对中学地理CAI软件之设计和应用的思考论文.doc

对中学地理CAI软件之设计和应用的思考论文 一、问题的提出 目前中国的中学地理教学正面临着几方面的严峻问题这些问题的存在使整个中学地理教育处于危机之中地理教学中存在着如下几个问题： 、教材内容问题 主要的问题是：现行地理教材内容过于浓缩流于从概念到概念没有大量的事实作基础；自然地理和人文地理的结合不够理论和实践的联系不够；现行教材结论过多启疑太少；封闭式问题多开放式问题少；代替学生思维的现象严重；缺乏学生实际操作的内容基本技能的训练也很不充分 、教学手段问题 对于地理教学来说教学手段的主要问题在于表现地理内容时无力 地理教学内容有直观性强综合性强信息量大信息源种类繁多研究尺度范围变化大等特点这就要求教学手段的表达力强运用灵活而现有的电化教学手段有的有声无影有的有影无声有的画面静止无法进行动态演示即使如录像、电影这样有声有影能动的教学手段由于只能显示某一特定的过程画面不能实现分段、选择、修改、缩放、分割而且一般不能做多次的重复速度也是固定的所以在表现地理教学内容时表达力和灵活性还是较差显得乏力这些局限性大大降低了现有的电化教学手段在地理教学中的有效应用 、学生的接受问题 学生是教学过程中的重要一环他在很大程度上直接决定教学效果目前的问题是： 学生对地理学习缺乏兴趣目前的课堂教学造成的心理氛围不利于学生接受知识；传统的教学过程不利于学生及时了解学习结果提高学习兴趣；现有教学学生参与程度低没有充分体现学生的学习主体地位 针对上述问题虽有不同的解决方案但计算机辅助地理教学对上述问题的解决有着独特的优越性一般来说计算机应用于地理教学可有以下的功能： 、计算机有很强的信息储存功能可以储存大量的地理事实材料并快速检索和提取方便地实现信息的比较、叠加这些事实材料可以大大充实教材的概念和有关结论促进学生的记忆和理解 、计算机有很强的显示功能可以清晰地显示自然和人文地理现象及其分布；可以对不同区域的信息进行比较、组合将抽象信息形象化将平面信息立体化对局部进行放大或缩小通过多种表现方式突出大量信息中的主要信息 、计算机有很强的模拟仿真功能可以形象直观地演示地理过程无论空间演变还是时间演变计算机都能形象生动地模拟把长时间大尺度的地理过程从大自然“搬到”室内使这些本来很抽象的过程能够被学生直观地了解而且许多危险或昂贵的地理实验也可以在计算机上进行无限重复可以由学生亲手操作获得与实际动手类似的训练效果 、计算机有很强的逻辑分析功能可以帮助学生清楚地分析问题形成条理分明有序的思维方法地理问题是综合性的问题各因子间联系复杂计算机在分析这些问题时清晰的逻辑性有助于学生的理解它还可以提供大量的开放性问题并引导学生思考和分析培养学生的思维能力和创造力 、计算机可以在无教师的情况下教学能较好地实现个别教学体现因材施教的原则 、计算机可以通过友好的交互方式创造和谐的学习环境增强学生的参与性使学生在基本没有思想压力的环境中学习并能及时了解自己的学习成果使学生学习的成功可能性大大提高 、计算机存储的信息具有可变性和可管理性可以方便地更新和修改为学生提供搜集整理地理资料的训练 、计算机弥补了大部分电化手段的不足还能把各种电化手段以计算机为核心组织起来形成多媒体的教学系统最大限度地有效利用教学资源 、计算机可以提供有趣的学习方式大大提高学生学习和运用地理知识的兴趣使学生变被动学习地理为主动学习地理 总的来说计算机对地理教学而言表达力最强学习者参与性最强并能接受反馈的交互式教学媒体它对教材内容的传播和学生的接受起着有益的作用但是计算机只是一个工具计算机功能的发挥必须有一个优秀的中学地理辅助教学软件来支持也正是有一个优秀的中学地理辅助教学软件计算机才能真正在中学地理教学中发挥上述的优越性 二、计算机辅助地理教学的历史回顾及评述 计算机辅助教学始于美国最早是公司于年设计的一个向小学生教授二进制的计算机教学系统此后美国及其他西方国家陆续开发了许多计算机辅助教学系统我国是从年科学大会后开始提出计算机辅助教育项目的年代以来我国的计算机辅助教学研究有了很大的发展但与发达国家相比差距仍相当大 中学地理的计算机辅助教学的发展与整个计算机辅助教学的研究的发展是一致的在这一领域西方国家仍然占据着领先地位在那里已经产生了智能型的地理教学系统（如美国的、等）并且建立了实用的计算机教学网络（如美国的）他们的软件已经摆脱了单一模式形成了各种模式综合的综合模式智能型的学习环境（Microworld）、智能型的专家教学系统等人工智能教学软件是他们开发的热点在中国中学地理的计算机辅助教学是由一些高等师范院校和重点中学来研究进行的开发水平还很低虽然数量很可观但总的来说目前出现的软件存在着一些共同的问题： 、软件模式简单功能单一主要是练习和操练模式、模拟仿真模式高级的智能模式或综合模式的软件基本上没有 、软件没有充分发挥计算机的特有功能仅仅用计算机显示简单的地理分布知识用以替代挂图、幻灯、投影仪的作用 