解析核心素养的高中地理信息化教学

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姜天

北京中加学校 北京市 100000

摘要

2018年教育部印发了《普通高中地理课程标准》,推进培养学生地理学科素养逐渐由理论向实践所转变,要求教学时深化运用信息技术,创新培养地理学科核心素养的新方法,为高中地理信息化教学创造了良好的条件。本文介绍学科核心素养的内涵及基本特征,分析高中地理课堂教学现状,从多维度深入探索基于核心素养的高中地理信息化教学对策,以期弥补传统教学的不足,提高教学质量。


关键词

核心素养;高中地理;信息化教学;人工智能;虚拟现实技术

正文


前言:高中地理学科具有较强的地理实践性和思维综合性,高中地理教学是培养高素质人才的一项重要举措。分析当前高中地理课堂教学现状,存在信息化手段运用不足,在应试教育影响下,难以培养学生灵活运用的能力和学科核心素养等不足。在信息化时代背景下,如何运用信息化手段培养学生地理学科核心素养是一线教师关注的重点话题,下文将对基于核心素养的高中地理信息化教学策略做出详细阐述。

一、学科核心素养的内涵与基本特征

学科核心素养是学生终身学习的关键品格与核心能力,是发展学生核心素养的关键内容,在日后学生发展历程中具有重要作用。地理实践能力、综合性思维、区域认知以及人地协调观念是地理学科核心素养的主要构成内容,通过教育引导可促进学生形成良好的学科素养。

第一,地理实践能力是指对地理实践活动进行实验和考察时需要具备的能力和品质,其涵盖了学生外部问题的应对能力和内在的品质。考察、调查、实验分析等是地理学科的主要研究方法,基于上述研究过程,使学生深入掌握地理知识,解决一些实际问题。通过亲身实践形成正确的认知,进而形成良好的地理实践能力[1]。第二,综合性思维是指学生通过综合性观点对地理环境予以认识的思维能力,是地理学科的一种逻辑思维方法。地理环境是一个复杂的综合体,在时间和空间维度上,不同综合体要素相互制约、影响,形成自然多变的地理环境。学生需从地理环境整体性角度出发,形成多位一体的综合性思维。第三,区域认知是指从空间区域的观点重新认识地理环境的一种思维方法,其涵盖区域自身认知和区域方式认知。作为复杂的综合体,区域认知能够将地理环境划分为单独的简单的区域,以不同时间和空间维度重新认识地理环境。第四,人地协调观念是指人类对地理环境的一种正确价值观,高中地理学科以研究人地关系为核心,使学生能够明确人与自然、人与人之间的关系是价值所在。当前,人与自然的关系日益激化,需秉承可持续发展理念,在地理教学中引导学生形成正确的人地价值观。

二、高中地理课堂教学的现状分析

在教育体制改革背景下,面对较大的升学压力,高中地理教学仍然以传统应试教育模式为主,在评定高中地理教学时,仍然以学生的成绩作为量化条件。导致一些高中地理教师在课堂教学时仍延续传统教学模式,想要通过备课、批改试卷、讲解试卷的形式使学生能够在最短的时间内掌握更多的地理知识。在日常教学中,信息化教学手段很少应用,难以满足科技教学要求。另外,作为文科课程的高中地理,其教学内容还涵盖海洋、大气、宇宙等内容,涉及日照图、洋流图以及地球运动等计算,同时兼备逻辑思维性[2]。传统教学模式下,学生虽可以理解相关地理概念,但缺少所学知识的运用,理论和实践的联系性不强。分析当前高中地理课堂教学现状,核心问题体现在信息化教学手段运用不足方面。高中地理教师需要探索运用信息化教学方式,在信息技术支撑下,深入理解课程学习内容,强调课堂互动,设立情境,激发学习兴趣,以弥补传统教学存在的不足。

三、核心素养的高中地理信息化教学对策

(一)信息技术支持,大数据应用对地理课程学习加以分析

课堂是教学的主要阵地,是检验学生地理核心素养的主战场。通过检验获取学生的学习情况,同时知晓地理学科核心素养的达成情况,对教学工作形成科学指导,调整正确的教学决策,使课堂教学内容更利于培养学生的核心素养。从地理学科核心素养方面分析,基于大数据获取空间、时间维度下的地理要素,有助于学生形成空间—区域这一认知观点,深入认识地理环境,锻炼其综合思维能力。在实际教学时,借助于信息技术支持和大数据的运用,获取时间和空间维度的地理信息要素,以大数据为课堂教学形成支撑,实现精准选材,为学生提供高质量的教学信息[3]。此外,对于学生考试数据,通过精准选择后能够将学生的学情真实反映出来,为教师课堂教学形成指导。教师可以利用大数据找寻更精准的资料,以促进培养学生的地理核心素养。

