谷歌地球环境下利用图像覆盖化解地理学习难点

■朱志刚

1 基于地理课程标准的教与学

地理课程标准[1]是地理教师教育教学的行动指南和评价准则。笔者认为，课程标准可以用于课程研发、课题研究、地理教学相关活动、教学评价和总结反思等教育教学环节（见图1）。本教学实例基于课标并处处紧扣课标。

1）课程性质中关于地域性的表述：地理学不仅研究地理事物的空间分布和空间结构，而且阐明地理事物的空间差异和空间联系，并致力于揭示地理事物的空间运动、空间变化的规律。

2）基本理念中强调“构建基于现代信息技术的地理课程”“构建开放式的地理课程”“培养自主、合作、探究的学习方式”“学习对生活和终身发展有用的地理”。

3）课程标准三维目标：“知识与技能方面”强调“掌握地球的基本知识，学会运用地球仪的基本技能”；“过程与方法”强调“尝试运用已获得的地理概念、地理基本原理，对地理事物进行分析，做出判断”和“运用适当的方法和手段，表达自己学习的体会、看法和成果，并与别人交流”；“情感、态度和价值观”强调“初步形成对地理的好奇心和学习地理的兴趣，初步养成求真、求实的科学态度和地理审美情趣”。

4）具体内容标准：运用地球仪，说出经线与纬线、经度与纬度的划分；用经纬网确定任意地点的位置；知道电子地图、遥感图像等在生产、生活中的用途；运用地图说明某一大洲的纬度位置、海陆位置。

本教学实例的核心问题是区域位置的识别、表达与交流——大多数中学教师公认的地理学习中的难点。难度的形成在于概念的抽象性。即使有丰富经验和较好逻辑思维能力的成年人，也完全有可能对地球表面的区域位置（诸如地球五带的实际位置、东西经和东西半球、某国家经纬度范围等抽象概念）不甚了了，更何况初中生或者高中生。

传统教具（地理挂图、地球仪或者经纬仪）由于本身条件的限制，无法有效地将上述抽象概念具体化，更无法有效满足个性化学习的需要。此时借助于网络学习环境和谷歌地球软件（Google Earth，下文简写为GE，指的是GE免费版，软件来源于http://earth.google.com，特此说明）就是比较明智的选择。

2 GE环境中利用空白图像化解区域位置学习难点

信息化地理学习（本文将此概念定义为“主要运用计算机和网络进行的地理学习”）的过程中，电子化地图、图像是主要工具和资源；GE为此学习过程提供海量的、各式各样的图像资源，并帮助学生利用GE进行地理思维，促进学生对地理知识的理解和运用。

2.1 本教学实例主要运用的GE工具——Add Image Overlay

Add Image Overlay（GE免费版支持多种语言，包括繁体中文，但繁体中文界面翻译比较生硬。实际教学中，考虑“遵循地理学国际标准”和“综合学习”这两方面因素，依旧使用缺省状态的英文界面），添加覆盖图像，后面简写为AIO。AIO是GE中常用工具，通常有3种方式来启用此工具，比较快捷的是点击AIO快捷按钮（图2）。运用AIO可以轻松地在GE任何地点插入图片（图3）。

图2 AIO快捷按钮（粗线条圈出）

图3 AIO的一般用法

2.2 空白图像在GE软件中的运用——AIO的特殊用法

本教学实例中利用的“空白图像”指的是一幅只有背景色的空白图像（图片格式不限，通常选择jpg格式）。除了互动式电子白板这种特殊情境外，空白图像在一般的信息化地理学习过程中意义不大。但是在GE环境中，利用AIO来处理空白图像，可以把原来平面矩形演变为不同形状的球面多边形，以表征不同特征的地理区域。这些不同区域的显性化、个性化表征，利于学生对该区域地理位置、地理要素（自然、人文）的了解和理解，有利于学生在GE背景下（相对真实的情境下）进行思维地图的绘制。

通过参数的设定来实现空白图像的变形，将抽象的地理概念和特定区域真实地呈现出来。以北温带参数设定为例，“View”和“Refresh”略。

1）名称（Name）：中英文皆可。

2）链接（Link）：将事先准备好的黄色背景的空白图像选定。

3）透明度（Transparency）：很实用的属性；通常调试至居中（透明和不透明之间）某位置，以便于既看清GE上面国界线和海陆轮廓的底图，又清晰呈现重点表达对象（例如“北温带”）的位置。

4）描述（Description）：根据实际情况对表达对象的情况进行描述，必要时可设计为问题情境。

5）高程（Altitude）：可根据实际情况进行调节，本文中所有的高程都设置为0（即地面）。

6）定位（Location）：关键步骤，将对象的经纬度位置转化为空白图像的四向边界。

国内通行的北温带的界线是北纬23°26′～北纬66°34′，但GE取值为北纬23°27′～北纬66°33′（图4），所以此处纬度设定中依照GE的实际情况，特此说明。另外，图4中纬度设定时，出现了32分60秒和26分60秒的尴尬情况，可视之为GE程序中有待改进的bug。

