信息技术赋能下地理教学发生的变化
文 | 汪红艳
随着现代信息技术的发展和普及，“互联网+”对教育领域的影响日益增强，对教师教的方式和学生学的方式带来较大冲击，提升数字素养成为当前师生需要迫切发展的重要素养。时代的呼唤，科技的发展，新一轮教学改革已在路上。
笔者从2003年就开始研究探索现代信息技术与地理学科教学的深度融合路径，更新教育教学理念，从关注教师“如何教”转变到关注学生“如何学”，从以线下教学为主走向线上与线下相结合，实施混合式教学，旨在引导学生运用现代信息技术更好地自主学习、探究式学习。在现代信息技术的支持下，地理教学发生了如下较为显著的变化。
一
运用大数据技术，采集、分析数据，实施个性化教学
伴随互联网尤其是移动互联的发展，大数据技术的价值越发显现。教师探索大数据技术支持下的教法变革，尝试打造智能化、智慧化课堂，开展个性化教学，能够进一步推进信息技术与地理课堂教学的深度融合，促进地理学科的创新和发展，提高学生自主探究和解决问题的能力，培养学生的地理思维力和实践力，进而提升地理素养和数字素养。
（一）反馈评测结果，促进精准教学
新授课上，教师不仅可以在课堂上使用平板电脑和教学平台进行智慧教学，还可以在课堂测试中采用“先扫后批”的方式获得学生的学业信息，精准了解学情。如教学“热力环流”内容时，课前，教师要求学生根据教师提供的导学案等资料学习热力环流相关内容，并将作答情况拍照上传至教学平台，其中客观题由平台自动给出结果，主观题由教师批阅。同时，要求学生观看教师录制好的实验视频。课堂上，教师根据课前的学情反馈精准开展教学活动，并随机选取两名学生的预习作业，根据其评测结果进行针对性讲解，完成相关内容教学。之后，基于大数据技术反馈的学生易错内容，教师设计了抢答活动，督促学生将热力环流知识运用到实践中，学习生活中的地理。这有利于课堂即时反馈，增强师生互动，提高学生的学习兴趣和参与度。最后，再设计一些有针对性的评测题，学生完成后上传至教学平台，平台即时反馈学生学习情况。这利于教师针对学生出现的问题进行针对性讲评。
又如，教学“水循环”一课时，笔者运用学校录播教室，在课堂上采取全体学生作答的形式对学习效果进行检测，并根据平台的即时反馈结果及时讲解学生存在的问题，提高教学效果。借助教学平台，教师还可以了解哪些学生在掌握这一知识上存在的问题，帮助他们分析错误原因，进行针对性指导。
（二）长期跟踪学生学习，因材施教、因能施教
教师不仅可以在新授课上运用大数据技术了解学情，还可以在课后作业练习中借助大数据技术掌握学生学习表现。
教师布置课后作业时，可以事先在作业上打相应的标签，如内容维度考查的是哪些知识点，能力维度上处于理解、分析、综合、创新等哪个层次。教师在学生纸质作业或试卷上批阅，并在题目旁边打上相应的分值。这没有改变教师的批改习惯，也避免了网上阅卷没有教师手批痕迹，从而利于学生订正。
教师批阅后，用高速扫描仪进行处理，一般班级50名学生大约两分钟就可以扫描完毕。这不仅将教师从繁重的客观题批阅和数据统计中解放出来，让教师有更多的时间研究课标、教材、学生、教学等，也能迅速获得学生学业大数据，包括班级均分、每题难度、标准差、信度等，还能够长期跟踪学生学习，发现学生认知水平、学业水平、思维能力的变化，基于个体差异因材施教、因能施教。基于教学平台反馈的学情数据，教师可以进行针对性的讲解，如容易问题由学生自主订正，教师课后个别答疑；普遍性问题由教师集中讲解并发送变式题让学生进行变式训练。
