數(shù)字星球系統(tǒng)對中學(xué)生地理學(xué)習(xí)的促進(jìn)作用

鄭守德

摘要：“墨卡托投影”將地球表面地理事物投影到圓柱面上，并將圓柱面展為平面。數(shù)字星球系統(tǒng)能將平面上的圖像按照與“墨卡托投影”相逆的方式，投影在球幕上。教師按照教學(xué)需要，可將全球尺度的平面地理圖像，通過數(shù)字星球系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成球面投影圖像。數(shù)字星球系統(tǒng)可以幫助學(xué)生建構(gòu)地理空間模型；滿足學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求；提高學(xué)生地理信息素養(yǎng)；讓學(xué)生擁有快樂、智慧的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：數(shù)字星球系統(tǒng)；建構(gòu)；中學(xué)生；地理

中圖分類號：G632.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）39-0267-02

在中學(xué)地理教學(xué)過程中，地理事物的空間分布與發(fā)展變化是重要的組成部分。在中學(xué)地理學(xué)習(xí)過程中，地球運(yùn)動、大氣運(yùn)動、洋流、板塊運(yùn)動等全球尺度的地理事物的變化和發(fā)展超出大多數(shù)學(xué)生能夠感知的時(shí)間和空間范圍，具有很強(qiáng)的抽象性，阻礙了學(xué)生的認(rèn)知過程，形成地理學(xué)習(xí)上的障礙。以數(shù)字星球系統(tǒng)為教學(xué)平臺，教師認(rèn)真制定教學(xué)策略，精心設(shè)計(jì)教學(xué)過程，創(chuàng)設(shè)出全新的學(xué)習(xí)環(huán)境；學(xué)生利用新穎的渠道接受地理信息，引發(fā)思考，探究問題。在實(shí)踐的過程中，本人體會到數(shù)字星球系統(tǒng)對學(xué)生的地理學(xué)習(xí)的促進(jìn)主要包括以下幾個方面。

一、數(shù)字星球系統(tǒng)有助于學(xué)生地理空間模型的建構(gòu)

建構(gòu)主義認(rèn)為，學(xué)生利用相應(yīng)的學(xué)習(xí)資料，通過將新的信息刺激建構(gòu)在原有的認(rèn)知基礎(chǔ)上形成新的知識。對于大多數(shù)人來說，目前能到達(dá)的最大高度就是10000米左右的民航機(jī)巡航高度，還無法實(shí)現(xiàn)肉眼觀察整個地球。利用傳統(tǒng)的影音、圖像文件，雖然可以在一定程度上展示地球表面局部區(qū)域的地理事物分布，但是學(xué)生對于全球整體范圍地理事物分布的認(rèn)識仍然停留在平面上。數(shù)字星球系統(tǒng)可以為學(xué)生展示完整、連貫的地球圖像，從二維上升到三維，有力地促進(jìn)了學(xué)生在大腦中建構(gòu)立體的地球模型。例如：在中學(xué)地理“晨昏線”的相關(guān)內(nèi)容學(xué)習(xí)中，教師在數(shù)字星球系統(tǒng)上顯示夏至日地球上晝夜更替的動態(tài)影像，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)關(guān)于地球晝夜分布的地理規(guī)律。學(xué)生通過觀察數(shù)字星球系統(tǒng)球幕投影，可發(fā)現(xiàn)：晝半球和夜半球平分了地球；晨線和昏線構(gòu)成了晨昏圈；晨昏圈就是晝半球和夜半球的分界線。結(jié)合數(shù)字星球系統(tǒng)的自轉(zhuǎn)演示，學(xué)生還可發(fā)現(xiàn)：在晨線附近的地點(diǎn)，正從黑夜轉(zhuǎn)變到白天；在昏線附近的地點(diǎn)，正從白天轉(zhuǎn)變到黑夜；北極圈內(nèi)地區(qū)全天處于晝半球，南極圈內(nèi)地區(qū)全天處于夜半球；北半球各緯度晝弧長于夜弧，緯度越高，晝弧和夜弧的長度差異越大，而赤道總是晝夜平分……教師會驚喜地發(fā)現(xiàn)，學(xué)生答案的完善程度大大超過了教師的預(yù)期。因?yàn)閷W(xué)生在觀察數(shù)字星球系統(tǒng)球幕的過程中，把對地球碎片化的印象拼接成一個整體，建構(gòu)了原先從未建構(gòu)起來的動態(tài)地球空間模型。