图4 以“北温带”为例的参数设定

至此得到北温带实际效果图，见图5。

图5 北温带（黄色）实际效果

用上述方法制作出地球五带、半球和具体区域的图像。这些“地点”选取与组合，提供真实直观的地理表象，帮助学生理解抽象概念，化解难点，思考不同区域之间的联系（图6）。其他的一些效果见图7～图9。这些内容的选取与组合本身，也反映出教师对地理课标的理解与应用，以及反映出教师的教学思想。限于篇幅，本文不就此展开。

图6 地点的选择与组合

3 引导学生运用此技巧进行地理自主学习

GE软件的利用，AIO处理空白图像的特殊用法，激发了学生的好奇心和自主创作欲望（以上判断基于现场学生言语肢体反应、课后持续的表现以及笔者的观察感受）。

在随后的课堂学习过程中，让学生在模仿教师的基础上熟悉这些软件操作技巧，进而创设问题情境，让学生来完成新的任务。

图7 地球五带示意图

图8 东西半球与东西经教学示意图

图9 框定中国经纬度范围的“球面四边形”

新的任务：1）每个学习小组选择3个不同类型的区域（大洲或大洋、国家、自选区域）进行区域位置的判定、表达与交流；2）在第一项任务的基础上，从自然地理要素和人文地理要素两大方面进行区域比较（GE依旧是基础工具与平台）。

在对定位的精确定义与修改的过程中，在对抽象概念的显性化、个性化表达的过程中，学生对这些抽象概念的理解达到新的高度，可以说超越内容标准和教材的要求。

4 反思与感悟

4.1 基于课标而寻求超越

课标是考虑全国平均水平的。长三角地区的教师应该考虑因地制宜，基于全国平均水平而寻求超越。本实例不仅考虑课标中的“内容标准”，而且依据“课程性质”“基本理念”和“三维目标”当中蕴含的“新思维”和“增长点”，寻求对“内容标准”的超越。

1）技术手段的超越。不仅运用普通地图和地球仪，还会运用电子地图、模拟真实的“地图、遥感图片、地球仪、GPS、GIS的综合体”（即GE）。当然，笔者认为技术手段不仅是工具，还是思维方式和生存方式，毕竟学生面对的是崭新的瞬息巨变的信息时代，教师理所当然地要为他们的未来生活考虑。

2）学习水平的超越。不仅达到“知道”“了解”“说出”的层面，而且是在“理解”的基础上“表达”“比较”“评价”和“创造”。大多数学生很可能达到更高层级的学习水平，而这些高层级的学习水平的达成，反过来证明信息技术之于地理学习的不可或缺。

4.2 技术不是核心，但技术是前提和关键

信息技术与课程整合的实践中，单纯强调技术会远离教育教学的本质和核心；而教师不去深入理解某些技术，不去熟练掌握某些技术，就很可能无法掌握跨入信息技术与课程整合之门的前提与关键。

4.3 关于信息化地理学习的认识

1）接受学习与探究学习的融合。信息化地理学习过程应该是接受学习与探究学习的融合。只不过，接受学习仅仅是基础和前提，课程的目标应该更多地指向自主、合作的探究学习。

2）教师是信息化学习的核心因素。强调学生是学习的主体，但是很少有学生明确知道自己应该如何学习。如果没有教师的整体筹划和帮助，没有恰如其分的教育干预，大多数学生的学习往往会采取低效甚至无效的学习策略[2]。所以，信息化地理学习过程中，教师是学生整体学习的核心因素，是学生学习是否高效的关键。

4.4 综合学习蕴含其中

事实上，英语、信息技术、数学等学科的学习蕴含在本教学实例的实际过程中。教师可以将它们视为信息化地理学习的背景（隐性课程），也可以在条件允许的情况下将它们从背景中“提取”出来（显性化），从而视为综合学习的有机组成部分。

4.5 困惑

1）任何教学过程都是一种冒险。基于课标而寻求超越，与国家课程的课时计划有所冲突，化解冲突的方法就是调整课时安排。而如何调整课时安排，就不仅是技术问题，还涉及课程问题、评价问题，甚至教育伦理问题。

2）学生个体差异明显，处理此种差异颇费思量。一些学生可以掌握基本技巧，会模仿着用GE绘制出这些图像，但是并没有真正理解这些概念，无法解决具体问题，更谈不上迁移应用能力。分析此种现象产生的原因，是十分麻烦的事情，也似乎是笔者无法胜任的事情。另外由于时间不足，往往来不及观察和思考具体某学生的思维差异问题，就不得不将更多精力和注意放在整体进程中去。所以个性化地理学习仅仅处于初级阶段，也就是形式的阶段和可能存在的阶段，如何深入就很需要读者的帮助和建议了。■

[1]教育部.全日制义务教育地理课程标准（实验稿）[M].北京:北京师范大学出版社,2001

[2]Ormrod J E.教育心理学[M].4版.彭运石,彭舜,等,译.西安:陕西师范大学出版社,2006:3