在学生学业方面，教师可引入智学网平台。此平台以学生为中心，记录学生每次检测的成绩，以图表的形式对学生的优缺点进行全面刻画，智能分析学生各学科知识的掌握情况，个性化智能推送试题，有效提高学生学习效率，真正做到以评助学。它还能为学科教师提供学生测试或练习的准确且翔实的数据分析（如图1），做到以评助教。
图1 学生测试或练习的数据分析
在地理课堂上运用大数据技术，对教师的专业能力和数字素养提出了较高的要求，因为教师的课前准备工作、教学时间安排、课堂活动组织，都会直接影响学生学习效果。所以，教师要不断提升自身素质，才能更好地胜任教学工作。同时，它也对学生的自律性提出了较高的要求。因此，教师要加强对学生的监督，如线上教学时用签到和随时点名回答问题的方式加强对学生听课质量的监督。加快建设实用性的智慧教室，努力开发优质的学习平台，也是需要教师和学校进一步研究的事情。
二
学科专用工具各具特色，突破教学重难点
高中地理是一门研究地理环境以及人类活动与地理环境相互关系的学科，具有综合性、区域性、时空性等特征。地理学科内容纷繁复杂，上至宇宙的星辰运行，下至地球的内部结构，以及中间的自然现象和人们的社会活动等，知识点多、难度大。这既需要学生具有丰富的想象力，也需要他们具备化抽象为具体的转换能力，实现理论与实际相结合。为了达成这些目标，教师需要借助现代信息技术突破教学重难点。
（一）运用ArcGIS Earth提高学生直观感知能力
ArcGIS Earth具有强大的地图制作、空间分析、数据编辑等功能。它的应用较为广泛，涉及城市规划、土地管理、环境保护、公共安全、应急管理等领域。例如，教学“河流地貌”时，教师可以运用ArcGIS Earth软件，形象地展示河流阶地、牛轭湖、矶头等河流地貌，把河流地貌的相关知识直观、生动地呈现给学生，具有高度的立体感和真实感，使学生对河流地貌有更为真切的感受和直观认识，提高学生对该知识点的认知，从而提高教学效果。
（二）利用数字星球系统发展学生空间思维能力
数字星球系统是以计算机技术为核心，通过软件控制平台、资源软件和数字化球形投影屏幕，融合多媒体信息技术，真实呈现任意星球的空间信息、属性特征及动态变化。它将地球及宇宙星空等搬进教室，打破教学时空局限，对于学生遇到的问题或所需掌握的知识以自然有效的方式呈现出来，运用数字化的手段去探究、学习和了解我们所处的宇宙空间环境和地球环境。
数字星球系统实现了球面、平面、立体、动态、实时的结合，将抽象问题形象化，化难为易，化抽象为具体。例如，“气压带和风带的形成”是自然地理教学的重难点。大部分高中生的空间想象能力和理解能力还达不到较高的水准，学习这部分内容感觉比较吃力。对此，教师可尝试运用数字星球系统讲授此内容，显示自转的蓝色星球中气压带和风带的位置及其流动状况。使用遥控器，教师能够旋转数字星球，分别从北极上空和南极上空展示七个气压带和六个风带。这样的操作，能够帮助学生构建空间概念。不用教师过多讲解，学生便可一目了然，有效突破教学难点，发展学生的空间思维能力和逻辑推理能力，提高教学效果。
运用数字星球系统展示、设计探究问题，还有助于引导学生积极思考和探究，扫清学生学习自然地理知识的障碍，调动学习积极性，通过观察得出结论，印象更深刻。比如，气压带和风带随太阳直射点的季节移动而移动的内容，教材给出的
是静态的；PPT虽可将其制作成动态的，但也是平面的；使用数字星球系统，在运动着的蓝色星球上，既有气压带和风带的移动，又有太阳直射点在南北回归线之间的往返运动 （如图2）。在此基础上，教师引导学生观察数字星球上呈现的动态立体图像，思考：气压带和风带的移动规律是什么。实践证明，学生能够表述出太阳直射点往北移动，气压带和风带也随之往北移动。教师再进一步指导学生得出结论：就北半球来说，气压带和风带位置夏季偏北，冬季偏南。