、软件设计技术水平不高声音、文字、图形配合不协调多静止画面画面可观性较差甚至存在科学性错误；缺乏使用的操作提示软件结构不利维护 我国目前的中学地理教学软件并不能充分满足计算机辅助地理教学的需要在教学中的作用有限没有充分体现出计算机辅助地理教学的优越性因此设计一个高质量的地理教学软件势在必行中学地理教学软件应当具有这样一些特点：信息要有鲜明的地理性且要从中学地理教学的要求出发；信息量要充分精度、难度要适宜；信息表现形式要丰富、形象、生动；内容编排既有以区域为中心的内容也有以专题为中心的内容；使用方便符合软件设计的一般原则；既有助于教师教学又有利于学生学习；充分发挥计算机的优越性体现计算机的特点 三、关于中学地理教学软件的构想 、软件设计目的 这一软件应当是为中国的中学地理教学而设计适用于初中和高中的地理教师用于辅助课堂教学也适用于初高学生个别学习地理是一个功能全面的综合性实用软件 、软件设计原则 为达到设计目的系统设计应有如下原则： 以中学地理教学大纲为标准选取基本内容但有提高的余地；具有模块化的结构且有一定的开放性；用户界面汉化操作简便；易于维护和更新 、软件结构和功能 系统的核心应当是一个内部数据库它由两部分组成一部分是属性数据库包括各类数值型数据的集合；另一部分是图形数据库包括各类地图、图件、景观图、画面的集合这两部分数据库构成了系统的基本数据库 总的来说系统功能可分解为输入输出功能、模拟与仿真功能、练习与测验功能、计算与分析功能、数据管理功能、教学游戏功能这些功能都是独立的由此系统功能可划分为如下一些模块来执行有系统管理模块输入处理模块输出处理模块教学模块系统维护模块模拟与仿真模块练习与测验模块计算与分析模块数据管理模块教学游戏模块各模块可能还有一些小模块或下属子模块可用下面的模块层次结构图来表示 模块层次结构图清楚地表示了各模块的层次、范围和联系其中系统管理模块是系统的最上层模块所有的模块共享内容数据库（包括属性数据库和图型数据库） 四、中学地理辅助教学软件的应用模式 以上对教学软件设计的初步讨论只给出了教学软件的大致轮廓但它在教学中的作用还不甚明了不同用户在不同的硬件环境中对软件应用的要求不尽相同则软件的作用也不同辅助教学软件主要用于辅助教师的课堂教学但亦有不同的应用模式 系统模块结构层次图 （附图图） 、面向学生的多机教学模式 在面向全体学生的课堂教学中以学生个别学习为主教师的个别辅导为辅这样要求每个学生或每两个学生使用一台单独的微机或者可选择另外两种配置：即多终端单主机的多用户系统或多机联网的网络系统 课前学生可运用软件进行预习教师也可以利用软件进行课前资料准备并把自己想让学生了解的东西输入计算机 上课时教师不断提出问题引导学生利用软件提供的功能去解答问题以达到教学目的最后可指定学生完成软件提供的练习由计算机判答教师在课堂上起一个指导、管理、辅助的作用对学生出现的问题个别处理 、面向教师的单机教学 面向教师的应用在课堂教学中以教师为主体主要仍是传统教学的模式课堂教学以教师的讲授为主计算机辅助学生基本上不参与在课堂教学中只需一台供教师使用的微机即可但显示屏幕必须足够大以使教室里的学生都能看清楚屏幕上的文字这一问题也可以采用大屏幕投影与计算机的联结来解决即将计算机屏幕的输出转换到投影屏幕上 课前教师可利用“编制教学程序”的功能把软件中提供的材料和自己需要补充的材料按自己的授课意图组织起来形成一个教学程序供课上使用 上课时仍以教师的讲授为主计算机按预定的程序根据教师的需要随时显示图形、数据或文字材料或者模拟过程最后可由计算机提供练习由学生课上完成或将练习打印出来由学生课后完成 纵观教学软件应用于课堂的两种模式多机教学更能发挥计算机辅助教学的优越性并贯彻因材施教、个别教学的原则符合计算机辅助教学的发展方向和未来教育改革的潮流将会是未来计算机辅助地理教学的主流但单机教学模式经济简便就中国目前的中学地理教育的现状来看更易于推广应用在当前中国教育地区差异大的情况下恐怕应当由低到高由点到面地逐步提高应用水平使教学软件能充分发挥它在地理教学中的应有作用 五、软件应用的阻力及其前景 中学地理计算机辅助教学软件在目前来看应用起来还有许多困难：目前中国大部分中学的计算机硬件配置可能不足以支持软件运行从而使软件不能大范围地推广；大部分中学地理教师对计算机不熟悉或缺乏基本的计算机知识从而使他们宁愿使用传统的教学手段而不愿使用计算机；现行的中学地理教学内容多而粗灵活性差对计算机辅助教学会产生限制作用；中学生繁重的课业每班人数较多而计算机较少的状况使他们没有时间和机会去运用计算机进行学习 尽管中学地理的计算机辅助教学在中国的发挥存在着巨大的阻力和许多障碍但它的发展将是不可阻挡的国内外的大量实例已经证明运用计算机辅助地理教学其教学效果要比单纯地使用传统的教学方法要好得多而且中国教育的地区差异明显也要求在教学中贯彻因材施教的原则而计算机辅助教学在这方面有着巨大的潜力从国内外的计算机辅助地理教学的现状和发展趋势