信息化手段提升高中地理課堂教學(xué)效果

新時代教育信息化2.0行動計劃的全面實施標(biāo)志著數(shù)字技術(shù)與學(xué)科教學(xué)深度融合已成為教育改革的必然趨勢。高中地理學(xué)科承載著培養(yǎng)學(xué)生地理核心素養(yǎng)的重要使命，然而《自然環(huán)境的服務(wù)功能》這一課涉及的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)理論體系復(fù)雜，空間尺度跨越宏觀與微觀，時間維度涵蓋歷史與未來，傳統(tǒng)的講授式教學(xué)模式難以有效突破抽象概念的認(rèn)知障礙。當(dāng)前高中地理教學(xué)面臨著概念抽象難以理解，空間思維培養(yǎng)不足及實踐應(yīng)用能力欠缺等現(xiàn)實困境。信息化教學(xué)手段的引入為解決這些教學(xué)難題提供了新的技術(shù)路徑，通過構(gòu)建可視化的教學(xué)情境能夠?qū)⒊橄蟮牡乩砀拍钷D(zhuǎn)化為直觀的感知體驗，利用數(shù)字化工具可以實現(xiàn)復(fù)雜地理過程的動態(tài)演示，借助智能化平臺能夠支撐個性化的學(xué)習(xí)需求。

一、信息化手段融入《自然環(huán)境的服務(wù)功能》教學(xué)的理論基礎(chǔ)與實踐意義

信息化手段和《自然環(huán)境的服務(wù)功能》這一課深度融合肩負(fù)著重構(gòu)地理教學(xué)生態(tài)的使命，該單元涉及的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能理論體系有高度抽象性和復(fù)雜性，傳統(tǒng)教學(xué)模式中學(xué)生常常難以準(zhǔn)確理解供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、文化服務(wù)與支撐服務(wù)內(nèi)在關(guān)聯(lián)機制[1]。多媒體可視化技術(shù)通過構(gòu)建三維生態(tài)模型可將微觀分子循環(huán)過程和宏觀生態(tài)系統(tǒng)功能有機統(tǒng)一起來，GIS空間分析工具憑借實時數(shù)據(jù)監(jiān)測與空間建模功能實現(xiàn)抽象概念空間可視化表達，虛擬仿真技術(shù)依托沉浸式交互體驗突破時空限制，讓學(xué)生能深入生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部觀察服務(wù)功能生成機制。這種技術(shù)賦能教學(xué)模式有效化解概念抽象性帶來的認(rèn)知障礙，更重要的是通過多感官刺激與深度交互體驗培養(yǎng)學(xué)生空間思維能力和系統(tǒng)分析能力。同時信息化教學(xué)設(shè)計通過構(gòu)建個性化學(xué)習(xí)路徑與實施智能化評價反饋真正實現(xiàn)因材施教教育理想，為培養(yǎng)具備現(xiàn)代地理素養(yǎng)的創(chuàng)新人才奠定堅實基礎(chǔ)。

二、《自然環(huán)境的服務(wù)功能》信息化教學(xué)設(shè)計與實施路徑

信息化教學(xué)設(shè)計的系統(tǒng)性構(gòu)建要從目標(biāo)重構(gòu)、內(nèi)容整合、方法創(chuàng)新、評價升級這四個維度協(xié)同推進，有效的實施路徑應(yīng)體現(xiàn)技術(shù)與教育的深度融合并實現(xiàn)教學(xué)生態(tài)的全面重塑。

