运用CAI优化地理教学初探

运用CAI优化地理教学初探关键字： CAI 超级链接 建构主义理论 站在21世纪的门槛上，传统的地理教学已不能适应素质教育的要求。素质教育，就是要全面提高学生的各种能力，减轻学生负担，发展学生的个性。联合国“国纪21世纪教育委员会”提出“四大支柱教育”（即学会认知，学会做事，学会合作，学会生存）以及创造新能力要求的提出，呼唤着地理教学改革，打破传统的教学模式，强化学生的主体地位，发展教师的主导地位。创建新的课堂模式已迫在眉睫。中科院院士、复旦大学教授杨福家说：“头脑不是一个要被填满的容器，而是一把需要被点燃的火把。”优秀的教学必须营造一个有利于创新思维发展的环境，使“火把”在良好的环境中星火燎原。而CAI在教学中能有效的促进学生知识结构的形成和发展。创设一个良好的环境。 高中地理是整个高中教材系统中教学难度相对较大的科目。这不仅因为它包容了自然地理科学中天文、地学、大气等空间动态性很强的、并富有探索性的理科类知识；更有社会科学知识即人文地理学中人口、资源、城市、工农业布局、环境等较为抽象的理论化的文科类知识。同时，从地理学本身的特点来说，由于研究对象是建立在地球表层这一“巨系统”上，其综合性和区域大跨度及复杂性的特点十分突出。这些仅仅依赖于传统的的教学模式和方法，显然是很难达到教学目的和要求的。 为此，我们在高中地理的教学中，在应用其他教学媒体的同时，应不断的应用计算机这一现代化手段进行辅助教学。特别是在寻求制作一套符合课堂教学实际需要的模式和样板及配套的教学软件方面进行了有益的尝试，以扩大学生的视野，突破教学中的重难点，提高课堂效率。 以下是以高中地理（2000版）第二章大气环境第五节“常见的天气系统”为例，通过自制的CAI软件论述其在地理教学中的优势。 一、动态模拟，突破知识难点 在地理教学过程中，一些地理现象的形成和发生，反映的是空间现象的基本原理，用传统的方法和平面静止图像进行教学，将给学生的理解带来一定的难度，根据学生对地理信息的感知方式，感知的直观性，由语言的感知到实地感知，直观性在不断加强（如图1） 实地感知 图像模具的感知 语言的感知 （图1） 如果学生听了别人的介绍，看了有关的录相，直止亲自游览，其感知程度会得到步步深化，有利于新知识的建构，突破知识的难点。而CAI则能跨越时空的限制，将众多学习资料再现于课堂，图文声并茂，既有语言，又有图像，还有虚拟实地情景。感知的直观性逐步深入，有利于学生知识的深化和重难点的突破。 例如，在讲授锋面、气旋反气旋的形成及其它们所造成天气时，学生往往难以充分感知和展开思维，教学效果欠佳。为了突破这一难点，我制作了相应的CAI教学软件。首先，模拟气团的移动，使学生从动画中感知冷暖气团的定义，其次给学生一张锋面的图片，将抽象的定义转化为色彩对比明显的图片再现，一方面帮助了学生理解，另一方面为后面的讲解打下了基础，然后模拟冷暖气团的移动，让学生从动画中感知并理解冷暖锋的定义。最后，分阶段演示冷、暖锋过境前，过境时，过境后的天气状况，创造冷暖锋天气的情境，虚拟天气现象，加深感知的直观性，加深学生对冷锋暖锋天气的认识。 气旋 反气旋 同样，在讲授气旋反气旋的形成及其所造成天气时，课本上是一个静止平面（如图2），无法真实再现气旋反气旋的形成和其所造成的天气。在突破这一难点时我首先给学生放了一段录相（气旋的形成）让学生从整体上感知这一知识点。然后利用Authorware 制作模拟动画（水平方向和垂直方向），水平方向上，真实再现水平气压梯度力的形成以及在水平气压梯度力、地转偏向力和近地面磨察力共同作用下风的形成，在垂直方向上模拟其气流运动，并引导学生深刻理解气旋反气旋各自形成怎样的天气。