运用现代教育技术和手段优化地理课堂教学设计

　　运用现代教育技术和手段优化地理课堂教学设计

　　内容摘要：本文主要论述运用现代教育技术和手段，对地理课堂教学设计的影响。从现代教育技术，特别是多媒体具有集成性特征和非线性信息组织结构特征，呈现的信息动态性、时空性强，交互性好的特点；以及地理学科综合性强、研究内容广泛，研究对象具有多变性，而地理教材内容容量有限，更新慢，地理知识时空跨度大，许多自然地理规律和现象远离学生生活实际环境的特点，说明运用现代教育技术和手段对地理课堂教学设计中的优化呈现、指导编码、尝试练习、评价反 馈四个方面设计的影响，优化地理课堂教学设计。

　　关键词 教学设计 优化呈现 指导编码 尝试练习评价反馈 集成性 交互性 非线性呈现直觉思维

　　教学设计是以传播学和学习论的有关理论为基础，应用系统理论的观点和方法，研究教学系统、教学过程和制定教学设施的计划，以使教学达到最优。梅里尔（Merrill）等人在新近发表的《教学设计新宣言》一文中提出：教学的目的是使学生获得知识与技能，教学设计的目的是开发促进学生掌握这些知识技能的经验和环境。教学是一门科学，而教学设计是建立在这一科学基础上的技术，因而教学设计也可以被认为是科学型的技术，是用于开发学习经验和学习环境的技术。如果运用现代教育技术和手段，教学设计就可以应用系统科学的观点和方法，按照教学目标和学生特点，合理选择和设计教学媒体信息，并在系统中有机地组合，形成优化的系统结构，其流程模式如图所示：

　　课堂教学设计是教学设计的最主要部分，它分为启动环节、导入环节、展开环节、调整环节、结束环节的设计。本文主要研究运用现代教育技术和手段对地理课堂教学设计中的展开环节设计的影响。展开环节是课堂教学设计的主体部分，要求学生对新任务有实质性的理解。应该说，教学任务是否能预期完成，在很大程度上同展开环节的课堂结构设计是否得以优化有关。设计展开环节教师要做的工作有： 一、优化呈现

　　教师通过精心组织教学内容，根据学科知识的逻辑顺序和学生接受的心理顺序合理呈现新知能，呈现时所依据的逻辑顺序是新知能（或 学科内容）本身的结构特征；心理顺序则是学生掌握新知能时认知建构方面的先后难易之别。优化呈现的目的是保证将新课题的逻辑意义转化为学生易于接受的心理意义，将外部的信息纳入原有的或经过改造的认知结构中。地理学科知识的时空跨度很大，而教学环境的空间很小，现代教育技术能够超越时空界限，在课堂上再现宏观世界、微观世界。多媒体又具有集成性特征,它既是多种信息的载体(文本、图形、声音、动画、视频),又是存储信息的实体（视频设备、音响、存储设备、计算机）的集成。在教学设计中利用多媒体的这一特性能尽可能地调动学生的多种感官，更好地创设情景，促使学生得到真正的意义理解，进行认知导向，激发认知兴趣。这样不仅使课堂教学生动形象有利于学生分析掌握，也可以变化剌激方式，吸引学生的注意，而且可以促进学生直觉思维，拓展学生视野，提高学生参与率。

　　（一）课堂教学生动形象

　　现代教育技术和手段在知识呈现和处理方式上，符合最新的认知理论模式。它能够分解复杂的教学信息，使学生认知过程由难变易。地理教学难点多在自然地理部分，许多自然地理规律和现象远离学生生活实际环境，学生理解起来很吃力，造成理解片面，容易遗忘。教学设计中如果把这些内容通过多媒体软件以视频图像、动画演示出来后，复杂的地理知识就成了形象具体、生动有趣的东西、能够激发学生兴趣，提高课堂效率。

