美国信息技术辅助地理实践案例分析与启示（未删改版）

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本文已于《地理教学》2021年第十期发表，此版本为删改前版本

美国信息技术辅助地理实践案例分析与启示

——以“基于Google Earth的咸海考察与评估”为例

摘要：现代信息技术Google Earth是开展地理实践活动的重要工具。本文通过的分析美国地理教师所设计的基于Google Earth的地理实践案例，探讨其5E教学内涵，为我国地理实践活动开展在教学模式、教学观念以及教学思路等方面提供有益启示。

关键词：Google Earth；“5E”教学模式；地理实践

  新颁布的《普通高中地理课程标准（2017年版）》中将地理实践力列为四大地理核心素养之一，并同时明确提出要在地理教学中加强实践活动的开展。基于信息技术的地理实践活动是对地理实践力开展形式的有效补充，也是落实核心素养课程理念的重要手段。但国内地理实践活动开展以及信息技术使用中仍存在重知识、轻实践等问题。相对而言，美国教学中较早提倡以学生中心的实践探究教学，并重视信息技术的使用，具有更多经验可以借鉴。因此，笔者翻译了美国JaysonDavid Evaniuck老师发表的“基于GoogleEarth的咸海考察与评估”地理实践活动案例[1]。通过对其剖析，以期为我国信息技术辅助地理实践活动的开展提出有益启示。

一、案例展示

     “对咸海的探究与评价”教学设计包括内容概述、年级水平、所需时间、活动准备、地理课标、地理技能、活动实施、附录实验纸等8个部分。现对其活动实施环节展示如下：

  （1）使用世界地图，确定咸海和周围国家乌兹别克斯坦和哈萨克斯坦的位置。告诉学生，咸海曾经是世界上第四大湖，但其正以一个惊人的速度消亡。他们的任务是自己去探究这个现象并解释成因，从而评估其对于人类和环境的整体影响。如果时间允许，让学生在中亚空白地图上标记如下地物：咸海，阿姆河，帕米尔山，锡尔河，天山，乌兹别克斯坦以及哈萨克斯坦。

  （2）使用Google Earth确定咸海的位置。

  （3）让学生熟悉探究的设备

l   在图层侧边栏中选中：边界和地名。

l   视图菜单下点击工具栏使其在上方显示。

l   在顶部的工具栏中点击标记为历史图像的图标。这将允许你使用工具去观察不同时间下的咸海。

l   放大页面以使咸海区域占据大部分屏幕。

  （4）让学生使用历史图像滑块去探究水体从1973年到2012年是如何变化的。让学生在下发材料中“回答问题”的部分下，记录观察以及问题。需要学生以三到四人小组去提出至少两个观察和两个问题。参考的观察和问题可以是：

   a.这个区域似乎是干旱的，因为这里几乎不长什么东西。

   b.为什么咸海正在消亡？

   c.可能是由于蒸发，因为这里太干旱了。

   d.这是由于气候变化导致的吗?

   e.是人类还是环境导致的？

   f.咸海周围白色的东西是什么？

   （5）到这里，我会将这个现象比作一个犯罪现场或神秘事件。我们可以观察正在发生什么；现在我们要去探究其成因。

Part 1.考察

   这个部分，学生要在电脑上获取和考察的问题分析所需要的数据。教师的作用是帮助学生解决运用信息技术工具时可能出现的问题。实验纸上有所需考察的问题和指导，这将有助于学生的考察。

   （6）让学生去考察并记录咸海的自然和人文特征数据。如在国家地理的MapMaker交互网站上获得该地区的气候类型，降水，附近的河流以及地表高程等数据。在Google Earth上，测量四个取样年份的咸海宽度以及深度，其中图片库（Panoramio）也应被利用。图片库是Google Earth的一个图层，显示了旅行者上传的不同地方的照片。咸海有着数十张照片，这些能使学生对咸海现在的样子有更好的认识。许多照片上会有简短的描述。在实验纸上有对此的指导。

   （7）下一步，学生将在Google Earth上使用图片库去考察咸海的人文特征。

Part 2.评估

   这个部分，学生将分析对该地区考察中所得的发现。在实验纸上，他们以合作的形式去提出灾害发生的原因。以小组形式（3~4人）的讨论是很重要的。在第二部分，教师的主要作用是督促并协助小组专注于讨论。

   （8）在这部分，学生应该依据他们的发现，提出咸海萎缩的原因以及其对整个人类和环境的影响。

   （9）学生在Google Earth上使用全球意识图层去查看他们对导致咸海萎缩的原因以及对人类/环境影响的推测是否正确。并以T形图（T-chart）的形式标记出他们推论中的正确部分并从全球意识图层中提出一个新的结论。

   （10）学生合作形成一个简短的报告。

结束

   （11）反思教室上使用的图片。选择一张最能清楚表达这个环境灾害的图片？理由？

   （12）以班级为单位，再进行一次实践活动的评估环节。

   （13）小组间分享他们关于该问题的简报。

二、案例分析

      “基于GoogleEarth的咸海考察与评估”地理实践案例采用的是5E教学模式。其具体包括吸引（Engagement）、探索（Exploration）、解释(Explanation)、深化(Elaboration)以及评价(Evaluation)等五个英文首字母为“E”的环节。对该案例的各个环节具体分析如下：

