开发应用MeteoEarrtthh中的高中地理教学资源——以“地球上的大气”相关内容为例

赵雪雅

（华中师范大学 城市与环境科学学院, 湖北 武汉 430079）

开发应用MeteoEarrtthh中的高中地理教学资源——以“地球上的大气”相关内容为例

赵雪雅

（华中师范大学 城市与环境科学学院, 湖北 武汉 430079）

在开发现代信息技术尤其是APP中的教学资源应用于学校高中地理教学已经成为地理教学研究新动向背景下，选取MeteoEarth（全球天气）应用程序，在功能分析的基础上挖掘其中蕴含的高中地理教学资源，探寻开发与应用的基本原则和方法，尝试应用于高中地理“地球上的大气”部分教学内容，实践总结MeteoEarth开发应用的优势和应注意的问题。

地理教学资源；MeteoEarth；地球上的大气

一、MeteoEarth的功能与地理教学资源

MeteoEarth中文译为“全球天气”如图1 标识，是由美国MeteoGroup开发的一款强大的天气APP应用程序，能够与iphone、ipad、itouch兼容。

图1　MeteoEarth标识

通过网络搜索和下载实际操作应用，按照MeteoEarth主界面如图2的标识顺序简单介绍MeteoEarth的主要功能，MeteoEarth主界面按照上下位置顺序安排明显分为五大部分（如表1）：

图2　MeteoEarth主界面

表1　MeteoEarth菜单栏及其主要功能与应用

二、MeteoEarth地理教学资源的特点

1.针对性

地理教学资源的对象内容指向明确，具有针对性。MeteoEarth译为全球天气，是一款强大的天气软件，无论从名称、定义还是主要功能都能够明确分析其主要涉及“地球上的大气”相关地理教学资源，虽然还有其他功能和地理教学资源，但是这款APP的地理教学资源主次分明，有强烈的针对性。

2.要素性

MeteoEarth地理教学资源具有要素性，主要体现在主界面中的下部菜单包含全球气温、降水、云量、风向和风力、台风、等压线功能标识，都是地球大气中的组成要素，既可以逐个单要素选择呈现，分析其数值变化、分布特征等，还可以同时选择多要素呈现，分析要素之间的联系等。

3.时空性

“时空性”蕴含两个方面的深意，其一是时间，其二是空间。

时间方面的特点也主要体现在两方面，在顶端城市定位及其天气预报中以用户所在国家主要城市为衡量标准，选择的全球不同地区城市的天气状况都是带有地方时标注的当时当地的天气状况；其次就是在最后末端的时间调控轴上，可以手动调控选择当时以未来一天时间范围内的全球天气及其各要素状况。

空间方面主要就体现在菜单栏中3D选项，控制主体显示部分呈现的画面是二维平面还是三维立体地球；同时还可手动直接扩缩显示空间的大小，扩大到全球球体，缩小到地球上某个城市。因此说，MeteoEarth的地理教学资源具有时空性。

4.动态性

动态性是在一定时空性的基础上而言的，主体显示部分随时间轴的时间点改变而改变，随着手动扩缩空间变化，因此在时间和空间方面具有一定的动态性。不仅如此，MeteoEarth主体显示部分的3D地球是手动可旋转的球体，手动旋转观察不同区域的要素变化，同时还有太阳、月亮相对位置的变化及其带来的昼夜更替现象。

5.生动直观性

可旋转的3D地球既使全球区域、城市方位显示和查询直观，又使每一个天气相关要素在地球的分布直观可见。每一个天气要素的展示也并非静止不变的，随着时空而动，使得显示部分具有生动性。更值得一提的是 MeteoEarth的画质清晰度高、色彩搭配逼真、动画演示形象，用户体验观感如同太空实时传送回来的航拍影像。这些都使得MeteoEarth的地理教学资源生动直观。

