概念可视化在中学地理教学中的探索

☆李露（安徽师范大学教育科学学院，安徽芜湖　241000）



概念可视化在中学地理教学中的探索

☆李露
（安徽师范大学教育科学学院，安徽芜湖241000）

摘要：本文着重探讨“学习可视化”中的“概念可视化”这一微观层面。通过阐述可视化教学的理论基础、比较常用可视化工具以及分析信息技术环境下的中学地理课堂现状，探索使用多种知识可视化工具实现中学地理概念可视化教学的方法。

关键词：概念可视化；可视化工具；地理教学

一、引言

知识可视化技术自面世至今已引起教育界的重大关注。与传统的教学、学习过程相比，可视化学习具有实现隐性知识的显性化、培养学习者创造性思维、促进学习者认知结构水平的提高等多种意义。[1]

多媒体设备被引入课堂，为知识的可视化提供了硬件基础。知识可视化工具的作用是将复杂抽象的知识用图形化的手段予以表现，帮助人们将大脑中零碎的想法整理连接，从而形成条理清晰的思维模式，以便于知识的表达、传递和创新。[2]本文将思维导图、PowerPoint、Flash以及3ds Max这几种知识可视化工具作为代表，通过对比其优缺点，探求如何在概念可视化教学中实现各类可视化工具利用的最优化。

二、教学中常用的可视化工具

(一)思维导图

图文并茂的思维导图不仅是一种知识可视化的思维工具，还是一种将人脑放射性思考具体化的方法，整合到教学中，能有效使学生发散思维，促进创造性思考的同时，促进学习内容的系统化理解与掌握。[3]思维导图具有中央图像不可缺、图形化、关键词、多色彩、曲线化、个性化等特点。当前有很多优秀的思维导图软件，如MindManager、MindMapper、Inspiration、亿图图示专家等。

思维导图作为教学中最常用的工具之一，它很好地帮助知识网络的构建，在学科复习中发挥很大作用。但很多教师在使用思维导图时往往忽略了图形和色彩的运用，只停留在很浅层次的知识可视化应用，并未真正实现知识可视化。

（二）PowerPPooiinntt

利用Microsoft PowerPoint（PPT），用户不仅可以在投影仪或者计算机上进行演示，还可以在互联网上召开面对面会议、远程会议或在网上给观众展示演示文稿。PPT不仅可以实现纸介质知识的数字化转换，而且可以嵌套视频、内置动画，将方法与过程活灵活现地呈现在学生面前，让接受知识的过程更为直观。

PPT是最容易上手和最常用的教学工具，但很多教师在使用的过程中只是做到了将黑板上板书的内容搬到投影屏幕上，并没有对知识概念的构造过程进行可视化拆解，没有突显其优势。由此造成很多学生对数字化教学产生了误解，不仅对教学没有帮助，还容易造成学生思考的惰性和注意力溃散。

（三）Adobe Fllaasshh

Flash是一种集动画创作与应用程序开发于一身的创作软件。设计人员和开发人员可创建演示文稿、应用程序和其它允许用户交互的内容。Flash可以包含简单的动画、视频内容、复杂演示文稿和应用程序以及介于它们之间的任何内容。

Flash的良好交互性能够实现知识过程的虚拟构建，由此可以实现一些虚拟实验操作。Flash优秀的绘图和动画能力可以让抽象的知识概念更加直观形象地展示。作为一款功能强大的二维软件，Flash在更深的层次上实现了知识的可视化，对设计者亦有更高的技术要求。

（四）3ds Max

三维设计软件应用于教学中属于高级知识可视化工具。它与其它可视化工具相比，能以虚拟仿真的形式，全方位、立体化地表现相关知识点。

使用3ds Max辅助地理教学，有助于理解学科中的空间感、抽象性、综合性。与二维设计软件相比，它的优势在于空间的表现能力，能在有限的多媒体环境中实现最大程度的知识可视化。在一些空间概念上，使用3dsMax建模并渲染立体图，能够实现清晰的表达。但3ds Max对使用者要求有更高的技术水平。