图2 运用数字星球系统讲解重难点
（三）善用天象仪模拟太阳视运动，增强学生空间想象力
天象仪是一种光学投影仪器，能够将恒星、行星、卫星及其有关的天文现象投到半球状的银幕上。自然地理对学生的抽象思维要求较高，太阳视运动是指太阳在地球外围天球上运动的现象，即地球自西向东自转，人类无法直接感觉，所感觉到的是地外天空，日月星辰自东向西运动，如太阳的东升西落。这种视运动被称为太阳周日视运动。它与地球自转和公转、季节变化等因素有关，需要学生有一定的空间想象力。比如夏至日，太阳直射点直射北回归线，人们在北回归线地区、北回归线到北极圈之间地区、北极圈及其以北地区、南北回归线之间地区、南回归线到南极圈之间地区、南极圈及其以南地区看到的太阳视运动轨迹是不一样的，只有懂得太阳视运动原理，才能判断上述地区在不同时期的日出日落方位、正午太阳方位、某地某天上午或下午的太阳方位。但是在教学这部分内容，很多学生会感到吃力，很难准确分辨不同时期、不同方位的太阳视运动。若运用信息技术，教师则可化难为简。笔者教学此内容时，运用学校天象馆内的天象仪引导学生模拟太阳视运动的动态过程，理解北回归线和北极圈之间、南回归线和南极圈之间等地区的太阳视运动图（如图3）。
图 3 用天象仪模拟太阳视运动
（四）利用地理遥感影像授课，培养问题解决能力
地理遥感影像课件具有形象、直观、真实的特点，教师可以设置生动的探究情境，提出逐层深入的问题，引导学生探究、解决，从而达到获取新知的目的。
教学“流域的开发——以黄河流域为例”内容时，教师运用三维GIS地理卫星，向学生展示了黄河上游的电站、水域、峡谷景观等，特别是引导学生观察电站建设的位置，它们大多建在有一定地势落差的地方。同时，在对地形进行分析时，还可增加对峡谷两侧山体、陡崖等地形的可视化表达，让学生直观地顺着峡谷走势观察峡谷两岸的地形。之后，引导学生运用旋转动态技术上机操作，任意旋转峡谷方向，或沿峡谷往上游或下游方向移动，经过一系列梯级电站，通过放大或缩小的方法，以突出某个水电站局部地区的水域景观，在亲身体验中掌握知识，培养学生的问题解决能力。
教师熟练掌握和运用地理信息技术，结合课程标准和教学目标要求开发课程资源，提炼和总结现代信息技术与地理教学深度融合的应用策略，不仅能够深入挖掘和分析教学数据，为精准教学提供支持，拓宽教育视野，提升教学效果，还能够在技术应用研究领域发挥辐射引领作用，开拓教师教育教学和教科研的新局面。信息技术的运用，还能够减轻教师备课和批阅作业的负担，让教师有更多的时间研究教学、研究教材、研究学生，以及对学生进行个性化指导，进而对学生进行能力培养、素养培育、心理干预、人格塑造，促进学生全面发展。
三
运用数字画像，建立师生数字档案
评价作为教育教学改革的关键环节，影响着教育发展方向。运用大数据、人工智能技术，教师可以通过对学情数据的分析和挖掘，生成学生学习的全方位画像，即学生学习数字画像。它重点关注学生课堂上的表现和学业质量水平，以学生多来源、多维度数据为基础，通过数据分析技术生成，既包含过程性描述，如课堂上平板电脑的使用情况和对教师问题的应答等，又包含总结性描述，如课后作业信息等。其中，平板电脑留痕分析重点关注学生参与互动的频次、作答正确率、时长等。学业质量水平的评定通过作业信息采集系统完成，以学科课程标准中的学业质量标准为主要考查依据。学生学习数据中心会汇聚各种数据，帮助教师实时了解学生学到了什么、学得如何，以及学生的能力倾向和缺点劣势，从而为学生进行数字画像，让教学和辅导更贴近学生的“最近发展区”，为学生提供个性化的教育服务和支持。