（一）教學(xué)目標(biāo)的信息化重構(gòu)與課堂效果預(yù)期

教學(xué)目標(biāo)的信息化重構(gòu)得突破傳統(tǒng)知識傳授局限，轉(zhuǎn)向培養(yǎng)學(xué)生在數(shù)字化環(huán)境分析生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能綜合能力，該單元原有教學(xué)目標(biāo)側(cè)重理論概念記憶與簡單應(yīng)用，難以滿足新時代對地理核心素養(yǎng)培養(yǎng)的要求。重構(gòu)后的教學(xué)目標(biāo)要以區(qū)域認(rèn)知素養(yǎng)為基礎(chǔ)，通過多媒體地圖展示不同區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能空間分布差異，培養(yǎng)學(xué)生運用空間思維分析生態(tài)問題的能力[2]。綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)需借助GIS技術(shù)構(gòu)建森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能多要素關(guān)聯(lián)模型，引導(dǎo)學(xué)生深入理解供給服務(wù)與調(diào)節(jié)服務(wù)動態(tài)平衡關(guān)系，人地協(xié)調(diào)觀素養(yǎng)形成要依托虛擬仿真平臺模擬人類活動對自然資本存量影響過程，讓學(xué)生在沉浸式體驗中形成可持續(xù)發(fā)展價值觀念。地理實踐力提升通過智慧課堂系統(tǒng)支持的協(xié)作探究活動來實現(xiàn)，學(xué)生能運用數(shù)字化工具分析真實案例中生態(tài)服務(wù)功能問題。這種目標(biāo)重構(gòu)預(yù)期會顯著提升學(xué)生空間分析能力、系統(tǒng)思維品質(zhì)與解決復(fù)雜地理問題實踐能力。

（二）教學(xué)內(nèi)容的數(shù)字化整合與資源配置策略

教學(xué)內(nèi)容進行數(shù)字化整合要突破教材線性編排的局限，構(gòu)建起以生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為核心的立體化知識網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)教學(xué)里“64個數(shù)字帶你認(rèn)識一棵樹的價值”案例常以靜態(tài)文本形式呈現(xiàn)，數(shù)字化整合后要開發(fā)交互式動畫來展示森林生態(tài)系統(tǒng)在不同時間尺度下的多元化服務(wù)功能。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類內(nèi)容需借助可視化技術(shù)構(gòu)建動態(tài)分類圖譜，讓學(xué)生通過點擊不同服務(wù)類型觀察其在現(xiàn)實生態(tài)系統(tǒng)中的具體表現(xiàn)形式。森林多種服務(wù)功能案例要整合衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)與實地監(jiān)測信息，構(gòu)建基于真實數(shù)據(jù)的數(shù)字化案例庫，使學(xué)生能分析不同森林類型在碳匯功能、水源涵養(yǎng)、生物多樣性保護等方面的差異。自然資本理論內(nèi)容的數(shù)字化處理要開發(fā)經(jīng)濟學(xué)模型仿真軟件，讓學(xué)生可以調(diào)節(jié)不同參數(shù)觀察自然資本“本金”與“利息”關(guān)系的動態(tài)變化，資源配置策略要建立分層次的數(shù)字資源體系，基礎(chǔ)資源涵蓋教材核心概念的多媒體解析，拓展資源包含最新科研成果與國際案例，互動資源提供虛擬實驗與仿真體驗平臺。這種整合策略能夠滿足不同學(xué)習(xí)能力學(xué)生的差異化需求，實現(xiàn)個性化學(xué)習(xí)目標(biāo)[3]。

（三）教學(xué)方法的技術(shù)化改進與互動模式創(chuàng)新

教學(xué)方法進行技術(shù)化改進得重構(gòu)傳統(tǒng)講授式教學(xué)單向傳播模式，建立起基于多元交互的協(xié)作探究機制，問題導(dǎo)向教學(xué)法在信息化環(huán)境下要融入數(shù)據(jù)驅(qū)動的探究過程，讓學(xué)生面對“修建水壩對自然環(huán)境服務(wù)功能的可能影響”復(fù)雜問題時，能運用GIS軟件分析水壩建設(shè)前后流域生態(tài)服務(wù)功能時空變化特征。案例分析法技術(shù)化實施需構(gòu)建虛擬案例環(huán)境，使學(xué)生能在三維森林生態(tài)系統(tǒng)中觀察不同管理策略對生態(tài)服務(wù)功能的長期影響。合作學(xué)習(xí)法應(yīng)借助智慧課堂平臺實現(xiàn)跨時空協(xié)作探究，讓不同小組分別負(fù)責(zé)分析同一生態(tài)系統(tǒng)不同服務(wù)功能類型，通過數(shù)字化協(xié)作工具整合形成完整系統(tǒng)認(rèn)知。體驗式學(xué)習(xí)法創(chuàng)新之處在于利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)構(gòu)建沉浸式學(xué)習(xí)環(huán)境，讓學(xué)生能“進入”亞馬遜雨林或長白山森林深度體驗生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能生成過程。互動模式創(chuàng)新體現(xiàn)在師生互動從單向灌輸轉(zhuǎn)變?yōu)殡p向?qū)υ挕⑸訌暮唵斡懻撋墳閿?shù)據(jù)共享協(xié)作、人機互動從被動接受信息變?yōu)橹鲃硬倏靥剿鱗4。這種教學(xué)方法改進預(yù)期會大幅提升學(xué)生學(xué)習(xí)參與度與知識建構(gòu)深度。