再例如：在全球時(shí)區(qū)分布的相關(guān)學(xué)習(xí)中，相對于教材中被迫割裂成平面圖的“墨卡托投影”的時(shí)區(qū)分布圖，數(shù)字星球系統(tǒng)翔實(shí)地再現(xiàn)了地球上各理論時(shí)區(qū)的分布。教師可引導(dǎo)學(xué)生思考以下三個問題：①全球時(shí)區(qū)的分布規(guī)律；②時(shí)區(qū)分布和區(qū)時(shí)早晚的關(guān)系；③區(qū)時(shí)最早的時(shí)區(qū)是哪一個。學(xué)生環(huán)繞著數(shù)字星球系統(tǒng)球幕，能輕松地總結(jié)全球分為二十四個時(shí)區(qū)，中時(shí)區(qū)向東依次有東一區(qū)到東十二區(qū)，中時(shí)區(qū)向西依次有西一區(qū)到西十二區(qū)，東、西十二區(qū)合并為一個時(shí)區(qū)，180°經(jīng)線是它們公用的中央經(jīng)線。學(xué)生甚至發(fā)現(xiàn)了許多教材上沒有歸納出來的規(guī)律。由于在球幕上時(shí)區(qū)分布的連貫呈現(xiàn)，學(xué)生較容易發(fā)現(xiàn)越往東邊時(shí)間越早，并且一直向東方向是沒有止境的，人們在環(huán)球旅行時(shí)會引起日期的混亂，所以需要人為劃分日界線。

地理教學(xué)過程中，提供給學(xué)生的學(xué)習(xí)資料越豐富、越恰當(dāng)，學(xué)生就能提取出越多的信息，總結(jié)出越多的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)越多的問題，引發(fā)越多的思考，建構(gòu)越完整的地理事物空間模型。數(shù)字星球系統(tǒng)以其獨(dú)特的三維立體展示的方式，使得平時(shí)學(xué)生難以完整想象、建構(gòu)的地球動態(tài)空間模型真實(shí)地呈現(xiàn)在眼前，為進(jìn)一步的知識建構(gòu)奠定了基礎(chǔ)。

二、數(shù)字星球系統(tǒng)能滿足學(xué)生個性化的學(xué)習(xí)需求

“滿足學(xué)生不同的地理學(xué)習(xí)需要”是中學(xué)地理課程的基本理念。數(shù)字星球系統(tǒng)豐富的課程資源不僅能滿足地理課堂教學(xué)的需求，也為學(xué)生開展研究性學(xué)習(xí)、校本課程、興趣小組活動提供支持。在課余時(shí)間，地理教室可定時(shí)向?qū)W生開放，學(xué)生可以自行操作數(shù)字星球系統(tǒng)、大屏幕學(xué)生平板電腦、語音立體地形圖等設(shè)備，滿足學(xué)生探索自然奧秘、認(rèn)識社會生活環(huán)境、掌握現(xiàn)代地理科學(xué)技術(shù)方法等不同學(xué)習(xí)需求。學(xué)生在學(xué)習(xí)與天文相關(guān)的地理知識時(shí)，亦可移去球幕，此時(shí)就從內(nèi)投影模式切換到外投影模式，通過數(shù)字星球系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，將星空圖像投影到教室中間的穹頂上，并設(shè)定相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)速度，逼真的模擬了浩瀚星空。利用數(shù)字星球系統(tǒng)呈現(xiàn)星空圖像，在多樣性和易操作性上，都大大優(yōu)于傳統(tǒng)的星空儀，深受中學(xué)生天文愛好者的歡迎。

三、數(shù)字星球系統(tǒng)能提高學(xué)生地理信息素養(yǎng)

