基于图层操作的进阶式地理交互学件开发与探索.pdf
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1、40|基于图层操作的进阶式地理交互学件开发与探索数字课堂地理是一门具有综合性、区域性等特点的学科。教师在课堂上仅仅通过语言描述无法穷尽不同的地理事物,若想让学生掌握地理事物的空间分布,必须用地图语言把广阔地理事象的空间结构、空间分布、空间联系、时间变化展现出来1。地图作为地理学的第二语言,包含丰富的地理信息,并按照一定规则将地球表面各种事物用地图符号表现在平面上,以反映各种自然、社会现象的地理分布和相互关系2。有研究表明,人们接收的空间信息中,80%以上是地理空间信息3。因此,地理学科在发展学生空间思维、培养学生空间素养方面理应承担更大的责任和义务。得益于地理信息技术的迅速发展,诸如最短路径、
2、空间叠置和缓冲区分析等地理信息系统(GIS)的空间分析功能在现实问题解决中得到广泛认可并发挥重要作用4。笔者尝试发挥现代信息技术的优势,选择合适的平台、软件创设图层叠置功能,开发出基于图层操作的进阶式地理交互学件(以下简称“学件”),用于教师课堂教学和学生自主学习,让学生在移动终端对不同地理图层进行叠置操作。一、开发依据(一)培养学生核心素养的需要普通高中地理课程标准(2017 年版 2020年修订)指出,地理学科核心素养主要包括人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力,它们是相互联系的有机整体。开发该学件的初衷,首要是实现学生核心素养的创造性培养。实践发现,学生对图层进行叠置操作,有助于培
3、养地理核心素养。图层叠置,是指借助地理基于图层操作的进阶式地理交互学件开发与探索文|高立洋信息系统软件,将含有不同地理要素的专题地图进行叠置操作,通过综合考虑和精细分析某一空间区域的多个要素,解决区域背景下的具体问题,培养学生运用综合观点和区域观点认识地理环境的思维方式和能力,实现思维可视化。可见,对某一空间区域不同要素图层的叠加和拆分操作,不仅符合一般的地理空间分析习惯,而且对学生的综合思维和区域认知思维培养有较大帮助。(二)满足学生个性化学习的需要学件是教师为达成教学目的使用的一种教学辅助工具,也是教师发挥教学重要作用的手段5。由于地理学科内容时空跨度大,学生个体存在较大差异,加之当代中学
4、生是互联网时代的原住民,接触过丰富的现代信息技术,所以教师要实现因材施教,必须考虑学生的学习特点,研发支持学生自主学习的学件,满足学生学习需求。为此,笔者决定开发一款服务于地理图层操作、适用于课堂内外、兼具科学性和体验性的利于学生自主探究的学件。该学件以图层操作为功能特征,对不同地理要素的图层进行叠加和拆分,通过创设学习情境,让学生经历科学探究的过程,借助交互性为学生大胆猜想、小心求证的探究性学习提供技术支撑,帮助学生纠正和深化已有学习认知,建立新的科学概念或者想法,培养探究能力和科学态度。二、开发策略(一)寓情于景提供沉浸式体验基于图层操作的学件,能够通过一定数量的文字、图片和形式丰富的音视
5、频资料,借助活动任务设计,建构系统化的探究情境,让学生更好2023 年第 10 期 中小学数字化教学|41数字课堂地进入探究学习状态。在具体的教学情境中,教师可以引导学生进行沉浸式体验,深度探究具体问题。这既能够避免人机交互产生的情感缺失,又能提高学生线上自主学习效率。(二)项目式学习提高问题解决力项目式学习中,教师要提供一些关键素材创设教学情境,引导学生在具体情境中解决问题。图层操作学件以交互操作为技术支撑,能够让教师引导学生对某一空间区域的开放式问题进行探究学习,从感性选择相关图层开始,到验证各要素的关联性和客观评价各要素价值,最后提出解决背景问题的措施,为学生提供探究式学习情境,培养学生