（五）可视化工具比较

对上述提及的可视化工具，本文从教学应用的角度对其功能、支持格式、特点、优势、不足方面进行了简单的比较和归纳（如表1）。

表1　可视化工具比较

通过上述对比，各种可视化工具软件都具有不同的优缺点。合理地运用它们，将对实现概念可视化教学产生巨大的作用。如PowerPoint可作为教学的主线嵌入各种教学资源。使用MindManager可创建思维导图围绕特定主题知识进行阐述。而在需要空间想象的抽象知识概念上，可用Flash、3ds Max等二维、三维软件进行演示。

三、概念可视化应用于中学地理教学的探索

(一)课程特点

地理学是一门研究地球表层自然要素、人文要素及其相互关系的科学，地理学本身具有综合性、地域性、开放性、实践性的特点。地理教学需要大量图片和视频来弥补课堂的不足，直观、形象、可视化的讲解能使地理教学事半功倍。

（二）教学现状

1.观念滞后

相比传统的课堂，现今的中学地理教学已经较多地使用幻灯片、视音频等工具。但实际上，中学地理教学可视化的观念还是比较滞后的。多数教师认为，频繁地使用PPT进行教学便做到了信息可视化教学，而学生却丝毫没有感受到使用该技术教学的优点。

2.模式单一

多媒体教学从最初利用图片、标识、画图到后来使用投影机、放映机、电视机到现在以计算机、网络为基础的富媒体化，总体的趋势越发多样化和直观化。以PPT为主，辅以音视频，这便是目前的地理多媒体教学模式。很多教师只会从传统的板书授课转移到多媒体上，而没有真正利用多媒体开展新的教学方式。

（三）设计原则

1.理论指导原则

概念可视化教学作为地理可视化教学中的一个重要分支，其课程的实施要遵循可视化教学的相关理论，不能盲目。一方面，教师需要有充足的理论素养，做到针对不同的内容结合适当的学习理论进行设计指导。

2.工具多样化原则

学科的不同内容有其特殊性，单一的可视化工具并不能贯彻始终地发挥其作用。因此在实施概念可视化教学时，要尽可能针对课程中内容的不同，对课程中的不同部分，相应使用合适的知识可视化工具。例如：在课前，教师可布置问题，让学生使用思维导图工具进行预习。在授课阶段，使用PPT、视频、Flash等多种可视化工具分析疑难点。课后，用思维导图构建知识网络，加强学习效果。

3.内容设计合理化原则

概念可视化的教学设计虽然要务求使用多种工具，充分实现可视化的教学效果，但也应注意避免滥用可视化工具。概念可视化教学并不需要对全部的内容进行细致的可视化设计，应重点抓住疑难抽象的概念进行剖析，避免课堂过于累赘。

（四）教学模式

中学地理是集天文、人文、地学知识于一身的学科，具有较强的知识广度和深度，概念可视化教学是与多媒体辅助教学的交互性、可控性、大容量性、灵活性等特点应运而生的，这恰好也符合了中学地理学科的教学需要。[4]

基于目前信息技术环境的地理课程现状以及上述的教学设计原则，概念可视化的教学模式可概括为“提出问题-创设情景-教师引导-自主探究-得出结论-知识构建-达成目标”环节，具体流程如下图1。

图1　概念可视化教学模式

该模式结合了信息技术、地理学科、建构主义三方面的特点，在通过多媒体工具引导学生探究基础充分实现概念可视化教学的要求。教师通过媒体展示教学目标，学生明确学习任务后，学生在教师创设的教学情景下自主探究。教师在这过程中通过多媒体引导学生得出结论，最后展示学习成果，并参与组织学生的知识网络构建。当然，一个好的教学模式并不是一成不变、千篇一律的，它应可以根据实际的教学需要而作适当调整。在该宏观模式下，还需注意以下几个具体的实施要点。