6.可操作性

MeteoEarth的地理教学资源具有很强大、便捷的可操作性。一是下载方便，APP-store上可免费下载使用；二是应用程序内部的操作简单，菜单栏清晰有序地分布在主界面，加上标识和功能的生动搭配，使得用户掌握和操作快速方便；三是资源的提取方便，根据主界面上功能的显示结合教学需求选择或合并；四是课堂教学应用中的可操作性，有ipad设备条件的学校可以采取一人一机的方式，条件有限的学校也可采取教师一人利用ipad、iphone等移动终端，采取同屏技术，将教师设备显示界面投影或者投射到教室多媒体屏幕上，通过教师操作进行资源呈现和展示。

三、高中地理教学开发应用MeteoEarth的基本原则

1.课标本位原则

遵循课程理念的思想指导进行地理教学资源的开发应用。高中地理课程基本理念之一是强调信息技术在地理学习中的应用，营造有利于学生形成地理信息意识和能力的教学环节，这就直接体现了对高中地理教学的信息技术的要求，开发利用要注意培养学生地理信息意识和能力[1]。因此，应按照内容标准和活动建议设计教学目标，为实现教学目标进行地理教学资源的开发应用。

必修课程地理Ⅰ中有关“地球上的大气”一章的活动建议中有这样一条“用计算机设计气压带、风带的移动，水循环或者洋流运动的动画[2]”，建议运用计算机等现代信息技术的动画进行活动教学，为MeteoEarth等现代新兴的APP信息技术教学资源的开发应用提供启示和依据。

2.辨析教材原则

信息及信息技术爆炸式发展的时代，众多学者和一线地理教师顺应了地理教学资源开发应用的浪潮，但是却容易陷入只注重信息技术丰富多样的教学应用，忽视与高中地理教材结合的误区之中。

高中地理教材是高中地理最基本也是重要的教学资源，“一标多本”强调了教材的多样性，不同版本地理教材有各自不同的特点，在进行地理教学资源开发时都要辩证地分析教材，做到“唯书”与“不唯书”之处的明确。“唯书”主要针对教材知识和教学的逻辑顺序、教学重难点、活动探究等，“不唯书”之处主要指教材文字的乏味性、图像系统的静态性等方面。

进行高中地理教学资源开发应用时，明确把握“唯书”与“不唯书”之处，遵循“唯书”之处，并善于利用现代信息技术弥补“不唯书”之处的不足，合理应用现代信息技术中的地理教学资源，实现辨析教材的合理开发应用。

3.学生主体原则

我国90年代开始的教育改革一直强调“学生主体、教师主导”、“把课堂还给学生”高中生相对于初中生而言，有较强的观察和操作能力、地理思维和空间想象力、自主学习和探究活动解决地理问题等心理年龄特征和地理学习能力，还有一定的初中地理知识基础，能够较快地接受和掌握现代地理信息技术并用于地理学习。

这些就要求高中地理教师要考虑学生的心理年龄特征、地理学习能力和知识基础，开发应用恰当的现代地理信息技术如MeteoEarth等应用程序中的地理教学资源，现代信息技术的开发应用都要为学生的积极参与、实际操作应用提供条件。

4.层级原则

针对高中地理教学内容的层级原则，在分析教材的基础上可以根据教材纲目级别不同从选/必修教材到一本教材中的章、章中的节、节中的教学因子、教学因子下的教学知识点，教学知识点又可进一步划分为地理现象、地理概念、地理规律、地理原理等。进行高中地理教学资源开发应用时要依据教材纲目级别顺序逐层考虑，首先明确某一现代信息技术如某一款地理学科APP主要针对的章所在，然后再依据APP中的地理教学资源对应分析可准确应用到的具体教学内容。

针对MeteoEarth等地理学科APP的层级原则，主要是分析可利用的现代信息技术（如MeteoEarth）中的功能和地理教学资源的层级性，其中MeteoEarth下部菜单栏中涉及到关于天气的诸多要素，就需要我们在开发应用到地理教学中时要遵循逐层分析或者层次叠加分析的原则。

5.渗透地理时空尺度原则

从我国强调“立德树人”的教育方针，到地理素养、地理核心素养的培养要求，再到高中地理课程中三维教学目标尤其是以情感、态度与价值观作为终极目标，不难看出我国教育教学包括地理教学都在突出学科素养和思想的培养。地理学思想也蕴含着时间尺度和空间尺度的思想[3]。