这样将学生无法直接感知的知识再现给他们，使他们在一种身临其境的轻松的氛围中掌握这些知识点，实现本节课难点的图破。从表1、表2可给于说明 你认为本节课容易理解吗 很容易理解 能理解 一些能理解 难理解 35% 52% 13% 2% 表（2） 此表是对我校高一、五个班学生调查得出的 您认为本节课的难点重点突破了吗？ 同意一般不同意 86%8%6% 表（2） 此表是对听课老师调查问卷得出的 二、形象显示，巧设情景，激发学生的兴趣与好奇心，促进 地理教学优化 高中地理（2000年版）中的图片、地图、文字等都是彩印，讲授着丰富的地理事物知识，但这些挂图信息量大，要素繁多，而且能见度低，板书和板画也很难展示丰富的内容，而且耗时，不能表现发展变化，反映地理事物有限，并且地理内容广泛，有许多事象存在于遥远的地方和广阔的空间，发生于遥远的年代或经历了漫长的时间，人们不可能亲身经历和直接观察。这大量的地理事物如果仅靠 教师单一讲授、说教不仅无益于充分调动学生情感因素，相反还容易使学生产生心理疲劳和逆反情绪，但如果我们运用计算机辅助手段，制作出这些静态的事物“活化”的CAI教学软件，使之比教学挂图更清晰，比课本附图更灵活、易读，比复合投影片更准确、规范。并且可直观形象地再现地理事物的现象，它的新颖性、多样性、生动性、趣味性是吸引学生注意，激发学生学习动机和提高积极性的重要条件。建构主义理论提倡在教师的指导下，以学生为中心，通过一定的情境，借助他人（包括教师和学生）的帮助，利用必要的学习资料，通过意义的建构的方式获得知识。而利用Authorware 软件所具有的载入及播放影片，控制视频的功能，制作出创设教学所需情境的相关课件，使学生有身临其境之感，激发学生的兴趣、欲望和情感。 在讲常见天气系统的内容时，我先给学生放了一段天气预报，让学生回答天气预报中都有哪些天气现象，学生都抢着回答有下雨、下雪、大风等，并进一步提问这些天气是怎样形成的，这样由学生熟悉的现象入手，引起了他们学习的兴趣，而且通过提问激起他们求知的欲望。 在讲锋面时，我不仅给了学生一张锋面的图片，在锋面上以不同的颜色表示冷暖气团，用数字和文字表示锋面两侧不同气团的性质，还给学生制作了大量的动画，如讲冷锋暖锋时通过模拟冷气团或暖气团的主动移动。在讲气旋反气旋时用动画模拟其在水平方向的气压梯度力的形成，模拟在水平气压梯度力、地转偏向力，和近地面摩擦力的共同作用下气流的形成。模拟气旋反气旋垂直方向气流的运动和它们各自所形成的天气。将课本上静止的知识变成活的动态的画面，使之形象化激发了学生的兴趣。在讲锋面气旋时为了帮助学充分了解锋面气旋所形成的天气，我给学生放了一段录像（录像中有暴雨、大风、雷电等）。使学生有身临其境之感，充分激发了学生的兴趣。（从表3可说明） 表3 你喜欢哪种教学方法？你还想不想用这种方式教学？ 现在过去很想想一般不想 9193752 此表是对郊区高级中学高一、五个班调查得出 由此我们可以看出，发挥CAI创设情景的优势，能有效的丰富课堂教学内容将教师点单的说教变为促使学生主动的认识和思考，达到素质教育的目的。 三、人机交互，增强参与意识， 在地理的课堂教学中，每完成一部分教学内容后教师往往会及时安排学生进行形成性练习，帮助学生巩固和加强基本技能，并检测教学效果。其中读图、填图或绘图是常用的练习方式。但是如果利用AUTHOWARE将其制成简单的游戏型CAI教学软件，利用它的人机交互性让学生自己参与软件的操作来进行游戏式填绘图练习并使电脑对练习正确与否即时进行判断和反应，就能为学生创造一个参与性和竞争性的学习环境，强化学生的参与意识，“寓教于乐”，在开发学生智力的同时，调动学生的非智力因素，发展他们的创造力，从而使学生更有效的了解和掌握各种地理事物的表现、分布，提高课堂效率。 