（四）教學(xué)評價的智能化升級與效果監(jiān)測體系

教學(xué)評價的智能化升級得突破傳統(tǒng)紙筆測試局限，構(gòu)建基于學(xué)習(xí)行為數(shù)據(jù)挖掘的多維評價體系，過程性評價要依托學(xué)習(xí)管理系統(tǒng)實時采集學(xué)生在數(shù)字化學(xué)習(xí)環(huán)境中的操作軌跡、停留時間、交互頻次等行為數(shù)據(jù)，借助學(xué)習(xí)分析技術(shù)識別學(xué)生認(rèn)知困難點與學(xué)習(xí)偏好。表現(xiàn)性評價應(yīng)設(shè)計基于真實情境的數(shù)字化任務(wù)，學(xué)生要運用所學(xué)知識分析具體區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能現(xiàn)狀并提出優(yōu)化方案，系統(tǒng)能依據(jù)學(xué)生分析邏輯、數(shù)據(jù)運用能力、方案創(chuàng)新性等多維度進行智能化評分。診斷性評價通過自適應(yīng)測試技術(shù)精準(zhǔn)定位學(xué)生知識薄弱環(huán)節(jié)，系統(tǒng)根據(jù)學(xué)生答題表現(xiàn)動態(tài)調(diào)整題目難度與內(nèi)容，形成個性化的診斷報告。終結(jié)性評價采用項目化評價方式，學(xué)生需綜合運用多種信息化工具完成區(qū)域生態(tài)服務(wù)功能評估項目，評價指標(biāo)涵蓋技術(shù)操作熟練度、地理分析準(zhǔn)確性、成果展示創(chuàng)新性等多方面。效果監(jiān)測體系建立學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)儀表板，教師可實時掌握班級整體學(xué)習(xí)進度、個體差異狀況、重難點掌握情況，為后續(xù)教學(xué)調(diào)整提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐。這種評價升級會實現(xiàn)評價主體多元化、評價方式多樣化、評價結(jié)果應(yīng)用智能化的目標(biāo)。

三、信息化手段提升課堂效果的具體應(yīng)用與成效分析

信息化手段在具體教學(xué)實踐當(dāng)中的應(yīng)用成效得靠典型案例來深入剖析，每種技術(shù)手段都承載著獨有的教育功能且其協(xié)同作用推動課堂教學(xué)質(zhì)量顯著提升。

（一）多媒體可視化技術(shù)在生態(tài)服務(wù)概念教學(xué)中的效果提升

多媒體可視化技術(shù)在“64個數(shù)字帶你認(rèn)識一棵樹的價值”概念教學(xué)里起到把抽象變具象的關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)教學(xué)時學(xué)生很難理解單株樹木怎樣同時提供生產(chǎn)氧氣31200美元、涵養(yǎng)水源37500美元、為動物提供繁衍場所31250美元等多重價值的復(fù)雜機制。多媒體技術(shù)通過構(gòu)建樹木生態(tài)服務(wù)功能的三維可視化模型解決了這個認(rèn)知難題，動畫演示技術(shù)把樹木的光合作用過程分解到分子層面的碳氧循環(huán)，讓學(xué)生能直觀觀察二氧化碳怎樣轉(zhuǎn)化為氧氣釋放到大氣中，進而深度理解供給服務(wù)的生物化學(xué)基礎(chǔ)。交互式圖表展示不同季節(jié)樹木調(diào)節(jié)溫度、凈化空氣、減緩雨水徑流的動態(tài)過程，使學(xué)生充分認(rèn)識調(diào)節(jié)服務(wù)的時空變化特征。虛擬現(xiàn)實場景構(gòu)建鳥類筑巢、松鼠棲息、昆蟲覓食的生態(tài)畫面讓學(xué)生沉浸其中體驗文化服務(wù)與支撐服務(wù)的生態(tài)價值[5]。數(shù)據(jù)可視化工具把復(fù)雜的生態(tài)經(jīng)濟核算過程轉(zhuǎn)化成動態(tài)柱狀圖與餅狀圖，讓學(xué)生通過拖拽時間滑塊觀察樹木價值的累積變化趨勢。這種可視化教學(xué)模式明顯降低了抽象概念的理解難度，使學(xué)生對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能分類的掌握率大幅提升，并有效培養(yǎng)了學(xué)生空間想象能力與系統(tǒng)思維品質(zhì)。