依据上文分析，MeteoEarth地理教学资源具有动态性、时空性和生动直观性等特点，突出表现在手动调控的时间轴、主体显示系统的手动旋转的3D可扩缩地球等，可以通过观察和操作获取今日和未来一天时间天气要素的变化，全球到大洲、地区、国家、城市不同空间单位大小的天气要素情况及联系。在地理教学过程中教师要善于发现并应用这些具有时空尺度的教学资源，使学生掌握地理相关知识和应用信息技术地理学习的方法的同时注意渗透地理学时空尺度思想，升华联系、发展的科学观。

四、高中地理教学开发应用MeteoEarth的基本方法

本文在分析了高中学生地理学习心理年龄特征，以及高中地理尤其是“地球上的大气”一章教学内容的知识类型、教学活动、教学环节，尝试对学校地理课堂教学开发应用MeteoEarth中的地理教学资源提出方法指导。

1.导入激趣

一堂完整的课离不开导入环节的精心设计和有效引入新课，高中地理课堂更是如此。相比于初中，高中的各个学科课程内容增多、难度提升等因素导致高中课时紧张、学习节奏快、高中生易产生学习疲劳，这就要求高中地理课堂的导入要新颖有趣，直接激起学生学习兴趣，吸引学生注意力。地理课堂导入的方式比较多，更能够直接激起学生地理学习兴趣的就是利用地理学科的空间性特征，通过图片、影像等呈现地理学科中时空不同尺度变换、神奇地理现象等。

MeteoEarth主体显示系统中的可手动旋转并扩缩大小的3D地球功能如图3，用于导入宇宙与地球、地球的昼夜交替等课堂教学，能够最为直观地呈现地理学科的空间特性，让学生在视觉冲击下直接感知生活在其中却不能轻易亲身感知到的完整的三维地球形态。在高中地理课堂开始时通过如航拍图一样高清画质的三维地球及其动画的视觉体验，学生在震惊感叹地球宏大之美的情感之时更能产生学习地理的兴趣，发展热爱地理科学的精神。

2.规律直观呈现

地理知识又可以进一步划分为不同类型，其中地理规律是重要的地理知识，尤其在高中地理学习中是地理现象分析的结果，是地理案例、地理活动、地理问题探究的基础，是高中学生必须记忆但是更要理解的知识，常常形成高中地理教学的重点、难点。对于高中生而言，尤其是对刚进入高中还处于过渡期、适应期的高一学生而言，地理空间想象力、地理推理能力等尚未成熟，还要面临高中地理必修一有关自然地理知识的学习，缺乏生活和学习经验，感知、理解的难度较大。

图3　MeteoEarth 3D地球与太阳—昼夜交替

MeteoEarth这款应用程序针对全球天气可按照不同要素需求选取和叠加，这些功能和地理教学资源有利于高中地理相关地理规律直观呈现，有利于学生直观感知地理规律，在对地理规律直观感知基础上解释地理现象、理解地理规律，最终记忆并灵活运用地理规律解决地理问题。因此，高中地理教师要充分挖掘MeteoEarth中蕴含的地理规律资源，应用到教学实践当中。

人教版高中地理必修一“北半球冬、夏季气压中心”为教学重点，而传统的教材和PPT等教学资源大多具有二维平面的静态特点，且数据内容具有一定的理想化人为设计特点，缺乏生活性、真实性，不利于学生直观生动感知地理规律。

在MeteoEarth中利用温度、气压要素，主要分析全球等压线分布，教师可提前保存3D地球1月和7月全球气压图像，如图4北半球7月欧亚大陆的低压中心和图5北半球7月太平洋的高压中心，教学中及时呈现北半球冬、夏季气压中心的地理规律。

3.要素分析

任何地理现象都是由不同地理要素相互影响、相互作用产生的，地理现象各个基本要素的学习和掌握是地理综合分析学习的基础。同时要素分析法也是高中地理学习不可或缺的方法，在推理地理原理时发挥重要的思路导向和原因纲目的作用。

