計算機環境中虛擬地理實踐活動的開發探索*
——以人教版“地貌的觀察”為例

蔡葉斌 華守汶

（1.江蘇省昆山中學,江蘇 蘇州 215300;2.江蘇省昆山震川高級中學,江蘇 蘇州 215300）

地理實踐活動以其情境的劣構性和過程的真實性成為培育學生地理學科素養的良好載體。在《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）注重實踐探索、辯證思維的理念下，實踐活動優勢突出，模型制作與演示、野外觀測與實驗、社會調查與考察等活動在各類地理教學中被廣泛運用。[1]

將教學環境轉移至計算機教室開展虛擬地理實踐活動有以下優勢。一是實踐主體轉換。每位學生配備獨立計算機開展實踐，改變了由教師操作軟件開展實踐的形式。二是實踐環境易得。每所學校均配備有軟硬件設施，改變了考察類實踐活動需走出校園的既往形式。三是實踐過程可量化。學生利用信息化工具獲取精確結論，改變了既往實踐注重觀察、描述的形式。

一、基于課程標準與教材深度開發實踐活動

新課標指出，地理實踐力指人們在考察、實驗和調查等地理實踐活動中所具備的意志品質和行動能力，是高中地理學科四大核心素養之一。人教版教材在教學過程中注意情境的鋪設，在導入、活動、自學窗等欄目中設有案例。這些情境與案例有利于培養學生的深度思維與辯證思維，也是開發實踐活動的良好文本。

1.優選實踐課程案例

計算機環境可以超越一般時空尺度進行模擬、再現，也可以通過確立常量、改變自變量測定因變量來定量分析案例。在選擇案例時，教師應選取具備實踐性的課例。以人教版必修《地理1》（以下簡稱“必修1”）為例，“宇宙中的地球”“植被”等都是實踐性較強的課例，能夠成為優質實踐課程開發的基礎（見表1）。

表1 人教版教材中虛擬實踐活動案例舉例

例如，人教版必修1“地貌的觀察”，教科書以詹天佑設計“人”字型鐵路考察過程為案例，通過選取適宜角度觀察，感悟人類適應自然環境的智慧以及觀察地貌視角的多元性，展示了地貌觀察的順序、內容以及注意點。在該課例中，教師可以利用地圖遨游的方式，引導學生完成地貌觀察的實踐，這成為開展計算機虛擬實踐活動的良好情境。

2.厘清實踐情境主線

計算機環境下的地理實踐活動可以按照虛擬空間與實踐形式進行主線架構。虛擬空間能突破空間限制，在更大尺度層面開展觀察考察活動，因此在設計主線時可按照一定順序，如“國家—地方”“宏觀—微觀”“整體—局部”，幫助學生從整體上構建地理環境。虛擬時間亦可突破時間限制，在更廣時間尺度演示要素的變化，幫助學生厘清現象的演化，促成知識的深入掌握。

“地貌的觀察”課例中，學生可以借助多種計算機虛擬軟件對八達嶺地區進行觀察與測定，感受詹天佑觀察地貌時的視角，形成“觀察—小結—修正—歸納”的學習路徑。

雙線貫穿的形式使計算機環境下的地理實踐活動更真、更實、更有條理。

3.設計實踐活動問題鏈

虛擬地理實踐活動的開發面臨著大量劣構情境與問題，對問題的設計直接關系到學生深度思維的培養，因此在實踐活動過程中教師應精選問題并設計問題鏈。

筆者展示青龍山車站“人”字型鐵路周邊等高線示意圖（見圖1），并提出問題。（1）圖示區域內最大的相對高度約為多少？（2）1至4段路程中哪段最陡峻，為什么？（3）AB段坡度較大，鐵路線如何降低坡度？試設計并說明理由。

圖1 青龍山車站周邊等高線示意圖

教師通過問題鏈引導學生利用等高線地形圖觀察地貌，掌握地理觀察基本方法與描述指標，并進一步代入詹天佑視角，得出“相對高度不變的情況下，可以通過延長路程降低整體坡度”的結論，發現“人”字型鐵路設計的精妙。

