概念可視化在中學(xué)地理教學(xué)中的探索

☆李露（安徽師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，安徽蕪湖　241000）

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概念可視化在中學(xué)地理教學(xué)中的探索

☆李露
（安徽師范大學(xué)教育科學(xué)學(xué)院，安徽蕪湖241000）

摘要：本文著重探討“學(xué)習(xí)可視化”中的“概念可視化”這一微觀層面。通過闡述可視化教學(xué)的理論基礎(chǔ)、比較常用可視化工具以及分析信息技術(shù)環(huán)境下的中學(xué)地理課堂現(xiàn)狀，探索使用多種知識可視化工具實現(xiàn)中學(xué)地理概念可視化教學(xué)的方法。

關(guān)鍵詞：概念可視化；可視化工具；地理教學(xué)

一、引言

知識可視化技術(shù)自面世至今已引起教育界的重大關(guān)注。與傳統(tǒng)的教學(xué)、學(xué)習(xí)過程相比，可視化學(xué)習(xí)具有實現(xiàn)隱性知識的顯性化、培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造性思維、促進學(xué)習(xí)者認知結(jié)構(gòu)水平的提高等多種意義。[1]

多媒體設(shè)備被引入課堂，為知識的可視化提供了硬件基礎(chǔ)。知識可視化工具的作用是將復(fù)雜抽象的知識用圖形化的手段予以表現(xiàn)，幫助人們將大腦中零碎的想法整理連接，從而形成條理清晰的思維模式，以便于知識的表達、傳遞和創(chuàng)新。[2]本文將思維導(dǎo)圖、PowerPoint、Flash以及3ds Max這幾種知識可視化工具作為代表，通過對比其優(yōu)缺點，探求如何在概念可視化教學(xué)中實現(xiàn)各類可視化工具利用的最優(yōu)化。

二、教學(xué)中常用的可視化工具

(一)思維導(dǎo)圖

圖文并茂的思維導(dǎo)圖不僅是一種知識可視化的思維工具，還是一種將人腦放射性思考具體化的方法，整合到教學(xué)中，能有效使學(xué)生發(fā)散思維，促進創(chuàng)造性思考的同時，促進學(xué)習(xí)內(nèi)容的系統(tǒng)化理解與掌握。[3]思維導(dǎo)圖具有中央圖像不可缺、圖形化、關(guān)鍵詞、多色彩、曲線化、個性化等特點。當(dāng)前有很多優(yōu)秀的思維導(dǎo)圖軟件，如MindManager、MindMapper、Inspiration、億圖圖示專家等。

思維導(dǎo)圖作為教學(xué)中最常用的工具之一，它很好地幫助知識網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，在學(xué)科復(fù)習(xí)中發(fā)揮很大作用。但很多教師在使用思維導(dǎo)圖時往往忽略了圖形和色彩的運用，只停留在很淺層次的知識可視化應(yīng)用，并未真正實現(xiàn)知識可視化。

（二）PowerPPooiinntt

利用Microsoft PowerPoint（PPT），用戶不僅可以在投影儀或者計算機上進行演示，還可以在互聯(lián)網(wǎng)上召開面對面會議、遠程會議或在網(wǎng)上給觀眾展示演示文稿。PPT不僅可以實現(xiàn)紙介質(zhì)知識的數(shù)字化轉(zhuǎn)換，而且可以嵌套視頻、內(nèi)置動畫，將方法與過程活靈活現(xiàn)地呈現(xiàn)在學(xué)生面前，讓接受知識的過程更為直觀。

PPT是最容易上手和最常用的教學(xué)工具，但很多教師在使用的過程中只是做到了將黑板上板書的內(nèi)容搬到投影屏幕上，并沒有對知識概念的構(gòu)造過程進行可視化拆解，沒有突顯其優(yōu)勢。由此造成很多學(xué)生對數(shù)字化教學(xué)產(chǎn)生了誤解，不僅對教學(xué)沒有幫助，還容易造成學(xué)生思考的惰性和注意力潰散。