　　①抽象的内容具体化

　　运用现代教育技术和手段、用动画演示地理事物的运动和发展过程、地理因素之间的相关联系与过程等动态的内容，使地理概念、地理过程的说明变得更加生动，使抽象的概念变得具体，从而大大简化了相关内容的教学过程，降低了教学难度，提高了教学效率。如地理要素之间的相互关系十分复杂，初学者很难理解。在自然带分布规律的教学设计中运用计算机先显示在大气环流影响下的纬度地带性；再显示大陆在风带的影响下，大陆东西两侧出现差异，显示中纬度出现的经度地带性；然后显示洋流的影响使其分布界线在大陆东西两侧发生倾斜，以及在地形影响下的自然带的非地带性分布；最后显示世界大陆实际自然带的分布；进而显示理想大陆自然带的分布状况。通过这些演示，抽象的内容具体化，使学生进一步理解地理环境各要素之间的相互联系、相互影响，掌握理想大陆自然带的分布规律。又如等高线图的判读很抽象是教学难点。在教学设计中运用计算机摸拟功能使学生直接看到从立体到平面图形的转换，了解等高线地形图的成图过程，读懂等高线地形图。 现代教育技术和手段的运用，可以非线性地呈现信息，有利于学生对教学信息获取吸收。多媒体地理教学可以使教学信息流程非单向线性流动，而是以分支、链条式网状结构流动，这对于跨度大的地理学科来讲，便于地理知识中相关交叉知识呈现。

　　②呆板的内容形象化

　　在地理教学中有许多统计图表用来解释地理学的原理，这些图表虽然很简明扼要，但略显呆板，难以引起学生的注意。在教学设计中用计算机动画来活化图表则可以弥补这方面的不足。如地壳物质的化学组成，世界七大石油区探明储量的比较等，可以用不同的色块，表示不同的分支内容，再逐项变色闪动，或依次出现不同色块，表示图表中的内容。气温曲线图、人口数量变化图可在程序控制下进行图数的转换，或按某一顺序逐渐出现，使静态的图表“活化”并产生动感，从而引起学生的注意，提高教学效果。 用计算机将CO2的温室效应、酸雨、臭氧空洞的影响，植物在不断枯萎，水被污染，鱼的个体不断变形、数量不断变少、直至绝迹等制作成漫画式动画，既可以活跃课堂气氛，让学生在轻松愉快的氛围中理解记忆、加深印象，还可以激发学生的学习兴趣。

　　（二）促进直觉思维

　　直觉思维的本质是图象性，其过程是非语言性的。直觉思维基本上是一种图象把握，即瞬时内事物的所有因素都以一种图象的形式浮现于脑际，使人脑对事物的全貌和本质结构形成感知。中学地理课本中有许多地理过程的教学，如空间上：大到宇宙天体的运动、小到气团上升过程中水汽的凝结；时间上：长到地壳海陆演化，短到转瞬即逝的地震波的传递，这些过程都无法直接观察，但计算机可以用动画的形式摸拟它的运动及变化，使之直观地展现在学生面前，促进学生的直觉思维，活化学生认知，优化课堂结构。人脑对图象的把握能力要大大强于对语言的把握能力，教师在课堂上应充分发挥利用人脑的这一优势。地理课有比别的学科更多的图片、图像需要演示，这些都是用语言难以表达的。传统地理教学、图片、图像是平面的、静止的、呆板的、无声的，学生感知困难，难以较长时间引起学生的注意。而计算机多媒体可以充分利用计算机所特有的信息处理能力、交互强的特点，将文字、声音、图形、动画和图像等多种媒体综合一体化，使地理课中众多难以用语言表达内容的劣势，变成图文并茂、生动活泼的优势，把复杂的地理事物和地理现象直观地呈现在学生面前，启发学生的直觉思维。如用程序控制或画出太阳系的动态模型，既可以直观地反映出地球运动的特点，还可以展示地球在公转过程中正午太阳高度角及昼夜长短的变化、四季的形成、五带的划分等，突破该内容的教学难点。 计算机控制下，地理事物和地理现象的观察既可以是动态的也可以是静态的，既可以整体反映，也可以进行局部放大分析，使学生在观察中探索科学真理，提高课堂教学效率。

　　（三）拓展学生视野

　　现代地理学是自然科学，社会科学和技术科学交叉，综合性很强的横断学科，新思想、新理论、新观点、新方法不断涌现，传统的教学手段难以取得良好的效果，而多媒体的非线性信息组织结构特征为教师更大可能地发挥自已教学策略提供了支持。丰富的多媒体信息呈现方式采用网状结构，若干个信息块均可任意迅速的访问、查询，使教学内容既能扩出去，旁征博引，又能聚起来，突出教学重点、难点，教师便有资格当个出色的“指挥家”，既能使学生在广阔的空间内游刃有余，又不至于误入歧途，事倍功半。 地理学是研究人类生存的地理环境，以及人类与地理环境关系的一门综合性学科，其研究内容广泛，研究对象具有多变性的特点，与此相比地理教材内容容量有限，更新较慢，这就要求我们在教学设计中必须力求全面把握地理信息，不断更新地理知识。运用现代教育技术可把地理教材内容通过文本、图象、声音、动画、视频等形式多方位传授给学生，为实现教学内容的信息化提供了良好的条件。教学信息传输的网络化也为地理教学提供了丰富的信息资源，可以有效地缩短劳动周期，拓展学生的视野。 （四）变化刺激方式，引起学生注意