图4　北半球7月欧亚大陆低压中心

图5　北半球7月太平洋高压中心

MeteoEarth针对全球天气可按照气温、降水、云量、风向和风力、台风、等压线等分为不同要素教学资源，自主选择某一个要素或者叠加多个要素，可在3D地球上呈现要素的分布状况，推理相互影响结果等。让学生感知宏观的全球到大洲、地区、国家、城市的天气要素分布及相对数量等，直观了解地理学科中“天气”这一地理主题下包含的地理要素，为以后天气相关地理问题的解决提供要素分析思路；同时选择相互影响的多要素进行叠加，也有利于学生对要素之间的相互关系进行理解和分析。因此可以恰当利用MeteoEarth中的地理教学资源对高中学生要素知识的理解和要素分析方法的掌握进行设计、教学。

4.活动探究

活动探究是重要的高中地理教学方法和学习方式，在我国高中地理教材中也设计了较多的活动，以突出学生主体地位，改变地理教学方法和学习方法，高中地理教师应该予以重视，积极利用现代信息技术等教学资源开展探究活动。

目前我国众多中学在教育信息化的要求下已经开始较多地引进ipad等终端并尝试连接校园网进入课堂。MeteoEarth作为应用程序，可以安装在ipad、iphone、itouch等多种移动终端中，因此已经有条件学生可以一人一机，统一下载、安装操作使用，这就为高中学生在地理课堂利用现代信息技术开展探究活动提供硬件条件和应用软件基础。

MeteoEarth中针对全球天气有不同影响要素资源、不同城市定位及天气资源、今天和未来一天时间调控资源等都可以为高中生“地球上的大气”的相关学习提供探究活动的信息资源来源、各要素信息分析条件、探究结果验证信息等。同时MeteoEarth的界面清晰、标识简图和文字结合、要素设计分布有序等方便学生操作；主体显示系统中的3D地球可手动旋转、扩缩范围大小、画质清晰度高也为学生探究活动的观察提供方便。因此，高中地理教师要善于发现并应用MeteoEarth等现代信息技术的地理信息资源和观察、操作条件，设计并组织学生基于MeteoEarth进行探究活动。

5.课外预习与复习

课堂教学是学习的主要时间，也是教学的精华所在，但是课堂时间有限，因此延伸到课外学生自主的预习和复习等辅助课堂教学的学习环节。高中学生有一定的自主学习能力，加之高中学习节奏快、地理学习课时紧张，更需要学生在课外进行自主学习。传统上，学生提前简单地阅读地理教材就是预习，而课后完成教材课后习题等就算是复习的这种课外学习的形式导致学习效果不佳，课外学习流于形式，一直备受争议。而将现代信息技术尤其是APP这种能够在多种移动终端下载应用，方便学生利用的现代信息技术应用于课外的学习拓展会有不一样的效果。

针对于全球天气的MeteoEarth蕴含有关天气各个要素的动画三维全球效果图，能够吸引学生在课前进行积极投入的尝试学习，只需要高中地理教师针对MeteoEarth中的地理信息提出预习要求并要求学生在课堂进行预习结果的操作展示即可。学生可以根据教师要求在课堂教学结束后选取某一地区或城市分析探究其天气状况与成因，巩固所学知识。这仅仅是MeteoEarth部分地理教学资源在课外的尝试应用，高中地理教师可以根据教学内容和MeteoEarth蕴含的地理教学资源设计更多可以运用到课外预习和复习的内容，让学生有兴趣进行课外学习并且高质量地完成课外学习要求。

五、“气旋与反气旋”典型开发应用案例

遵循MeteoEarth中高中地理教学资源开发应用的课标本位、教材辨析、分析学情的学生主体、选取具体教学知识点的层级原则和渗透地理时空尺度原则基础上，综合考虑教学知识点内容和MeteoEarth的功能、地理教学资源，MeteoEarth中的地理教学资源可以满足“气旋与反气旋”这一节教学的导入激趣、规律的直观呈现、要素分析、探究活动和课外预习、复习开发应用方法。