（三）Adobe Fllaasshh

Flash是一種集動畫創(chuàng)作與應(yīng)用程序開發(fā)于一身的創(chuàng)作軟件。設(shè)計人員和開發(fā)人員可創(chuàng)建演示文稿、應(yīng)用程序和其它允許用戶交互的內(nèi)容。Flash可以包含簡單的動畫、視頻內(nèi)容、復(fù)雜演示文稿和應(yīng)用程序以及介于它們之間的任何內(nèi)容。

Flash的良好交互性能夠?qū)崿F(xiàn)知識過程的虛擬構(gòu)建，由此可以實現(xiàn)一些虛擬實驗操作。Flash優(yōu)秀的繪圖和動畫能力可以讓抽象的知識概念更加直觀形象地展示。作為一款功能強大的二維軟件，F(xiàn)lash在更深的層次上實現(xiàn)了知識的可視化，對設(shè)計者亦有更高的技術(shù)要求。

（四）3ds Max

三維設(shè)計軟件應(yīng)用于教學(xué)中屬于高級知識可視化工具。它與其它可視化工具相比，能以虛擬仿真的形式，全方位、立體化地表現(xiàn)相關(guān)知識點。

使用3ds Max輔助地理教學(xué)，有助于理解學(xué)科中的空間感、抽象性、綜合性。與二維設(shè)計軟件相比，它的優(yōu)勢在于空間的表現(xiàn)能力，能在有限的多媒體環(huán)境中實現(xiàn)最大程度的知識可視化。在一些空間概念上，使用3dsMax建模并渲染立體圖，能夠?qū)崿F(xiàn)清晰的表達。但3ds Max對使用者要求有更高的技術(shù)水平。

（五）可視化工具比較

對上述提及的可視化工具，本文從教學(xué)應(yīng)用的角度對其功能、支持格式、特點、優(yōu)勢、不足方面進行了簡單的比較和歸納（如表1）。

表1　可視化工具比較

通過上述對比，各種可視化工具軟件都具有不同的優(yōu)缺點。合理地運用它們，將對實現(xiàn)概念可視化教學(xué)產(chǎn)生巨大的作用。如PowerPoint可作為教學(xué)的主線嵌入各種教學(xué)資源。使用MindManager可創(chuàng)建思維導(dǎo)圖圍繞特定主題知識進行闡述。而在需要空間想象的抽象知識概念上，可用Flash、3ds Max等二維、三維軟件進行演示。

三、概念可視化應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的探索

(一)課程特點

地理學(xué)是一門研究地球表層自然要素、人文要素及其相互關(guān)系的科學(xué)，地理學(xué)本身具有綜合性、地域性、開放性、實踐性的特點。地理教學(xué)需要大量圖片和視頻來彌補課堂的不足，直觀、形象、可視化的講解能使地理教學(xué)事半功倍。

（二）教學(xué)現(xiàn)狀

1.觀念滯后

相比傳統(tǒng)的課堂，現(xiàn)今的中學(xué)地理教學(xué)已經(jīng)較多地使用幻燈片、視音頻等工具。但實際上，中學(xué)地理教學(xué)可視化的觀念還是比較滯后的。多數(shù)教師認為，頻繁地使用PPT進行教學(xué)便做到了信息可視化教學(xué)，而學(xué)生卻絲毫沒有感受到使用該技術(shù)教學(xué)的優(yōu)點。

2.模式單一

多媒體教學(xué)從最初利用圖片、標識、畫圖到后來使用投影機、放映機、電視機到現(xiàn)在以計算機、網(wǎng)絡(luò)為基礎(chǔ)的富媒體化，總體的趨勢越發(fā)多樣化和直觀化。以PPT為主，輔以音視頻，這便是目前的地理多媒體教學(xué)模式。很多教師只會從傳統(tǒng)的板書授課轉(zhuǎn)移到多媒體上，而沒有真正利用多媒體開展新的教學(xué)方式。