　　从心理学的角度来讲，教学过程实际上就是一个教师刺激学生反应的过程。计算机具有动画、声音、风景图像等各种信息表现形式，因此运用计算机可以刺激学生的感官如视觉、听觉，吸引他们的注意力，加深教学内容在他们头脑中的印象。科学试验证明：视、听、味、触、嗅5种感觉官能接受知识的比例分别为：视觉占83%，听觉占11%，其他三种合占6%。因此在教学设计中利用现代技术，充分运用视、听手段，对提高课堂教学效率有深刻的意义。

　　澳大利亚教育学家巴道夫（Budoff）和奎恩兰（Quinlan）在1964年对听觉手段和视觉手段的效果进行了比较研究，他们发现有的学生对视觉手段敏感些，有的学生则对听觉手段更敏感一些。因此，用计算机辅助地理教学，可以适应不同的学生。心理学的研究表明，对大脑用同一种手段反复刺激，容易使大脑对刺激产生抵制，使记忆成为不可能。运用现代教育技术和手段，通过视觉、听觉交替刺激，可以保持刺激效果，吸引学生注意力。如地理教学中经常要遇到各种地理事象的分布问题：地形、气候、水文、土壤、植被以及人类活动等的区域分布。运用计算机可以边显示文字边显示示意图来展示地理事象的分布，教师可以边讲边操作，学生既能从教师这里得到指导，听到讲解，又能从视屏上看到图象学到知识，既有新鲜感，又有不断变换的节奏感，收到良好的教学效果。 （五）提高学生的参与率

　　现代教育学认为在教学过程中占中心地位的应当是学而不是教。亦即教的主体是教师，教师应当起引导作用，学生是教的客体，是学习的主体，学生应当在教师指导下自觉积极地进行学习，学会学习。所以，现代教师的任务应该是在内容和方法两方面给学生以指导，从而学生自主地学习。运用人机交互软件学生可以根据实际情况，用热键、按钮等转跳信息模块，完成学习过程。如在区域地理教学中，设计多个分支学习路径，学生可以随时进入与教学内容相关的人文视频，图表、数据资料等学习模块。使学生主动参与学习。在地理课堂教学中也可以运用计算机在屏幕上显示活动画面，进行事物发展的动态模拟如水循环过程、洋流的运动，火山活动，预测一个地区乱砍乱伐会造成哪些影响等，不仅弥补挂图、模型等静止不动的缺陷，而且增加了学生对学习过程的主动参与程度。在高中地理影响工业布局的因素的教学设计时，考虑让学生在操作计算机的过程中自主控制影响因素，以摸拟显示不同条件的建议结果，回答教师或学生自己提出的种种学习问题，最终达到学习目标。也可以运用计算机虚拟现实，提高学生的参与率。在城市布局原理的教学设计时，让学生扮演一虚拟市长用计算机操作来规划一虚 拟城市的布局与设计，如果城市布局不合理的话，一系列的问题如污染、洪水等就在屏幕上出现。通过这样一个虚拟现实的例子，可以让学生更加深刻地理解城市布局，人与环境等诸多人文地理的内容。总之，在地理课堂教学中运用现代教育技术和手段，引进具有人机交互功能的电教设施与技术，便于学生参与教学过程，以发展学生知识、技能及非智力因素。也可以节省课堂教学的时间，有研究表明，大约可节约百分之二十至百分之五十的时间，这为教师的教和学生的学提供了很大的空间。德国著名教育家第斯多惠说：“一个差的教师奉送真理，一个好的教师则教人发现真理。”因此，运用现代教育技术和手段，教师可以更多地在启发、诱导、点拨、指导等环节上下功夫，指导学生讨论、思考、探索、创新，让学生更多地主动参与课堂教学。