（二）GIS空間分析工具在森林服務(wù)功能案例中的認(rèn)知深化

GIS空間分析工具在“森林的多種服務(wù)功能”案例教學(xué)里實現(xiàn)從平面認(rèn)知到立體分析的躍升，此案例涉及森林在供給、調(diào)節(jié)、文化、支撐服務(wù)四個維度的復(fù)雜表現(xiàn)，傳統(tǒng)靜態(tài)圖片難以展現(xiàn)其空間分布規(guī)律與相互作用機制。GIS技術(shù)通過整合衛(wèi)星遙感影像、地形數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測信息構(gòu)建森林生態(tài)系統(tǒng)多圖層空間模型，學(xué)生能分別查看不同海拔梯度森林碳儲量分布、不同坡向林地水源涵養(yǎng)能力、不同林齡森林生物多樣性指數(shù)。空間分析功能讓學(xué)生可計算特定區(qū)域森林覆蓋率變化對周邊農(nóng)田灌溉用水影響程度，量化分析森林調(diào)節(jié)服務(wù)的空間效應(yīng)。緩沖區(qū)分析工具助學(xué)生探究森林邊緣效應(yīng)對生物棲息地質(zhì)量的影響范圍，深化對支撐服務(wù)空間異質(zhì)性的認(rèn)識。疊加分析功能支持學(xué)生綜合考慮地形、氣候、土壤等自然要素對森林服務(wù)功能空間格局的制約作用，培養(yǎng)區(qū)域認(rèn)知素養(yǎng)，三維可視化展示使學(xué)生能從多角度觀察山地森林垂直帶譜服務(wù)功能分異特征，建立立體化的空間思維模式。通過GIS工具深度應(yīng)用，學(xué)生不僅掌握森林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能理論知識，更重要的是形成運用空間分析方法解決復(fù)雜地理問題實踐能力。

（三）數(shù)字化仿真平臺在自然資本理論中的理解促進

數(shù)字化仿真平臺在自然資本理論教學(xué)中突破抽象經(jīng)濟學(xué)概念認(rèn)知壁壘，實現(xiàn)理論模型動態(tài)化呈現(xiàn)。傳統(tǒng)教學(xué)中自然環(huán)境“本金”與“利息”類比關(guān)系常停留在概念層面，學(xué)生難以深刻理解人類過度消耗自然資本致生態(tài)系統(tǒng)崩潰的嚴(yán)重后果。仿真平臺通過構(gòu)建可調(diào)節(jié)參數(shù)的生態(tài)經(jīng)濟模型，學(xué)生能設(shè)定資源開采強度、環(huán)保投入、技術(shù)進步水平等變量，觀察自然資本存量動態(tài)變化軌跡。銀行存款類比模塊把10萬元本金 2% 年收益率和自然生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)產(chǎn)出能力建立對應(yīng)關(guān)系，學(xué)生調(diào)整年支出金額觀察資本耗竭時間節(jié)點，深度體驗超額消耗風(fēng)險后果。生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值核算模塊整合森林固碳、水源凈化、生物多樣性保護等多重效益，學(xué)生能直觀比較不同開發(fā)策略長期收益差異。情景模擬功能設(shè)置工業(yè)開發(fā)、生態(tài)保護、適度利用等多種發(fā)展模式，學(xué)生通過20年時間尺度動態(tài)仿真觀察不同路徑對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展影響程度。交互式?jīng)Q策樹工具支持學(xué)生在開發(fā)與保護沖突時進行多方案比較分析，培養(yǎng)科學(xué)決策能力。這種仿真教學(xué)模式讓抽象可持續(xù)發(fā)展理念轉(zhuǎn)化為可感知動態(tài)過程，深度培養(yǎng)學(xué)生人地協(xié)調(diào)觀素養(yǎng)。