（三）設(shè)計原則

1.理論指導(dǎo)原則

概念可視化教學(xué)作為地理可視化教學(xué)中的一個重要分支，其課程的實施要遵循可視化教學(xué)的相關(guān)理論，不能盲目。一方面，教師需要有充足的理論素養(yǎng)，做到針對不同的內(nèi)容結(jié)合適當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)理論進行設(shè)計指導(dǎo)。

2.工具多樣化原則

學(xué)科的不同內(nèi)容有其特殊性，單一的可視化工具并不能貫徹始終地發(fā)揮其作用。因此在實施概念可視化教學(xué)時，要盡可能針對課程中內(nèi)容的不同，對課程中的不同部分，相應(yīng)使用合適的知識可視化工具。例如：在課前，教師可布置問題，讓學(xué)生使用思維導(dǎo)圖工具進行預(yù)習(xí)。在授課階段，使用PPT、視頻、Flash等多種可視化工具分析疑難點。課后，用思維導(dǎo)圖構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)，加強學(xué)習(xí)效果。

3.內(nèi)容設(shè)計合理化原則

概念可視化的教學(xué)設(shè)計雖然要務(wù)求使用多種工具，充分實現(xiàn)可視化的教學(xué)效果，但也應(yīng)注意避免濫用可視化工具。概念可視化教學(xué)并不需要對全部的內(nèi)容進行細致的可視化設(shè)計，應(yīng)重點抓住疑難抽象的概念進行剖析，避免課堂過于累贅。

（四）教學(xué)模式

中學(xué)地理是集天文、人文、地學(xué)知識于一身的學(xué)科，具有較強的知識廣度和深度，概念可視化教學(xué)是與多媒體輔助教學(xué)的交互性、可控性、大容量性、靈活性等特點應(yīng)運而生的，這恰好也符合了中學(xué)地理學(xué)科的教學(xué)需要。[4]

基于目前信息技術(shù)環(huán)境的地理課程現(xiàn)狀以及上述的教學(xué)設(shè)計原則，概念可視化的教學(xué)模式可概括為“提出問題-創(chuàng)設(shè)情景-教師引導(dǎo)-自主探究-得出結(jié)論-知識構(gòu)建-達成目標”環(huán)節(jié)，具體流程如下圖1。

圖1　概念可視化教學(xué)模式

該模式結(jié)合了信息技術(shù)、地理學(xué)科、建構(gòu)主義三方面的特點，在通過多媒體工具引導(dǎo)學(xué)生探究基礎(chǔ)充分實現(xiàn)概念可視化教學(xué)的要求。教師通過媒體展示教學(xué)目標，學(xué)生明確學(xué)習(xí)任務(wù)后，學(xué)生在教師創(chuàng)設(shè)的教學(xué)情景下自主探究。教師在這過程中通過多媒體引導(dǎo)學(xué)生得出結(jié)論，最后展示學(xué)習(xí)成果，并參與組織學(xué)生的知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。當(dāng)然，一個好的教學(xué)模式并不是一成不變、千篇一律的，它應(yīng)可以根據(jù)實際的教學(xué)需要而作適當(dāng)調(diào)整。在該宏觀模式下，還需注意以下幾個具體的實施要點。

1.抽象概念的可視化

概念可視化教學(xué)，顧名思義先要考慮從抽象、晦澀難懂的知識概念入手，運用多媒體技術(shù)，通過圖形、動畫、音頻等方式結(jié)合，將抽象概念可視化，令其直觀、易懂，以提高教學(xué)效果。[5]教師首先要明確教學(xué)目標，選擇需要進行概念可視化設(shè)計的知識點，然后根據(jù)整體教學(xué)流程，選擇合適的可視化表達方式進行設(shè)計與修訂。具體流程如圖2。

圖2　抽象概念可視化流程

2.結(jié)合可視化工具

可視化課堂是否等于使用PPT和思維導(dǎo)圖？這個問題困擾了很多師生。事實上，在實際的教學(xué)中，很多教師都是這么認為并開展相應(yīng)實踐的。概念可視化教學(xué)應(yīng)盡可能組合使用可視化工具，發(fā)揮各種教具的優(yōu)點，讓學(xué)生更直接更多樣地接觸疑難概念知識。

