林培英：这些教学工具助力学生探索真实的地理世界

原创：林培英中小学数字化教学 2019-11-23

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信息技术既是地理课程的内容，也是地理教学的手段。信息技术在地理教学中具有哪些潜在价值？哪些技术可以助力发挥信息技术的这些功能？和数老师一起阅读今天的文章吧~

利用信息技术支持学生的地理学习

文 | 林培英

现代信息技术与传统电教手段相比，其主要作用或特点在于能够支持基于资源和过程模拟的深层次学习、个性化学习以及学习者之间跨地域的互动交流。从20世纪80年代末的计算机辅助教学研究，到后来的网络教学、信息技术整合、多媒体教学，再到现在对于微课、虚拟现实（VR）技术等的尝试，上述作用与特点并没有发生根本性的变化。例如，使用平板电脑上课，主要功能、局限性甚至存在的问题与在网络教室中使用台式机上课差别不大，唯一不同的是，移动设备增强了使用的便利性。

在我国目前的地理数字化教学中，自发、自觉地使用信息技术的还仅限于少数学校和先驱者角色的地理教师。这个教师群体总数不大，但会持续跟踪技术的最新发展并把技术用到很高的水平。其他教师则更多地依附于政府或其他权威机构对某种技术的强势铺开而使用技术。例如微课，不少相关文章的撰写者都表明，他们是从所在地区管理部门组织推广活动中才知道并使用这种技术的。

尽管信息技术的应用在当前教学实践中遇到各种困难，但其对未来教育的影响是不可小觑的。《普通高中地理课程标准（2017年版）》提出，要“深化信息技术应用”。深化的本意是探索如何有效地利用技术支持学生的学习，而不是仅仅停留在使用PPT上。

一、利用信息技术支持解决真实地理问题的实践教学

这里所说的“真实”，指的是学生学习意义上的“真实”。在地理课程中，信息技术包括两方面的内容：地理信息技术和通用信息技术。地理信息技术本身作为课程内容，在地理课程标准中有明确规定，如“通过探究有关自然地理问题，了解地理信息技术的应用”“通过探究有关人文地理问题，了解地理信息技术的应用”。本文以地理信息系统（GIS）的教学为例，看看如何用GIS帮助学生探索真实世界，同时在解决真问题的过程中学习技术本身。

我国是世界上较早将GIS内容纳入高中地理课程的国家。必修课上，主要要求学生知道这种技术在生产、生活中的用途；选修课上，还会有一些操作性的专业知识。由于教师条件和设备、软件条件的限制，GIS的学习在大多数学校还只停留在“基本了解”的程度。

2012年，美国学者主编了《中学GIS教学的国际视野》一书。该书首次汇集了世界上33个国家和地区的学者对所在国家和地区的中学GIS应用课程和教师培训经验的介绍。从国外的经验中我们发现，我国地理课程主要将GIS作为一种知识来教，学生从教科书和教师讲授中获得一些基本概念即可。不少国家，虽然也处于GIS教学应用的初期或准备阶段，但在一开始就将其定位在“会应用”，最后大多落脚在利用这种技术进行野外学习，并尝试解决一些真实的地理问题上。

例如，在澳大利亚，11年级的学生会使用GIS技术辅助悉尼北海岸的野外工作；在加拿大，10年级的学生和当地小学2年级的学生组队，用全球定位系统收集社区显著的特征（如教堂、操场、绿地）的信息，再使用地理信息系统绘制地图；在奥地利，有个“冰上学校”聚焦气候变化对社区的影响，学生考察赫斯坦山区的冰川和岩溶地貌，利用地理信息系统确定冰川后退的新位置，绘制冰川后退地图，深入研究气候变化产生的自然影响和对当地旅游业的影响，并将撰写的文章发表在相应的学术期刊上；在土耳其，高中生利用GIS绘制噪音污染图等等。

在这些应用中，GIS被作为学习、探索、思考真实地理世界的工具。学生利用GIS学习与乡土地理有关的主题，接触和尝试解决“真”问题，反映了这些国家“用真实世界的资料和方法解决真实世界问题”的地理教学理念。

我国地区间经济发展和教育水平差异很大。经济发达地区一些对此感兴趣且有能力的地理教师也已经开始探索如何将GIS用于学生的地理野外学习，相信未来会有更多的成果。

通用信息技术也可以用来支持地理实践教学。《普通高中地理课程标准（2017年版）》提出“地理实践力”的培养要求，全国地理教师都在探索如何落实。有教师在尝试中发现，当需要在野外分小组活动时，教师无法分身关照每个小组，这时就可以考虑应用手机等移动设备进行远程管理和指导。