教育和教學(xué)不能“以昨天的技術(shù)去迎接明天的挑戰(zhàn)”?，F(xiàn)在的學(xué)生是在信息時(shí)代成長起來的一代，是信息時(shí)代的原住民，他們的認(rèn)知方法和行為模式已經(jīng)大大不同于十年前、甚至五年前的學(xué)生。高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)在地理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用，課程內(nèi)容中也包含地理信息技術(shù)的應(yīng)用。教師可以將全球的遙感圖片，通過數(shù)字星球系統(tǒng)的三維立體轉(zhuǎn)化技術(shù)，轉(zhuǎn)化為球面圖像，讓學(xué)生真切地感受到地理信息技術(shù)的發(fā)展對人類認(rèn)識世界帶來的巨大幫助。學(xué)生登陸數(shù)字星球系統(tǒng)的資源中心（http：//lndlkcds.chinaedustar.com/），可以針對自己的學(xué)習(xí)需求下載相應(yīng)的球面資源素材，也可對平面圖片按照一定規(guī)范進(jìn)行加工后轉(zhuǎn)化成球面資源上傳到資源中心，實(shí)現(xiàn)交互式的信息交流。在進(jìn)行地理學(xué)科學(xué)習(xí)的同時(shí)，也與現(xiàn)代先進(jìn)信息技術(shù)的發(fā)展接軌，提高了學(xué)生的地理信息意識和能力。

四、數(shù)字星球系統(tǒng)讓學(xué)生擁有快樂、智慧的學(xué)習(xí)體驗(yàn)

蘋果公司在過去幾年內(nèi)取得巨大成功的原因有著重要一點(diǎn)：將用戶的體驗(yàn)擺在至高無上的地位。學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的情緒體驗(yàn)，將會對學(xué)生的學(xué)習(xí)結(jié)果產(chǎn)生重大的影響。數(shù)字星球系統(tǒng)通過將具有地理特色的信息技術(shù)有效地融合于地理的教學(xué)過程中，營造出一種學(xué)生能感知、能體驗(yàn)的富有樂趣和享受感覺的信息化地理教學(xué)環(huán)境，激發(fā)學(xué)生內(nèi)在的學(xué)習(xí)興趣與動機(jī)。數(shù)字星球系統(tǒng)的操作軟件“storyteller”功能模塊結(jié)構(gòu)清晰、開放性強(qiáng)、易于操作。學(xué)生在使用過程中輕點(diǎn)鼠標(biāo)就可控制球幕投影內(nèi)容沿著經(jīng)線方向或緯線方向轉(zhuǎn)動，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)動的速度和方向，還可以讓動畫重新播放和暫停播放。與蘋果數(shù)碼產(chǎn)品一樣，數(shù)字星球系統(tǒng)的日常使用不需要閱讀說明書，學(xué)生直接操作體驗(yàn)一會兒就能熟練運(yùn)用。體驗(yàn)一種新的電子產(chǎn)品，對于處于青春期的學(xué)生有著很強(qiáng)的誘惑力，在數(shù)字星球系統(tǒng)平臺上學(xué)習(xí)，增強(qiáng)了學(xué)生學(xué)習(xí)地理的興趣，對改善學(xué)生的學(xué)習(xí)有著明顯的幫助。

五、反思和感悟

教師的教學(xué)方式和過程決定了教學(xué)設(shè)備和技術(shù)的選擇。反之，教學(xué)設(shè)備和技術(shù)的不斷發(fā)展改變了學(xué)生的認(rèn)知方式，教師需要不斷調(diào)整教學(xué)策略和方法，以適應(yīng)學(xué)生不斷發(fā)展的學(xué)習(xí)需求。中學(xué)地理教師在教學(xué)實(shí)踐過程中，應(yīng)積極學(xué)習(xí)、接納先進(jìn)的信息技術(shù)手段。在消化吸收先進(jìn)信息技術(shù)的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮先進(jìn)信息技術(shù)的優(yōu)勢，在自己的教學(xué)主張的指引下，不斷探索信息技術(shù)與中學(xué)地理課程的深度整合，致力于改進(jìn)學(xué)生的地理認(rèn)知方式，提高地理教學(xué)的效益，為學(xué)生的地理學(xué)習(xí)減負(fù)提質(zhì)，并努力實(shí)現(xiàn)幸福課堂、實(shí)現(xiàn)幸福教育。