例如：在高中地理必修一《山地的形成》這一課中，教師就可以采取以下方法：（1）用PPT作為板書引導(dǎo)，在其中插入阿爾卑斯山、喜馬拉雅山、華山、泰山、富士山的圖片讓學(xué)生觀察不同類型山地的特點；（2）使用Google Earth分別加載川東平行嶺谷、廬山、華山和富士山圖層，動態(tài)瀏覽皺褶山、斷塊山、火山這三類山脈的實景；（3）讓學(xué)生描述這三類地貌的特征，并試著分析其成因；（4）用動態(tài)映像資料演示各類地貌的成因及所屬地質(zhì)構(gòu)造類型；（5）使用PPT結(jié)合思維導(dǎo)圖總結(jié)皺褶山、斷塊山、火山三類概念知識點。

在這一教學(xué)過程中，以PPT為平臺，穿插了二維圖片、3D實景和動態(tài)視頻，并以思維導(dǎo)圖構(gòu)建概念知識網(wǎng)絡(luò)。相較于傳統(tǒng)的以PPT為主的授課而言，通過組合使用可視化工具，不僅提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，而且將抽象的地理概念變得直觀、清晰，便于學(xué)生分析和歸納，有效地提高教學(xué)的科學(xué)性和綜合性。[6]

3.課堂的全方位滲透

概念可視化教學(xué)的思想應(yīng)貫穿整個課堂，而不是為了實施可視化教學(xué)而去做概念可視化教學(xué)。概念可視化教學(xué)的目的在于讓疑難、抽象的知識概念能夠清晰、直觀地展現(xiàn)在課堂，讓學(xué)生更輕松地接受這些知識，并能夠建立起清晰的知識網(wǎng)絡(luò)。而在教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計上，也要讓學(xué)生明白任務(wù)目標并展開探究，注重啟發(fā)式學(xué)習(xí)。

由此可見，概念可視化教學(xué)強調(diào)了從明確教學(xué)任務(wù)到教學(xué)過程再到知識構(gòu)建的整個過程。因此，在實施的過程中要從全局性、整體性上思考，不應(yīng)單單考慮到“課堂教學(xué)”這一部分，還要注重課前課后的銜接。

四、結(jié)束語

本文從知識可視化與現(xiàn)代課堂出發(fā)，闡述了地理概念可視化教學(xué)的概念，對較具代表性的不同類型可視化工具進行介紹與對比，并結(jié)合中學(xué)地理課堂展開探索。通過文獻研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)前地理教學(xué)應(yīng)用方式單一、地理課堂信息技術(shù)觀念滯后、教學(xué)模式僵化的問題，提出了概念可視化教學(xué)的設(shè)計原則和教學(xué)模式，便于教師了解如何使用既有的信息技術(shù)進行概念可視化教學(xué)，為今后可視化學(xué)習(xí)的發(fā)展而試水。

參考文獻：

[1]朱良學(xué).學(xué)習(xí)可視化的意義與內(nèi)涵研究[J].軟件導(dǎo)刊(教育技術(shù)),2013,(05):86-87.

[2]鐘達.知識可視化及其教學(xué)應(yīng)用[D].重慶:西南大學(xué),2010.

[3]郭艷霞.基于思維導(dǎo)圖的教學(xué)模式研究[D].長沙:湖南師范大學(xué), 2011.

[4]鄧珊珊.高中地理信息技術(shù)輔助教學(xué)軟件設(shè)計與開發(fā)[D].廣州:廣州大學(xué),2011.

[5]黃鳳春,鄒琴,余曉峰,等.“信號與系統(tǒng)”課程教學(xué)中抽象概念的可視化探索[J].計算機教育,2009,(19):93-96.

[6]沈新榮.基于Google Earth理念下的高中地理可視化教學(xué)實踐——以人教版高中地理必修一“山地的形成”為例[J].地理教學(xué), 2014,(13):18-20.

[編輯：莊豐源；實習(xí)編輯：阮士桂]

中圖分類號：G434

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7503（2016）09-0024-04