飛機漫游”的機會。模擬開飛機，能夠讓學生在顯示屏上觀察自己建造的“山體”上的動植物。

【山體建造師】教師給出一幅等高線地形圖，學生根據(jù)等高線地形圖在AR沙盤上建造出相應的山體地形。此時，教師要提醒學生注意區(qū)分海拔、山谷和山脊的特征。之后，進行小組比賽，又準確又快的小組獲得一次“開飛機漫游”的機會。

設計意圖：在動手實踐中培養(yǎng)學生的觀察和操作能力，鞏固加深對等高線地形圖的認識。

（三）總結(jié)歸納環(huán)節(jié)

【心得收獲】分享本節(jié)課收獲的知識與體驗，提出本節(jié)課還未解決的問題。

【點撥升華】肯定學生的付出與收獲，解答學生的疑惑，指出解決問題的方法與思路。

設計意圖：培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題和解決問題的能力。

四、結(jié)語

本文聚焦初中地理教學，通過分析智慧地理教室運用背景下的教學設計，展示現(xiàn)代信息技術與地理教學深度融合的優(yōu)勢。盡管智慧地理教室的使用能夠更好地優(yōu)化教學設計，促進學生培養(yǎng)地理學科核心素養(yǎng)，但它也存在一定的不足，如人文地理課程資源較少，開發(fā)的課程資源和部分版本教材內(nèi)容不匹配，等等。因此，教師在智慧地理教室中開展地理教學時，應始終堅持以學生為中心，不能陷入教師親自演示和解說教具的窠臼，為了展現(xiàn)現(xiàn)代信息技術而忽視學生的主體性。同時，還要提高智慧地理教室的使用率，增強教師的信息化教學能力，提升教師的數(shù)字素養(yǎng)和技能。參考文獻

注：本文系佛山市教育科學“十四五”規(guī)劃教育信息化應用融合創(chuàng)新課題“數(shù)字化地理教室在初中地理核心素養(yǎng)課程設計中的應用研究”（項目編號：fset2021x061）、廣東省2021年度教育科學規(guī)劃課題（教育綜合改革專項）“基于智慧教室的地理實踐力培養(yǎng)路徑研究”（項目編號：2021JKZG080）的階段性研究成果。

參考文獻

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[2] 劉永香.L市地理專用教室使用現(xiàn)狀調(diào)查研究[D].蘭州：西北師范大學，2019.

[3] 徐寶芳，方曉穎，王瑜.數(shù)字化地理教室的功能及其應用建議[J].中學地理教學參考，2015（5）：26-27.

[4] 程子序，霍毓，趙亮.中學地理專用教室建設的實踐與思考——以首都師大附中地理信息與空間技術創(chuàng)新應用實驗室為例[J].地理教學，2019（24）：39-45.

（作者趙深芝系廣東省佛山市順德區(qū)龍江外國語學校地理備課組長，中學二級教師；陳浩然系廣州大學地理科學與遙感學院華南人文地理與城市發(fā)展研究中心外聘研究員；楊靜系廣東省佛山市順德區(qū)龍江外國語學校地理科科長，中學一級教師）

責任編輯：孫建輝