在运用信息技术之前,因为课堂教学受到空间和时间的限制,教师难以为学生提供更多也更加精准的地理教学资源,对学生的思维和视野形成了一定的约束。在信息技术支持下,高中地理教学资源来源越来越广泛,内容越来越丰富,教师可以在信息技术支持的同时,运用大数据分析与诊断,提供给学生更精准的教学资源,提高教学效果。

例如,在对《以种植业为主的农业地域类型》一课教学时,教师首先明确本节课的教学目标,引导学生进行识图、认图,介绍影响农业发展的社会经济因素和自然因素,培养学生的环保意识和可持续发展观念。教师借助于信息技术在网络平台上检索教学视频、课件,地理资料等内容,整理加工检索资料后将其作为教案,为课堂教学做出充分的准备。在教学内容导入环节,教师可将制作好的教案为学生进行播放,使其通过课外影像资料内容了解更多关于农业产业的地理环境知识,教师通过过渡语揭示出课程的主题,营造良好的课堂教学氛围,使学生对本节课内容更加感兴趣[4]。在课堂教学时,教师将挂图、地图等展示给学生,使其能够通过分析识图,了解相关内容,培养其识图能力,达成教学目标。

(二)课堂互动信息技术,调动课堂气氛,增加学生的参与度

高中地理课堂教学以学生为主体,提高学生课堂参与度,可以充分调动课堂氛围,更利于对学生地理学科核心素养的培养。课堂互动信息技术能够促进师生之间、生生之间的互动,教师在互动中充分了解学生学习情况,使教学内容更具针对性,深化教学。师生互动使学生的思维潜能被充分激发出来,辅助其建立综合思维意识,通过生生互动,使学生和学生之前进行互相评价,使其对地理知识的理解更加深入,培养其解决实际问题的能力,提高地理实践力。在运用互动信息技术时,还需要对互动尺度进行综合把握。课堂教学以学生为主体,可合理运用互动技术,充分调动课堂氛围,提高学生参与度。根据课程教学内容设计互动活动,掌握互动尺度,将互动信息技术培养学生高中地理核心素养的价值充分展现出来。

例如,教师可基于课堂互动信息技术组织学生观看地理科普纪录片,如《地球脉动》《人类星球》《地球的力量》《蓝色星球》等,精美的画面给人以震撼,具有极高的教育价值。如《地球的力量》纪录片,全片共分为五集,主要探索地球的形成过程,详细介绍在运转的45亿年中,地球所发生的变化,使学生深入了解大气、海洋、火山等地球自然因素。再如《旅行到地球内部》纪录片,该片从第一人称的角度探索地球和海洋的地理知识,借助于3D技术,为人们展示地球的运转,地震原因以及火山的地层结构等。同时在纪录片中还对海洋中的最长山脉、世界上最深的峡谷和最高的火山进行介绍,以影视资料的形式将地球的神奇展示给学生,使学生地理知识面得到拓展[5]。通过这一课堂互动方式,使抽象化的地理知识变得具象化,加深学生对地理知识的认知。借助于精美的影像资料,学生深入挖掘地理知识的魅力,对地理知识更加渴望,全神贯注参与课堂教学活动中,提高教学质量。

(三)人工智能应用,创设情境,激发学生学习兴趣

兴趣是最好的老师,是促进学生主动学习的内在动力。高中地理课程教学调动学生学习兴趣,可以在课堂主阵地上更好的培养学生地理学科核心素养。借助于人工智能,结合教学设计内容,明确教学目标设计重点和难点,建立符合学生学习状况的情境,进一步激发学生学习兴趣,培养学生的地理逻辑思维能力和学科核心素养,进一步提高教学水平。基于人工智能所创设的教学情境,需要符合客观事实规律,强调地理是生活的地理,辅助其建立正确的区域认知。因此,教师在教学设计时就需要结合课堂教学重点和地理学科核心素养的培养目标,借助于人工智能,实现个性化辅导。

例如,在《气压带和风带》一课的教学时,教师可在课前预先录制导学视频,如热力环流、单圈环流和三圈环流的形成过程,将录制好的视频和所设置的提问问题上传至人工智能教学系统中。学生在系统上学习上传的导学内容并完成测试题目,后台向教师反馈学生的学习情况,使教师在设计学习方案时更有针对性,保证所有同学均可以掌握学习内容。在课堂教学时教师先播放关于世界各地气候特点的视频,如非洲撒哈拉沙漠的炎热干燥、东南亚地区椰林密布且高温多雨、西欧地区温和湿润等。从而引出本节课教学内容相关的第一个话题“太阳辐射是气候形成的因素之一,同时还包含大气的运动规律”“在北半球不同纬度的地区会形成不同的高低气压带,从而形成不同风向的风”“南半球因为地球偏向力不同,导致南半球和北半球的环流圈存在一定差异”[6]。在讲解“七个气压带和六个风带”一章节时,教师伸开左手,将手背朝向学生,将手指指缝分别代表高压和低压,手指旁代表风的流向。教师利用人工智能系统的行为捕捉功能,自动捕捉学生学习和模仿的过程,自动鉴别学生动作的正确性,并在桌面系统中呈现出正确的动作示范。随后,教师要求学生绘画出南半球的缩略图,对不同纬度地区气压带和气压带之间的风带进行标注。在此教学情境下,人工智能可以对学生给出的答案进行打分并给出修改建议,借助于人工智能系统,实现教师和学生之间的高效互动,激发学习兴趣,使学生更好的掌握课堂教学内容。