1.抽象概念的可视化

概念可视化教学，顾名思义先要考虑从抽象、晦涩难懂的知识概念入手，运用多媒体技术，通过图形、动画、音频等方式结合，将抽象概念可视化，令其直观、易懂，以提高教学效果。[5]教师首先要明确教学目标，选择需要进行概念可视化设计的知识点，然后根据整体教学流程，选择合适的可视化表达方式进行设计与修订。具体流程如图2。

图2　抽象概念可视化流程

2.结合可视化工具

可视化课堂是否等于使用PPT和思维导图？这个问题困扰了很多师生。事实上，在实际的教学中，很多教师都是这么认为并开展相应实践的。概念可视化教学应尽可能组合使用可视化工具，发挥各种教具的优点，让学生更直接更多样地接触疑难概念知识。

例如：在高中地理必修一《山地的形成》这一课中，教师就可以采取以下方法：（1）用PPT作为板书引导，在其中插入阿尔卑斯山、喜马拉雅山、华山、泰山、富士山的图片让学生观察不同类型山地的特点；（2）使用Google Earth分别加载川东平行岭谷、庐山、华山和富士山图层，动态浏览皱褶山、断块山、火山这三类山脉的实景；（3）让学生描述这三类地貌的特征，并试着分析其成因；（4）用动态映像资料演示各类地貌的成因及所属地质构造类型；（5）使用PPT结合思维导图总结皱褶山、断块山、火山三类概念知识点。

在这一教学过程中，以PPT为平台，穿插了二维图片、3D实景和动态视频，并以思维导图构建概念知识网络。相较于传统的以PPT为主的授课而言，通过组合使用可视化工具，不仅提高了学生学习的积极性，而且将抽象的地理概念变得直观、清晰，便于学生分析和归纳，有效地提高教学的科学性和综合性。[6]

3.课堂的全方位渗透

概念可视化教学的思想应贯穿整个课堂，而不是为了实施可视化教学而去做概念可视化教学。概念可视化教学的目的在于让疑难、抽象的知识概念能够清晰、直观地展现在课堂，让学生更轻松地接受这些知识，并能够建立起清晰的知识网络。而在教学环节的设计上，也要让学生明白任务目标并展开探究，注重启发式学习。

由此可见，概念可视化教学强调了从明确教学任务到教学过程再到知识构建的整个过程。因此，在实施的过程中要从全局性、整体性上思考，不应单单考虑到“课堂教学”这一部分，还要注重课前课后的衔接。

四、结束语

本文从知识可视化与现代课堂出发，阐述了地理概念可视化教学的概念，对较具代表性的不同类型可视化工具进行介绍与对比，并结合中学地理课堂展开探索。通过文献研究发现当前地理教学应用方式单一、地理课堂信息技术观念滞后、教学模式僵化的问题，提出了概念可视化教学的设计原则和教学模式，便于教师了解如何使用既有的信息技术进行概念可视化教学，为今后可视化学习的发展而试水。

参考文献：

[1]朱良学.学习可视化的意义与内涵研究[J].软件导刊(教育技术),2013,(05):86-87.

[2]钟达.知识可视化及其教学应用[D].重庆:西南大学,2010.

[3]郭艳霞.基于思维导图的教学模式研究[D].长沙:湖南师范大学, 2011.

[4]邓珊珊.高中地理信息技术辅助教学软件设计与开发[D].广州:广州大学,2011.

[5]黄凤春,邹琴,余晓峰,等.“信号与系统”课程教学中抽象概念的可视化探索[J].计算机教育,2009,(19):93-96.

[6]沈新荣.基于Google Earth理念下的高中地理可视化教学实践——以人教版高中地理必修一“山地的形成”为例[J].地理教学, 2014,(13):18-20.

[编辑：庄丰源；实习编辑：阮士桂]

中图分类号：G434

文献标识码：A

文章编号：1671-7503（2016）09-0024-04