　　二、指导编码

　　指导编码的实质是要求教师根据不同的学习任务类型对学生进行有针对性的指导，帮助他们将刚刚接受的新信息结构化、意义化，从而贮存到长时记忆中去，内化为自已的智慧和品质。不同的个人经验，认知环境以及认知方式，对于事物的理解也迥异。传统教学中教师讲，学生听，进行“大生产”，使众学生千人一面，将整体内容分割为部分，机械地对知识做预先限定，使教学过于简单化，往往忽视各部分之间的联系，影响了学习者用联系的观点广泛而灵活地迁移，妨碍了创造思维，逻辑推理等能力的发展。运用多媒体的交互性强，可以采用图形交互界面，窗口交互操作的特点进行课堂教学设计有利于调动学生学习主体作用，促进学生内部思维的发展，让学生做积极的信息加工的主体，完成知识体系的建构。组成地理环境的各要素是相互影响，相互制约的，某种地理现象的出现也是多种因素共同影响的结果。如地球大气的运动教学设计，利用传统的教学手段学生很难理解三圈环流的形成，但是运用多媒体在3DS平台上制作动画，首先显示：假定地球处于静止状态下的大气运动情况，再显示：地球自转产生的地转偏向力对大气环流的影响，三圈环流及其形成、分布和季节移动。在这个过程中还可以让学生观察地球上流动物体在地球自转影响下运动方向的改变，理解了三圈环流的形成与气压梯度力与地转偏向力的关系，以及气压带、风带的位置与太阳直射点移动的 关系。又如地中海气候的成因和分布规律，是教学中的重点和难点，学生很难掌握，在教学设计中运用计算机可实现相关节点间的自由跳转，或多画面重叠和摸拟显示的功能，随着教师的教学思路逐步推进，层层展开，指导编码，既帮助教师完成对学习内化，重组过程的指导，又为学生创设各种情境，产生符合学习需求的外部刺激，促进学生对知识的意义建构。

　　三、尝试练习

　　当学生对新信息经过合理编码贮存之后，可以说此时他们已初步习得（领会、理解）了新信息的实质含义。然而，这种习得还不能说是深刻透彻的，贮存也尚未到达经久不忘的程度。所以，这时教师应通过适当的指导性练习让每个学生都动手动脑动身体尝试练习一番。借助课堂上的即时练习或讨论，一方面教师可以及时判断学生初步习得的新知能是否透彻完整，另一方面学生也可以从尝试练习的结果中体验自己理解或掌握的程度。运用现代教育技术进行地理教学设计可以实现学习方式的多元化，允许学生调整学习步调和学习进度，选择不同难度系数的学习路径。如可以采用随机函数，在一定范围内随机变换提问顺序，以利于考查学生知识掌握的牢固性和灵活性。发现问题及时补救。可以运用计算机，设计一些游戏式技能训练题，让学生在新颖的学习情景中，在融洽和谐、轻松愉快的气氛里巩固、拓展所学的知识，或查漏补缺，以培养他们解决问题的能力。如在初中地理教学中，设计教学游戏，让学生在地图上指出国家、省、首都、主要矿产、河流、山脉等的分布，并辅以生动有趣的反馈信息，使学生在玩的过程中加深这方面知识的记忆，寓教于乐，起到良好的教学效果。

　　四、评价反馈

　　学生尝试练习活动必须通过形成性的、及时的评价或反馈才能起到它应有的作用。这种评价不是用来对学生的课堂学习评等排序，而是传递某种信息让学生知道他在尝试练习中所表现的学习行为正确与否或正确程度如何，离期望的目标还有多远，通过与预期的目标相比较，以此为后续学习提供激励。传统教学，由于反馈信息渠道不畅，教师很难及时了解每一个学生真实的学习水平，这在很大程度上限制、禁锢了学生个性的培养。运用现代化的教学手段进行教学设计，可以从多媒体系统中提取多种类型的检测方式如填充、选择、 判断、匹配、也可以是画图，填图等形式，通过个别指导，信息再现，激发兴趣。同时根据反馈结果，设计出补救学习措施，提供再学习分支。从而使中等和学有困难的学生“跳一跳”获得知识，也使具有独立思考能力的聪明学生迅速地增长知识和提高能力。 运用现代教育技术和手段，充分发挥计算机图象动态性强、时空性强、逻辑性强的功能，在地理课堂教学中演示地理事象发展、演变过程，改变地理教材的呈现方式和地理信息的传递形式，延长了学生接受知识的“感官”，扩展了课堂教学容量，改善了学生的学习环境，改变了学生对所学知识掌握情况的反馈形式，优化了地理课堂教学设计，从而提高了课堂教学效率。