（四）智慧課堂系統(tǒng)在綜合實踐活動中的參與度提升

智慧課堂系統(tǒng)在“討論修建水壩對自然環(huán)境服務(wù)功能的可能影響”綜合實踐活動中發(fā)揮協(xié)調(diào)組織和數(shù)據(jù)支撐雙重作用，該活動要求學(xué)生綜合分析水壩建設(shè)的多重生態(tài)影響，傳統(tǒng)課堂討論存在缺乏數(shù)據(jù)支撐且參與面較窄的問題。智慧課堂平臺借助實時投票功能收集全班學(xué)生對水壩利弊的初始觀點分布以提供后續(xù)討論數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，分組協(xié)作工具把班級學(xué)生分配到生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益、環(huán)境風(fēng)險四個專題小組負(fù)責(zé)特定維度深度分析。數(shù)字資源庫為各小組提供水壩建設(shè)真實案例數(shù)據(jù)、生態(tài)監(jiān)測報告、經(jīng)濟效益評估等專業(yè)資料確保討論基于科學(xué)依據(jù)。互動白板支持各小組實時展示分析成果，讓學(xué)生能在統(tǒng)一平臺標(biāo)注關(guān)鍵觀點、繪制影響機制圖、展示量化分析結(jié)果。實時反饋系統(tǒng)記錄每位學(xué)生發(fā)言次數(shù)、觀點貢獻度、協(xié)作參與程度，便于教師及時調(diào)節(jié)討論節(jié)奏、引導(dǎo)深入思考。云端協(xié)作平臺打破課堂時空限制，使學(xué)生可在課后繼續(xù)深化討論、完善分析報告、分享學(xué)習(xí)心得。學(xué)習(xí)分析工具通過挖掘?qū)W生參與行為數(shù)據(jù)識別活躍參與者與沉默觀察者，為個性化指導(dǎo)提供精準(zhǔn)依據(jù)。通過智慧課堂系統(tǒng)全程支撐學(xué)生協(xié)作探究能力、批判思維品質(zhì)、溝通表達能力全面發(fā)展，綜合實踐活動教育效果顯著提升。

結(jié)束語

信息化手段在《自然環(huán)境的服務(wù)功能》這一課教學(xué)里深度應(yīng)用實踐，充分證明技術(shù)賦能教育有巨大潛力和現(xiàn)實價值。多媒體可視化技術(shù)借助圖像、動畫、視頻等多元表征方式，有效化解抽象概念認(rèn)知方面的難點，GIS空間分析工具憑借數(shù)據(jù)可視化和空間建模功能，顯著提升學(xué)生空間思維方面的品質(zhì)。數(shù)字化仿真平臺依靠交互體驗和過程模擬等手段，深化對復(fù)雜理論理解方面的層次，智慧課堂系統(tǒng)運用數(shù)據(jù)采集和智能分析技術(shù)，實現(xiàn)學(xué)習(xí)過程精準(zhǔn)監(jiān)測與個性化指導(dǎo)。這些信息化手段協(xié)同運用不但革新傳統(tǒng)教學(xué)模式，更培養(yǎng)學(xué)生地理實踐力且提升人地協(xié)調(diào)觀素養(yǎng)，為地理教育高質(zhì)量發(fā)展提供技術(shù)支撐與實踐范式。

參考文獻

[1]于麗莎.信息技術(shù)與高中地理課堂教學(xué)的融合實踐研究[].中國新通信，2025，27（7）：224-226.

[2]樸香花，李京子.地理信息技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用[].中國教育技術(shù)裝備，2024（19）：24-26，34.

[3]沈洪濤，馮敏.高中地理課程教學(xué)信息化實踐路徑研究].吉林省教育學(xué)院學(xué)報，2024，40（8）：83-87.

[4]田立軍．“互聯(lián)網(wǎng) + ”背景下高中地理高效課堂的構(gòu)建[J].亞太教育，2024（15）：136-138.

[5]叱干璐.信息化環(huán)境下高中地理情境化教學(xué)研究[J].中國新通信，2023，25（15）：221-223.