GPS技术改进初中科学“等高线”教学的设计

邵文格 陈秉初

【摘要】GPS又称全球卫星定位系统，被广泛运用于现代生活中。本文论述了原有教材中建构“等高线”这一概念的不足和将GPS技术应用于“等高线”教学的具体做法与优点，以期促进信息技术与初中科学教学的整合，提高课堂教学的有效性。

【关键词】GPS技术 “等高线 教学 初中科学

【中图分类号】G65 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2015）07-0164-02

科学课程是一门综合性的科学课程，其基本理念要求科学课程要反映当代科学成果[1]。在教学过程中要关注科学、技术与社会的发展，是初中科学课程的基本任务之一。在信息技术高速发展的今天，使计算机辅助教学成为趋势。计算机辅助教学具有以下特点：形象生动，易于激发学生学习兴趣；形象直观，突破教学难点；人性交互，实现个性化学习；模拟示范，优化辅导效率[2]。在我国2013年颁布的《普通高中地理课程标准》中就提出要介绍GIS，GPS和RS的知识。近些年在高中，对引入GIS到地理课程已经有了一定的尝试和研究，而在初中科学教学中，对这三个技术的引入和应用还比较少。

初中科学课程中，“等高线”是一个具有一定抽象性的新概念。根据皮亚杰的认知发展理论，初一学生的思维正处于具体形象思维向抽象逻辑思维过渡的阶段，空间观念较弱，对学习等高线这一新概念具有一定困难性。如何转变抽象概念的学习方式，提高课堂教学中直观性、形象性，是帮助学生，建构“等高线”这一科学概念，是本堂课的教学重点和难点。本文介绍将GPS技术引入“等高线”概念的课堂教学中的教学设计，在教学过程中有效地使用信息技术辅助教学，优化课堂教学。

一、教材中“等高线”内容的设计

浙教版七年级上册科学第三章第七节，在讲解如何制作等高线地形图时，举了珠穆朗玛峰的例子，并让学生思考用什么方法把山峰表示在地图上。接着让学生用橡皮泥，马铃薯或者其他材料做一个山峰，并在山峰的不同高度按一定的高度差依次画上等高线，将山峰放在白纸上，让学生俯视山峰，观察等高线，并尝试把等高线画到白纸上。最后再讲解等高线地形图制作的原理。

学生在山峰上制作等高线是对书中活动步骤的机械模仿操作，并不能很好地理解等高线这一概念的意义。教材的做法忽略了学生思维的转化过程，对学生空间思维的要求较高，要求学生思维进行一个三维到二维的直接转化。书本中的活动让学生直接俯视山峰上的等高线并将等高线画在白纸上，难度较大，大部分学生画不出等高线地形图，容易让学生丧失学习兴趣，影响知识点的落实。同时，学生对珠穆朗玛山的了解多来自书本，没有直接的体验，不容易引起兴趣。

二、GPS技术的引入

将GPS技术引入课堂，进行课堂改进，能较好地解决上述问题。具体做法如下：

在备课时，用GPS（乐图软件）输入所想要的地方进行搜索，选取学校附近的一座山，并在图层选项中选择卫星图，制作所选地方卫星图并保存作为图1。在图层中选择等高线图层和卫星图，制作所选取地方的等高线卫星图，保存为图2。在乐图软件图层选项中选择等高线图层和地形图，制作等高线地形图保存为图3。

在上课时，教师先用PPT向同学们呈现图1，先安排一个“猜一猜”的活动，作为课堂教学的导课环节。随着教师将卫星图片慢慢放大，学生从一张“陌生图片”中逐渐发现图中的学校位置，以及学校边上的小山。当学生看到自己生活环境与平时非常熟悉的附近的山的卫星图，很容易引起学生的关注。这时教师点明本节课的学习任务——“等高线”，即如何用图示来表示自然界中地形地貌，从而激发内在的学习动机。

接着呈现图2，学生看到山上画着一圈圈的线，必然会感觉到好奇，能联想到一系列“为什么山上会有线”，“这个线是什么”，“画这个线有什么作用”等一系列的疑问，能很好地激发学生的好奇心和求知欲。接下来教师运用图2，讲解“等高线”和“等高距”的概念，学生便能在原有的感性认知上比较容易地建构 “等高线”这一概念，同时体验科学探究的思维方法，使学生能获得一种新的视角科学地去看待自己赖以生存的地理环境。

随后呈示图3，学生能发现图3就是去掉“山”只留下“线”的图2，学生容易产生“是怎么样把山上的线画到图上的呢”和“把山去掉只留下线有什么用呢”，“这个图叫什么名字呢”等疑问，这时，教师结合教材等高线的绘制原理给学生讲解等高线图的概念和绘制原理，完成了从事物图片到图示的科学转变，体验科学探究的乐趣。

最后，介绍“等高线”在社会活动、生产实践和生活中应用的一些具体事例来拓展学生的视野，完成概念的迁移，体验科学探究中的演绎法。

图1 松门镇中学附近卫星图

图2 松门镇中学附近等高线卫星图

图3 松门镇中学附近等高线图

本文采用了乐图软件（GPS技术），展示等高线绘制过程，这种做法主要有以下优点1.这三幅图所创设的地理情境具有强烈的趣味性和感染性，能使学生在一个和谐自由的氛围中学习并能在学习过程中改变学生直观感性地看待地理空间。2.教师在课堂中通过图片的逐步呈现，能提供给学生丰富的感性材料，不断激发学生的好奇心和求知欲，能延长学生的注意时间，使学生得到清晰准确的感知，启发学生的思考步步深入，使学生由感性认知跨越到理性认知，进行新知识的理解与建构，符合学生的认知规律，也符合教师为主导学生为主体的教学理念。3.同时GPS技术建构的二维，三维空间，使学生空间认知过程可视化，使原本抽象的“等高线”概念形象化，降低了学生二维，三维思维转化之间的困难，具有强烈的直观性，使学生在脑海中形成一个形象的等高线地形图绘制过程，不仅使“等高线”这一知识点得到很好的落实，对发展学生的地理空间能力有很大的促进作用。

初中科学课程旨在提高学生科学素养，在信息技术快速发展的今天，应用现代信息技术能更加直观和有效地帮助学生进行科学概念的建构，突破教学难点，提高教学质量。

参考文献：

[1] 中华人民共和国教育部制定.初中科学课程标准[M].北京： 北京师范大学出版社，2012.

[2] 陈志伟，陈秉初.中学科学教学论[M]上海：科学出版社，2012-9.

[3] 都园园，姜丰，都升升，等.从美国 GIS 教育应用的现状看我国地理教育信息化的问题[J].中小学信息技术教育，2011，12（5）：74-76

[4] 徐志梅，袁孝亭.地理课程标准中地理空间能力的培养要求解析[J].中学地理教学参考，2011，12：9-11

[5] 危辉，潘云鹤.形象思维的视表象基础[J].浙江大学学报（工学版），2001，35（2）：152-169

[6] 朱铁成.形象思维和抽象思维的本质及其对物理教学的启示[J].浙江大学学报（自然科学版），2001，24（1）：19-23

[7] 邹蓉，黄海军.《GPS原理与应用》课程教学的思考[J].城市勘测，2014，10（5）：32-34