开发MeteoEarth中的“气旋与反气旋”高中地理教学资源，主要是利用MeteoEarth下部菜单栏中的热带气旋、气压、风向、云量和降水多个要素的地理教学资源并且进行不同要素图层叠加组合，如下：

首先选定气压和热带气旋要素，在显示系统3D地球中查找到现有的热带气旋如图6，其中查找确定当时有两个热带气旋，MeteoEarth还显示其名称、风速、运动速度、运动路径等信息；

图6　北半球夏季太平洋热带气旋位置及运动路径

然后通过云量要素叠加可以呈现热带气旋的航拍云图动画，观察气旋形态，如图7；

图7　北半球夏季太平洋热带气旋云量及运动状态

通过选定风向要素层能够呈现气旋影响下的周围风向和中心无风形态，如图8；

图8　北半球夏季太平洋热带气旋风向

还可选定降水要素图层呈现热带气旋中心和周围降水状况，如图9；

图9　北半球夏季太平洋热带气旋降水状况

最后还可通过MeteoEarth的3D全球手动扩缩动画显示系统，呈现一个热带气旋真实的运动速度、影响范围、对天气的影响状况等。

应用MeteoEarth中有关“气旋与反气旋”的高中地理教学资源进行教学的方法较为丰富：

首先可以采取图7导入激趣，通过云量要素叠加可以呈现热带气旋的航拍云图动画，观察气旋形态，直观生动地感知，增强学生好奇心和学习动机。

规律地直观呈现可以采取图7和图8，呈现气旋的水平运动方向，采取图9呈现气旋的天气状态规律。

要素分析通过后面三幅图在图6 叠加的基础上分析气旋的形态、运动状态、天气状况各个要素。

活动探究主要体现在学生课内的自主探究活动，通过观察热带气旋的运动速度、方向等地理信息和云量、风向、降水等地理现象，小组合作探究分析真实发生、存在于现实生活的热带气旋，理解热带气旋地理规律和原理，掌握合作探究和利用现代信息技术地理学习方法，升华地理空间尺度的地理学思想和实用性、生活性的地理学科特性，热爱地理和科学探索。

课外预习与复习，学生可以在课外利用家庭智能移动终端下载MeteoEarth后，在教师要求下提前预习或者在课堂探究后巩固深化而自主随时随地应用学习。

六、开发应用MeteoEarth的优势与应注意的问题

开发应用的优势在于MeteoEarth丰富多层次要素的地理教学资源、突出的资源特点，有利于增强学生对于一节地理教学的积极性、参与性和喜爱度，更加能够让学生在了解、使用现代信息技术的过程中萌生对地理学科的兴趣，极大推动学生学习地理这一学科的热情；更加有助于教学三维目标的达成，增强学生对地理事物的感性认识，突破难点，提高地理学习质量和效率；为学生应用现代地理信息技术的能力培养提供平台，为学生地理学思想和地理素养的养成提供机会；促进学生掌握多种地理学习方法，转变地理学习方式；丰富和优化了教学内容、教学过程及方式方法、教学媒体和教学环境，提高地理教学质量和效率，提升地理教师的专业素质和专业能力。

地理教师应该树立先进的教育思想，以学生为主体，培养学生地理信息技术应用能力。

明确MeteoEarth是一种地理教学资源，应用是为了服务于教学目标；要贴合教学内容，开发应用要注意与教材的辩证关系；注意将MeteoEarth等现代信息技术的应用优化结合教学方法，还要调控好应用的地理课堂，把握教学节奏，及时指导应用，以提高应用的效率和教学质量。由于MeteoEarth主要采取的是英语版本，地理教师应提前了解功并熟练掌握各个功能，还要注意依据教学需要提前获取、保存并准确恰当应用。

[1]李家清.中学地理课程标准与教材分析[M].科学出版社,2012.

[2]中华人民共和国教育部制订.普通高中地理课程标准:实验[S].北京:人民教育出版社,2003.

[3]袁孝亭.基于地理思想方法的地理课程与教学研究[J].课程•教材•教法,2010(7):82-87.

（责任编校：王文洁）