教学平台还会对各教师所用数字资源的次数、功能、时长等进行清晰统计（如图4），有利于促进教师提高信息技术手段运用的熟练度，进而促进教师专业成长，扬长避短，提高课堂教学效益，从而确保“双减”政策落实。可见，为师生进行“数字画像”，能实现以评促学、以评促教。学校通过教学平台获取学生数字画像，为学校办学改进、教师教学策略优化、学生生涯规划、家长了解孩子发展轨迹等提供技术支持。
图4 教师数字画像
四
线上线下相结合的混合式教学
混合学习是指传统学习和网络学习结合，即课堂面授和在线自学、线上与线下有机融合。它主张教师的主导作用与学生的主体作用相结合、探究学习与接受学习相结合、自主学习与合作学习相结合，优势互补，提高学习效果。
地理学科具有综合性、区域性等特点，加之学生学习能力存在一定的差异，如果仅仅采取教师讲授为主的教学模式，很难保证不同层次的学生都能取得良好的学习效果。在这种背景下，探讨运用混合式教学模式，将线上教学与线下教学相结合，实现学生主体与教师主导作用的和谐统一，以学为主，可有效保证教学质量的提高。
例如，教学“区域发展对交通运输布局的影响”一课时，教师利用智慧教学平台提前上传学生需要自主学习的资料和3个或4个项目研究主题，要求学生以小组为单位选择合适项目进行主题探究。上课之前，学生将各小组研究结果上传到教学平台，教师对各小组的探究成果进行初步评价，便于课堂上的师生互动更为顺畅。其中一个项目主题是：“义乌隶属浙江省金华市，为什么它能建设民航机场，而金华却没有呢？”课堂上，教师运用教学平台、无线传屏软件、平板电脑等技术手段，展示了部分学生的优秀探究成果，还在学生研讨时走到学生中间，关注学生表现和他们的知识动态生成过程。课后，教师进一步利用教学平台开展讨论，引导学生思考：“为什么最初修建兰新铁路时没有经过吐鲁番市，后来修建兰新高铁时能经过吐鲁番市的北郊？”混合式教学方式在项目学习中的运用，不仅让学生学会了如何进行探究学习和合作学习，还能让学生针对问题设计方案，运用文案研究法，分析交通运输布局的影响因素及其产生的积极意义，提高运用书本知识解决实际问题的能力。这不仅能调动学生学习的积极性，还能聚焦主要知识点，学到更多知识，提高课堂教学效率，真正做到课堂面授和在线自学的有机融合（如图5）。
图5 混合式学习流程
需要注意的是，现代信息技术与地理学科教学深度融合的立足点是要技术服务于教学，赋能教学，而不是为了凸显技术。教师只有不断学习，积极转变教育教学观念，提高学科专业能力和数字素养，优化教学方式，才能紧跟时代步伐，守正创新，促进学生全面进步，实现教育的高质量发展。
汪红艳：江苏省常州市正行中学地理教研组组长，正高级教师，常州市地理特级教师后备人才。从教30年来，积极参与课堂教学改革，一直奋战在教学一线，深耕现代信息技术与地理课堂教学深度融合，任教班级成绩良好。主持或参与多项省级、市级课题和项目，均已结题。出版专著《信息技术与中学地理教学之整合》，发表多篇论文，另有多篇文章在全国、省、市级论文评比中获奖。秉承“让每一位学生都获得发展”的新课程理念，教师智慧地教，学生智慧地学，借助智慧教学手段实现减负增效、精准教学，推进数字化环境下的个性化教学。
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文章来源 | 《中小学数字化教学》2023年第11期
转自：“中小学数字化教学”微信公众号
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