(四)VR 、AR技术应用,补全地理实践,提高学生对地理认知

高中地理学科具有实践性和综合性,深入调研实践是深入了解这一学科行之有效的方法。但鉴于地理环境和教学环境的限制,很多学校无法实现实地调查研究,只通过教师的口头讲解难以满足学生地理学习需求。VR 、AR技术可以很好的解决这一问题,辅助教师培养学生的地理实践力。但在实际运用中还需要重视以下几点,如VR 、AR技术能够弥补传统教学时无法进行教学实践的不足,但其主要作用为补充地理实践,无法完全取代真实的地理实践。再如运用VR 、AR技术进行地理实验模拟时,需明确参数内容,避免模拟参数和实际情况存在较大差异,对学生的区域认知产生影响。

例如,在教学《全球气候变化》一课时,教学内容具有空间上的全面性和广阔性,个别地区的数据对于学生而言,具有较大的理解难度。因此,在课堂教学时,教师可将全球气候变化特点数据以及气候变化的影响因素等为学生引入一些关于主题的基础背景知识。学生在掌握一定的基础知识后,教师可利用VR技术模拟气候变化幅度大的场景,引导学生进行虚拟场景体验,教师依照气候变化的不同因素进行模拟。在教学活动中利用VR技术模拟优势,进一步加深学生对知识点的理解和记忆。

例如,在讲解《地貌的发育》这一课时,将学生分为不同小组进行合作式学习探究。借助于智能语音交互系统,引导学生佩戴VR眼镜,向学生呈现三维世界。学生仿佛身临其境般感受到河流侵蚀的过程,直观的观察侧蚀、下蚀等不同侵蚀过程对地球地貌的影响,使学生对河流产生形成正确认知。在虚拟体验结束后,学生在小组内进行讨论,思索教师所提出的课堂问题。利用VR技术对教学场景进行虚拟且直观的体验,拓宽学生时间和空间维度的地理视野,更利于培养学生地理空间思维。

在讲解《地球的运动》一课时,教师可利用VR技术,对地球公转和自转方向进行模拟,设立情境,使学生感受到地球自转后所产生的现象,如昼夜交替、日月的东升西落以及不同地区国家的时间差异等。利用VR技术引导学生观察地球公转过程,引出“二分二至太阳直射点的变化”“极昼极夜的出现规律”等问题,使学生能够在脑海中形成立体的地球模型,锻炼其地理空间定位思维能力。

再例如,讲解《水循环》一课时,通过实验室的常规实验无法充分模拟水循环的实际过程。此时教师可利用AR技术模拟实验过程,并借助于多媒体对直观的演示实验过程,使学生深入了解水循环过程。在模拟实验时,依次演示海陆间循环、内陆循环和海上内循环,进一步促进学生认识水循环系统。利用AR技术对无法开展的实验进行真实性的模拟,节约教学成本的基础上,学生可以更全面的了解水循环过程,掌握水循环类型,加深对水循环课程重点的认识,突破教学难点,提高教学质量。

 

结束语:综上所述,高中地理学科素养的培养是高中地理教学的重要目标,作为具有综合性和实践性特点的学科,高中地理教学需深入融合信息技术,在信息技术支持下深入剖析学习内容;强调课程互动,调动学生课堂教学的参与感;借助于人工智能优势,创立情境,调动学生学习兴趣;利用VR 、AR技术弥补传统教学实践力不足的问题,全面促进培养学生地理学科核心素养。

参考文献

[1] 刘伟,乐敏,何平. 新课标背景下的地理引领式在线学习活动初探——以"海陆分布"为例[J]. 地理教学,2022(15):29-31,45.

[2] 罗丹洁. 数字化教学资源在教育教学中的融合应用现状调研[J]. 中小学信息技术教育,2022(10):37-39.

[3] 黎佳,黄燕敏,王晶晶. 后疫情时代初中地理线上线下融合式教学模式的构建与应用[J]. 地理教学,2021(7):29-33.

[4] 罗春,阳金秀. 初中地理信息化教学变革——从“微课”迈向“增强现实(AR)”[J]. 中学地理教学参考,2018(2):38-40.

[5] 马学梅. 信息化环境下初中地理课堂教学基本要求[J]. 地理教学,2020(4):26-29.

[6] 胡凌云,王亚青. 基于E+互动平台的学科融合模式探索——以“中东”为例[J]. 地理教学,2018(20):23-26. 


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