二、利用信息技术支持感知真实世界的多层次学习

信息技术在帮助学生感知，乃至认识真实世界方面有着多层次的作用。很多对技术感兴趣并擅长使用技术的教师都在努力利用信息技术搭建学生学习与真实世界之间的桥梁。

例如，以前网络资源缺乏，地理课程中一些自然地理内容的学习，只能停留在观看原理图、示意图或景观照片上。也有些现象或自然状况学生能在日常生活中感受到，如天气现象，但因为过于宏观，他们无法从整体上“看到”接近真实的变化过程，也就无法感知这些真实的过程。现在网上有些小型软件工具，可以帮助学生“看到”比较接近真实的大气运动状态。

“earth”就是这样的一款软件。该软件可从网上免费下载，可以直观、动态模拟全球天气状况，估算表层洋流、海洋表层气温和异常表现、海浪等现象，数据更新的速度在几小时和几天之间（在网址栏输入“earth.nullschool.net”即可播放，有中文页面）。

该软件作者做过说明，其中天气与海洋的数据由数值模型生成，不一定都精确，我国地理课上描述的大气环流、洋流分布、大气污染等现象和规律，也不能都在“earth”上表示出来，但它确实给学生展示了一个更接近真实且在不断变化的图景。如果学生的地理学习能建立在对真实地理世界感知的基础上，而非仅仅通过文字的推理，这将使地理课程更有意义，也是我们对未来地理课程更加生动活泼、更像“地理”课的一种期待。

感知真实世界发生的地理过程属于表层学习，深层学习则是建立在直观感受基础上的问题探究。来自网络的丰富且不断更新的数据便于学生开展对地理问题的假设和推理，思考“如果（条件变了）……结果会怎样？”的深度问题。

除了数据资源，计算机模拟技术也可以提供较大的支持。信息技术应用的早期，教师们对计算机模拟地理过程有较多的研究。例如，用计算机程序模拟一个自然地理过程，学生在计算机上操作键盘“控制”影响这个过程的因素，再运行程序，就可以看到因素改变后的地理过程，从而验证自己对问题的假设和探索。

像“水循环”“内外力作用”等主题，早期都有相应的教学用模拟程序。“人口变化”“农业种植”“交通线路建设”“工业布局”等，也有类似的教学模拟程序，或者更确切地说，是一种模拟人类决策过程的程序。一些没有明确教学目的的游戏，如“农场”“模拟城市”等，都有一定的地理教学价值，也被中学教师在地理教学中应用过。

虚拟现实（VR）技术进入公众视野后，教师开始关注它的教学价值。VR技术与计算机模拟技术不同，它支持人在虚拟环境中产生真实的感受。如果条件具备，教师或家长带领学生到野外去认识自然事物是最理想的。但也有不少地方，对地理学习有典型意义而大部分学生又难以到达。这时，教师就会想到能否利用VR技术为学生提供替代性体验。

当然，VR支持的还是浅层感知或体验学习，只是体验的方面不一样。从某种程度上说，观看“earth”图像的“真实性”还仅停留在视觉上，真正的VR则使“真实性”扩大到听觉和触觉，仿佛身临其境。

2018年，我国地理教育期刊开始出现有关VR教学的文章，在全部四篇文章中，有一篇是中学地理教师独立撰写的。作者尝试利用VR技术进行地理课堂教学后认为，基于VR技术的地理教学技术系统，为VR辅助地理课堂教学提供了良好支撑，也为地理教学变革提供了新的模式。

在较深层次的运用上，VR技术有可能用来改善有关地理设计的学习。在“选择居住地”“城市布局”“工业布局”等的教学中都有过模拟设计活动，通常是学生用符号、图形、文字等将模拟设计图绘制在纸面或PPT上，也有为参加比赛制作示意性实体模型的例子。在VR技术的支持下，今后有可能看到设计的虚拟现实效果图，这会给学生带来地理学习的全新体验，也能激励学生创新思维的发展。

目前，VR技术的教学应用还处在概念阶段。因其成本高，教学应用必须考虑其性价比。比较理想的方式是在地区的共享地理实验室、共享实习基地、开放展馆中设立专门的地理虚拟体验区。教师可在需要时带学生到这些地方上课，把分散的VR资源整合起来，构成一个开放、共享、区域性的室内虚拟地理学习环境。

较之VR，增强现实技术（AR）从技术层面看更容易进入地理教学。这种技术可以将导航、对事物的说明、事物形成的动画演示等用虚拟技术叠加在学生所看到的真实地理事物上面，或叠加在书本上面，需要时可“看”到肉眼无法观察到的地理事物内部信息。这相当于为现实中的地理事物叠加一个融为一体、即时呈现的资源库。AR技术既可以用在立体化教科书编制上，也可以用在地理考察活动中。