在天气系统一节内容讲完后，我安排了一个让学生学作天气预报员的练习，给了学生两张天气图，让学生做填空练习，学生在读完图后填出以下内容：判断指定点的气压高低状况，冷暖气团和冷暖锋的位置及其移方向，在它们的影响下指定地区未来两三天内天气将如何变化。如果答对了就会有一个卡通小人物蹦蹦跳跳拍着手说“GOOD，GO ON”，如果答错了卡通人就会很惋惜的说“SORRY ， TRY AGAIN”，并给出适当的启示，比如如果学生把冷锋答成了暖锋，卡通人就会启示说请注意该地区天气系统的表示符号，引导学生做出正确答案。通过这样的方法，加深了学生对天气系统影响所形成的天气现象的理解，教师也能及时获得教学的反馈信息。 再如，再讲完高压（反气旋）、低压（气旋）系统时，当我讲完后，我放手让学生通过自己动手击，使气旋反气旋水平方向和垂方向动态模拟多次再现，这样一方面提高了学生课堂学习的积极性，另一方面也充分加深了学生对该知识的理解。 四、充分发挥学生的想象，实现超级链接 在我的实际教学过程中，我深深地感到学生对各科知识的理解是断片的。如在地理和历史中都有“启东”这一地名，但学生都将这同一地名分开，认为历史中的“启东”和地理中的“启东”不是同一地点。面对3+X 综合考试，这种各科断片的理解已不能适应当前的需要，更不能适应素质教育的要求。例如在96年（3+X）高考模拟题“英国伦敦的光化学污染造成许多人死亡，请配平以下方程式，并说明其原因。”通过对高考试卷抽样分析统计，其中从化学的角度答题的占80%多，只有少数的学生能从化学、地理两个方面回答。加之现在的教材是按学科编写的，要查阅相关的知识点需翻阅其它学科的课本，这无形中加重了学生的负担，也给课堂优化带来了一定的困难。而CAI中的超级链接却可以实现教学信息的灵活获取以及教学过程和教学结构的重新组织，以适应不同层次学生的需要，有利于因材施教，由于各种需要的上位知识都可以建立超级链接，可以是跨章节，甚止可以跨学科（如地理中的生态系统，可以链接止生物；化学中的反应可以链接上.地理的城市污染等，即所谓的“一点通”） 例如，在讲常见的天气系统一节时，我是这样调动学生的积极性并实现超级链接的。在将锋面雨时，为了使学生充分认识长江中下游准静止锋引起的梅雨天气的成因，我以一副中国地图为底图，动态演示当锋面向西南方向移动时，前方受高压的阻碍，锋面在长江中下游地区移动缓慢，甚至徘徊不前。这时我就会适时提出当锋面移动缓慢或徘徊不前时会引起怎样的天气，学生回根据前面所学想到是阴雨天气，并进一步提出这样的天气会引起什么样的灾害，学生会自然而然的想到洪涝灾害。这就和后面的气象灾害联系起来了。进一步给学生联系实际举例，如1998年由于西太平洋高压较长时间稳定在20N-25N之间，使锋面雨长时间停留在长江流域，造成长江流域降水时间长、雨量大，从而引发全流域的洪涝灾害。实现了各节内容的链接。再例如讲到气旋形成的天气时，为了讲清楚为什么上升气流易产生降雨，就引导学生分析：对流层大气上升时气温会怎样变化，学生会依据前面所学想到气温下降，再提问当气温下降时空气中的水汽会怎样变化，学生会根据初中化学所学想到水汽凝结。（引入了化学知识）。水汽凝结就一定会产生下雨吗，不是的。只有当水滴越来越大，大到水滴所受到的重力大于浮力（即F重力F浮）时才会下雨（引入了物理中的力学知识）。实现了不同学科之间的链接。这样的链接一方面有利于各章节、各学科之间的知识迁移，另一方面也有利于兴趣的“移植”。如有许多学生的兴趣发生在语文、数学、物理、音乐等等的其它方面，通过这种超级链接建立的知识联系，把原有的与地理无关的兴趣与