6、应对未来挑战的能力。(三)关卡进阶助推螺旋式发展为了进一步优化学生学习体验,遵循学生认知规律,学件要建构进阶关卡,助推学生能力螺旋式发展。基于图层操作特征,学件将聚焦图层筛选、逻辑归因、价值评价和问题解决四个核心任务来设置关卡,通过问题链和情境创设引导学生对某一具体问题进行深入分析,螺旋式助推学生能力发展。(四)水平对标精准化素养培养为了增强学生核心素养培养效果,学件的探究任务设计将聚焦地理核心素养水平要求。除了聚焦区域认知思维外,对于学生综合思维的培养,教师设计学件时还需精细化对标不同水平要求,根据地理要素的复杂程度、行为动词综合分析情况等有针对性地安排探究任务,结合进阶关卡螺旋式发展学生核
7、心素养。(五)任务建构优化在线体验性基于当前教学对现代信息技术要求较高和学生自主学习的特殊性,除依据课程标准和教育规律以外,学件将依托信息技术设置丰富的交互式任务和过程性评价,优化学生的在线学习体验。图层操作、语音指令、任务作答等交互式任务,可以引导学生持续思考探究;选择、填空、简答等问题,可以为学生提供实时的自主学习过程性评价。(六)多感官联动夯实学习效果研究发现,学生的感知通道差异不大,所以,教师从多个渠道输入信息,刺激学生多种感官来优化教学,能够取得良好的教学效果6。基于图层操作的学件,将调动学生的视觉感官,在阅读中认知背景;调动学生的听觉感官,借助指令进行探究进阶;调动学生的触觉感官,
8、操作地图完成图层叠置。在多元感官的联动刺激中,学件不断夯实学生学习效果。(七)自主制作发挥教师能动性可以说,比较了解学生学习情况的是任课教师,任课教师应是设计学件和跟踪学生学习过程的最佳人选。一线教师大多拥有丰富的教学经验,对课程标准、教材把握也比较到位,能有效避免学件开发中脱离课标、教材、学情等问题。更重要的是,自主制作学件还能激发教师的主观能动性,让教师主动研究适合的学件以服务学生的学习。三、技术实现基于以上分析,我们发现,教师需要借助能够实现图层操作的交互性较强且方便使用的平台、软件来制作学件。当前教师教学中使用的平台大多是通用性、基础性的,很难兼顾不同学科的差异化需求。而且,一些软件虽
9、然具有图层叠加功能,如 ArcGIS 和天地图等,但因这些软件过于专业或者无法实现二次开发,限制了学件某些功能的实现。为了获得图层操作效果,笔者通过大量尝试,发现教师可用 PPT 中对底图和要素透明图层的动画设置实现图层叠加或拆分操作7-8。然而,仅仅借助 PPT 动画,教师难以满足学生在线自主学习的需要。为此,笔者尝试了多种可将 PPT 转化为线上交互操作的途径,如运用九云图、PP 匠、91 速课等,将 PPT 较为完整地转变为 HTML5网页再进行分享和在线操作。运用 PP 匠、91 速课,教师还可增加语音指导功能以优化交互性,但它们对于较复杂的动画或者链接功能转化效果42|基于图层操作的
10、进阶式地理交互学件开发与探索数字课堂欠佳。而且,受平台、软件在用户二次开发上的限制,仅仅基于 PPT 的动画与链接等基本功能制作的 HTML5 网页,在交互性方面表现一般。为了充分挖掘 PPT 功能,并将其转换为可供交互的学件,笔者聚焦 PPT 寻找解决方法,最终发现了 iSpring Suite 插件。通过此插件,教师可以把 PPT 课件发布为 HTML5 格式的网页,且动画、链接等无损。之后,教师将对应的网页发布到网站上,方便学生便捷操作。iSpring Suite 插件还有丰富的场景功能,可以进一步提高学件的交互性(如图 1)9。四、案例分析下面通过具体案例来介绍此学件的使用方法。日常教
11、学中,教师引导学生分析区位条件时常常需要综合考虑不同的地理要素。这是培养学生综合思维的良好契机。笔者结合探究活动“澳大利亚小麦牧羊带分布的影响因素”内容,运用地理交互学件,开展教学活动,提高教学效果。(一)创设情境,让学生沉浸式体验自主学习情境教学是地理课标中的一条重要建议,对教师教学效果的提升很有帮助,在线上学生自主学习中也较为需要。此案例中,教师先介绍了澳大利亚小麦牧羊带的素材背景,创设出探究其分布的教学情境,以激发学生的好奇心。之后,以问题设置、语音录制等方式,引导学生深入探究其区位因素。环环相扣的问题链和原声语音,不仅拉近了师生之间的距离,有效避免了人机交互的不足,还会给学生营造出沉浸
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