数字星球系统对中学生地理学习的促进作用

郑守德

摘要：“墨卡托投影”将地球表面地理事物投影到圆柱面上，并将圆柱面展为平面。数字星球系统能将平面上的图像按照与“墨卡托投影”相逆的方式，投影在球幕上。教师按照教学需要，可将全球尺度的平面地理图像，通过数字星球系统转换成球面投影图像。数字星球系统可以帮助学生建构地理空间模型；满足学生个性化的学习需求；提高学生地理信息素养；让学生拥有快乐、智慧的学习体验。

关键词：数字星球系统；建构；中学生；地理

中图分类号：G632.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）39-0267-02

在中学地理教学过程中，地理事物的空间分布与发展变化是重要的组成部分。在中学地理学习过程中，地球运动、大气运动、洋流、板块运动等全球尺度的地理事物的变化和发展超出大多数学生能够感知的时间和空间范围，具有很强的抽象性，阻碍了学生的认知过程，形成地理学习上的障碍。以数字星球系统为教学平台，教师认真制定教学策略，精心设计教学过程，创设出全新的学习环境；学生利用新颖的渠道接受地理信息，引发思考，探究问题。在实践的过程中，本人体会到数字星球系统对学生的地理学习的促进主要包括以下几个方面。

一、数字星球系统有助于学生地理空间模型的建构

建构主义认为，学生利用相应的学习资料，通过将新的信息刺激建构在原有的认知基础上形成新的知识。对于大多数人来说，目前能到达的最大高度就是10000米左右的民航机巡航高度，还无法实现肉眼观察整个地球。利用传统的影音、图像文件，虽然可以在一定程度上展示地球表面局部区域的地理事物分布，但是学生对于全球整体范围地理事物分布的认识仍然停留在平面上。数字星球系统可以为学生展示完整、连贯的地球图像，从二维上升到三维，有力地促进了学生在大脑中建构立体的地球模型。例如：在中学地理“晨昏线”的相关内容学习中，教师在数字星球系统上显示夏至日地球上昼夜更替的动态影像，引导学生总结关于地球昼夜分布的地理规律。学生通过观察数字星球系统球幕投影，可发现：昼半球和夜半球平分了地球；晨线和昏线构成了晨昏圈；晨昏圈就是昼半球和夜半球的分界线。结合数字星球系统的自转演示，学生还可发现：在晨线附近的地点，正从黑夜转变到白天；在昏线附近的地点，正从白天转变到黑夜；北极圈内地区全天处于昼半球，南极圈内地区全天处于夜半球；北半球各纬度昼弧长于夜弧，纬度越高，昼弧和夜弧的长度差异越大，而赤道总是昼夜平分……教师会惊喜地发现，学生答案的完善程度大大超过了教师的预期。因为学生在观察数字星球系统球幕的过程中，把对地球碎片化的印象拼接成一个整体，建构了原先从未建构起来的动态地球空间模型。

再例如：在全球时区分布的相关学习中，相对于教材中被迫割裂成平面图的“墨卡托投影”的时区分布图，数字星球系统翔实地再现了地球上各理论时区的分布。教师可引导学生思考以下三个问题：①全球时区的分布规律；②时区分布和区时早晚的关系；③区时最早的时区是哪一个。学生环绕着数字星球系统球幕，能轻松地总结全球分为二十四个时区，中时区向东依次有东一区到东十二区，中时区向西依次有西一区到西十二区，东、西十二区合并为一个时区，180°经线是它们公用的中央经线。学生甚至发现了许多教材上没有归纳出来的规律。由于在球幕上时区分布的连贯呈现，学生较容易发现越往东边时间越早，并且一直向东方向是没有止境的，人们在环球旅行时会引起日期的混乱，所以需要人为划分日界线。