二、突出計算機環境下開展實踐活動的優勢

1.實踐平臺的選擇

考慮到高中生的知識體系與層次，計算機環境中的地理實踐軟件選取不宜過于專業化，可選取通俗易懂、操作簡單的軟件。因此，筆者選取百度地圖、Bigemap等常用地圖軟件，助力課程任務的完成。同時，將實踐活動場域設置于計算機教室環境，學生既能利用個人計算機進行獨立自主生成，又能在教室環境利用分組、討論等學習方式完成學習任務，深度融合學生個體活動與班級授課環境。[2]

2.平臺功能的使用

在教學過程中，教師簡單介紹軟件功能并讓學生進行定位操作，以此開啟“詹天佑京張鐵路線路考察”的情境，同時讓學生思考“如何描述該區域的地貌，并分析鐵路在何處進入山區”（見圖2）。

虛擬實踐活動能夠根據學生知識水平及課程要求，設計具有針對性的實踐目標。在“地貌的觀察”一節中，坡度的觀察與計算是重要的教學內容，學生利用測距功能可以達成學習目標，真切感受坡度變化對人類活動的影響。

例如，學生通過衛星地圖進行測距（約1700米），再利用海拔數據（圖1中A、B兩點）計算出青龍山車站段的坡度，具體過程如下。

相對高度=654米-554米=100米；坡度=1/17≈0.058823≈59‰；坡度角≈3.365°。

通過以上計算可得出，青龍山車站段已超越一般火車爬坡極限（坡度約25‰），必須降低坡度。

3.具身認知的推動

具身認知理論認為，認知來源于身體、大腦、環境的互通，所以地理教學活動的開展應基于具體教學情境。利用虛擬實踐活動的動眼看、動手做、動腦算、動嘴辯過程，讓學生身心并用，有效提升地理學科核心素養水平（見表2）。

表2 具身認知理論下課程問題設計

三、明晰活動開展過程中的注意事項與評價體系

雖然開展虛擬實踐活動的場域是學生熟悉的教室，但學生仍應明晰注意事項。同時，在教學活動開展過程中，教師可嘗試增加過程性評價，評價學生綜合學習能力，提高對學生實踐意志品質的關注度。

1.關注活動開展的限制條件

計算機環境中的虛擬實踐活動仿真性強，且可量化、可評價，但在實踐過程中，需要關注以下幾點。一是注意覆蓋性，如地圖實景軟件是否可以覆蓋整個考察線路，若無法覆蓋可采用多種實踐軟件結合的方式。二是注意視角選擇，前述案例往往采用高視角進行宏觀觀測，缺乏基于地面的平視觀測，在設計過程中需要關注。三是注意操作性，部分學生地理信息素養相對較弱，需要進一步優化引導環節。

2.關注各類事項的提前告知

相較于傳統野外實踐活動，虛擬實踐活動提高了安全性。但在實踐活動開始前，教師仍須告知學生各類注意事項，如小組分組與組長的確定、計算機與各類軟件的基本操作、緊急情況（如斷電、死機）下采取的措施等，以保障實踐活動的順利開展。

3.關注評價體系的優化實施

各類理論與實踐證明，在實踐活動中進行過程性評價有利于學生綜合能力的提升、個性化的發展，是新課程理念下重要的教學思想。以本課為例，在教學過程中教師可以按照各環節嘗試過程性評價，完善評價體系，并通過自評、小組互評與教師評價獲取客觀可信的評價數據（見表3）。

表3 “地貌的觀察”過程性評價量表

目前，部分高校基于虛擬現實技術開展了地理實習，取得了一定效果。在高中階段，亦可以通過計算機環境優選實踐軟件，在時間、難度、過程可控的前提下開發地理實踐活動，強化地理學科核心素養的培育。