例如，戴上专门的设备，可以使我们在观察野外某个山体时，同步“看到”与其有关的形成过程、内部构造等图像或动画；在考察城市景观时，可以在行进路途中同步“看到”某栋建筑的内部结构或其他信息，以丰富、优化学生对真实世界的感知。

VR、AR等技术对地理课程的影响与地理课程自身发展是互动的关系。一方面，技术与课程的真正融合，不是仅有技术的发展就可以做到的，还需要地理课程本身的发展，否则一些先进的技术即使在生活中得到普及，也不一定对地理课程有价值。另一方面，技术的发展确实可以帮助地理课程实现过去受技术限制而无法实现的目标，可以“增强”和“丰富”地理学习，这无疑带给地理课程改变、创新的远景。

只是课程传统或现状受技术发展的制约，也是不争的事实。有时先进技术的作用，恰恰可以帮助课程实现过去受技术限制无法实现的目标。但课程能否借助新技术产生新的变革，最终还要取决于决策者的观念。这是技术发展和教育观念相互作用的必然过程。我们期待未来对此有更多的探索。

三、善用基于信息技术的微课支持学生的个性化学习

这是笔者对信息技术应用远景最期待的部分。个性化学习不是让学生放任自流，而是在一定的教育目标指导下充分关注学生的个性发展和学习自主性。信息技术支持学生个性化学习也不是仅靠教师个人力量所能做到的，需要探索的内容很多，本文仅从资源的角度，略谈微课支持学生个性化学习的价值。

计算机网络技术进入课堂后，课程资源已经由教师的教学资源变身为同时也是学生的学习资源。所谓学习资源，是指学生可以随时根据自己的需要而使用的学习材料。在计算机时代之前，教师在课堂上使用的录像和幻灯片，很难交给学生在课堂内外自主使用。PPT被普遍使用后，也有教师将自己上课的PPT拷贝给学生。但总体上看，在利用技术使更多的教学资源转变为学习资源方面还没有较大的进展。

近些年，原创于美国的微课为我们带来了课程资源转化的新机会，而且被转化的资源已经由PPT等外围资源进入到核心资源，即教师的授课过程。对于教师授课的过程，学生原本是无法重复经历的，更无法在教师授课过程中依照个人的需要而“暂停”和“回放”。将教师的授课录音制作成微课，交给学生自主“听讲”，教师的“授课”就变成了学生可用的资源。

笔者利用中国知网统计了《中学地理教学参考》《地理教学》《地理教育》三种期刊的发文数量。仅从文章标题看，1995—2018年间，共发表497篇有关信息技术应用的文章，其中微课就达118篇，且都是2013—2018年间发表的，占这6年发表此类文章总数的1/2。这表明现阶段教师对微课的兴趣明显高于其他技术应用。

微课的特点是“活”和“微”。“活”即微课内容是教师授课的视频，有声音、有动作，能为学生提供比教材更加生动的学习资源；“微”是指视频比较短，一般在10分钟以内，可以重点解决一个教学问题，也使得微课方便在手机、Pad等移动设备上使用。微课的出现原本是为了解决个别学生缺课的问题，天生具有个性化教学的基因。因此，在制作和使用微课时，可以把重点放在研究如何支持学生的个性化学习上。

目前，教师使用微课有多种方法。一是把微课作为预习的材料，要求全体学生必须使用，并完成规定的作业，相当于将部分讲课过程移至课前；二是在课堂教学过程中播放给全体学生观看；三是提供给学生，供他们在需要时自主选择使用。这些方法中，第三种做法更接近对学生个性化学习或自主学习的支持。第一种方法给了学生自主把握学习时间和进度的自由，但统一的预习要求，弱化了学生选择使用的权利，教师在使用时需要把握“度”，以免把微课使用变成常规课堂教学的外延部分。第二种做法与微课的本质没有多少关系。

在微课开发过程中，教师需要研究微课内容的选择和表现程度，避免利用新的技术强化直接告知答案的“告知”教学，因为这反而不利于学生的个性化学习和自主学习。

例如，有关某种地理事物分布特征的知识应该是学生自己利用地图“发现”的，如果教师制作微课加以详细描述，就等于主动代替学生学习（相对于教科书来说）。再如，实验本来应该由学生去做，自己获得实验的结果，如果教师在微课中对地理实验操作过程过度讲解，又给出实验结果，教师的微课就回到了单纯的演示，相当于利用信息技术把应该由学生完成的学习变成微课中教师的讲授，反而带来教学的倒退。

总之，信息技术不能代替教师的作用，但可以支持课程向更适应未来社会的方向发展，特别是在增强教学的个性化，支持学生的自主学习方面，信息技术应该发挥更大的作用。

（作者系首都师范大学教师教育学院教授、博士生导师，中国教育学会地理教学专业委员会副理事长，义务教育地理课程标准研制组和修订组核心成员、高中地理课程标准研制组和修订组核心成员）