地理教学过程中，提供给学生的学习资料越丰富、越恰当，学生就能提取出越多的信息，总结出越多的规律，发现越多的问题，引发越多的思考，建构越完整的地理事物空间模型。数字星球系统以其独特的三维立体展示的方式，使得平时学生难以完整想象、建构的地球动态空间模型真实地呈现在眼前，为进一步的知识建构奠定了基础。

二、数字星球系统能满足学生个性化的学习需求

“满足学生不同的地理学习需要”是中学地理课程的基本理念。数字星球系统丰富的课程资源不仅能满足地理课堂教学的需求，也为学生开展研究性学习、校本课程、兴趣小组活动提供支持。在课余时间，地理教室可定时向学生开放，学生可以自行操作数字星球系统、大屏幕学生平板电脑、语音立体地形图等设备，满足学生探索自然奥秘、认识社会生活环境、掌握现代地理科学技术方法等不同学习需求。学生在学习与天文相关的地理知识时，亦可移去球幕，此时就从内投影模式切换到外投影模式，通过数字星球系统的转换，将星空图像投影到教室中间的穹顶上，并设定相应的旋转方向和旋转速度，逼真的模拟了浩瀚星空。利用数字星球系统呈现星空图像，在多样性和易操作性上，都大大优于传统的星空仪，深受中学生天文爱好者的欢迎。

三、数字星球系统能提高学生地理信息素养

教育和教学不能“以昨天的技术去迎接明天的挑战”。现在的学生是在信息时代成长起来的一代，是信息时代的原住民，他们的认知方法和行为模式已经大大不同于十年前、甚至五年前的学生。高中地理课程标准强调信息技术在地理学习中的应用，课程内容中也包含地理信息技术的应用。教师可以将全球的遥感图片，通过数字星球系统的三维立体转化技术，转化为球面图像，让学生真切地感受到地理信息技术的发展对人类认识世界带来的巨大帮助。学生登陆数字星球系统的资源中心（http：//lndlkcds.chinaedustar.com/），可以针对自己的学习需求下载相应的球面资源素材，也可对平面图片按照一定规范进行加工后转化成球面资源上传到资源中心，实现交互式的信息交流。在进行地理学科学习的同时，也与现代先进信息技术的发展接轨，提高了学生的地理信息意识和能力。

四、数字星球系统让学生拥有快乐、智慧的学习体验

苹果公司在过去几年内取得巨大成功的原因有着重要一点：将用户的体验摆在至高无上的地位。学生在学习过程中的情绪体验，将会对学生的学习结果产生重大的影响。数字星球系统通过将具有地理特色的信息技术有效地融合于地理的教学过程中，营造出一种学生能感知、能体验的富有乐趣和享受感觉的信息化地理教学环境，激发学生内在的学习兴趣与动机。数字星球系统的操作软件“storyteller”功能模块结构清晰、开放性强、易于操作。学生在使用过程中轻点鼠标就可控制球幕投影内容沿着经线方向或纬线方向转动，调节转动的速度和方向，还可以让动画重新播放和暂停播放。与苹果数码产品一样，数字星球系统的日常使用不需要阅读说明书，学生直接操作体验一会儿就能熟练运用。体验一种新的电子产品，对于处于青春期的学生有着很强的诱惑力，在数字星球系统平台上学习，增强了学生学习地理的兴趣，对改善学生的学习有着明显的帮助。

五、反思和感悟

教师的教学方式和过程决定了教学设备和技术的选择。反之，教学设备和技术的不断发展改变了学生的认知方式，教师需要不断调整教学策略和方法，以适应学生不断发展的学习需求。中学地理教师在教学实践过程中，应积极学习、接纳先进的信息技术手段。在消化吸收先进信息技术的基础上，充分发挥先进信息技术的优势，在自己的教学主张的指引下，不断探索信息技术与中学地理课程的深度整合，致力于改进学生的地理认知方式，提高地理教学的效益，为学生的地理学习减负提质，并努力实现幸福课堂、实现幸福教育。