1.吸引环节：创设良好情境

      “吸引”的目的是让学生更快地调整到课堂学习状态，其中有效的方法是创设能引起学生注意的情境。在案例中，教师告知学生咸海历史上曾经的重要地位——世界第四大湖，以及目前正在大部分已干涸消亡的现状。前后存在显著对比的状况引起了学生对咸海消亡现象的关注。之后，学生利用GoogleEarth中历史影像功能，对不同年份咸海的遥感影像的进行观察。这样学生对咸海不断消亡的现状，有了直观而真实的认识。这将引起他们对这个现象的兴趣，进而思考现象背后的原因，为之后的活动创设了良好的情境。

2.探索环节：搭建实践平台

   地理实践活动的开展，需要地理环境的再现。而地理环境作为一个复杂的巨系统，不能其他自然学科一样能在实验室环境下模拟，往往需要通过野外考察等途径。但GoogleEarth具有海量的地理数据，是对地理环境较为真实的反应，蕴含大量有用的地理信息。在案例中，首先使用世界地图确定咸海及周围的国家、河流和山脉等的位置信息；通过国家地理MapMaker交互网站观察气候类型、降水量、河流和高程等自然地理信息；采用GoogleEarth标尺工具对三个取样年份中咸海的宽度进行测定；利用GoogleEarth中图片库图层，观察咸海及其附近的自然与人文地理景观特征；利用遥感影像，观察锡尔河周边土地的利用状况等等。

   其中，GoogleEarth具有大量地表遥感栅格和地物矢量数据，不便于对主要所需地物的聚焦。而使用相对简化的世界地图，使学生更容易识别，更快地找出相应的位置，而对咸海附近位置环境有一个总体的认识。GoogleEarth自带了大量其他地理信息的图层，但缺少如气候类型、降水和分层设色地形等信息的图层，使用MapMaker是对其的一个重要补充。不过，此类图层也可以利用地理信息软件将相关数据转换为KML文件，可以在GoogleEarth上显示。图片库的使用，使学生以一个更小的尺度去观察咸海附近环境，获得更详细的信息，如农业、住宅等。

3.解释环节：鼓励合作交流

   在以上的探究的基础上，指导学生以小组合作的形式，讨论咸海萎缩的原因及其对人类和环境的影响。之后，又在补充材料的基础上，再的出新的结论。最后小组间进行汇报和讨论。“咸海萎缩”问题本身便是一个多要素综合影响的自然地理过程。其中既有自然的因素，也有人为的因素。而且通过以上探究获取的信息是一方面，而学生的个人学习生活经验和思维方式又是另一方面。这样每位学生都会对此问题，有自己与别人并不一致的解释。学生的解释有其正确的一面，但更多的是片面的一面。通过在小组内部对自己观点的展示，并为自己的观点的辩护。使小组不同成员的观点得到了交流，能够增进全体成员对此问题的认识。而且，这个过程对于学生合作意识和批判性思维的养成也是具有重要作用的。

4.深化环节：强调地理决策

   深化环节是对学习内容的迁移应用，是对学生更近一步的要求。该案例的活动实施中未表述深化环节，但在学生的实验纸上有体现，具体展示如下：

    假设你是欠发达国家乌兹别克斯坦环境部的部长。你们国家的人民需要河流的水，来灌溉你们最重要的农作物---棉花。但是你痛苦的发现咸海的悲剧有部分是由于你们国家自己造成的，特别是在苏联管控时期。世界群体正需要为保留咸海做些什么。

        a.你应该做什么？并为你的决策辩护。

        b.提出你的决策可能引起的消极影响。

   案例中，教师设置了一个情境，即将学生假设为乌兹别克斯坦环境部的部长。在认识咸海消亡成因与影响的基础上，让学生以环境部部长的角色定位思考并做出决策。该环节的设计是对该实践活动所学知识的深化拓展，地理知识的学习并不能只局限于地理描述与地理解释，更应该应用于地理决策。

5.评价环节：重视学生自主

  案例中教师的作用仅表现在推进活动的实施、保持学生的注意以及解决遇到的技术问题等方面，并不直接参与对学生结果的评价。更多的是学生之间的通过展示、交流与论辩而进行的互相评价。正如杜威所称，重要的事情是注意儿童哪些冲动在向前发展，而不是注意他们以往的冲动。学生自主的评价，就是一个向前发展的过程。

另外GoogleEarth中全球意识图层中有关咸海萎缩的资料，也为学生自主修订所得结论提供了参考的作用，增进了学生的认识。

三、案例启示

1.模式更新：构建基于5E教学模式的地理实践活动

    5E教学模式作为一种在美国得到普遍运用的成熟教学模式（如图1所示），能较大程度上发挥学生的主体性，让他们能够充分地而不是形式上地参与到实践活动中。在这过程中，也并未忽视教师的重要，而使活动目标不清甚至无法实施。教师参与到吸引、精致以及评价中，使活动目标明确，指向更加深刻，内容更加充实。同时其对GoogleEarth平台下的地理实践活动具有很强的适用性。在GoogleEarth支持下，学生可以在地理实践活动中充分地参与课堂，探索地球，从而解释他们的发现并评估他们的观点。

图1  5E教学模式内涵

2.观念转变：重视实践活动中信息技术的探究功能

   通过本案例，可以看出GoogleEarth在教学中，对吸引和探究阶段的作用突出。其丰富的地理信息资源以及直观的表现形式能够营造良好的情境，极大激发学生的兴趣。其测距、遥感等功能也为地表数据获取以及探究搭建了一个学生自主发现的平台。GoogleEarth不再仅仅是一种呈现课堂知识的直观手段，更是一种使学生像科学家一样探究问题思考问题的强大的工具[2]（如表1所示）。

表1  谷歌地球作为一种地理信息系统[2]

GIS的功能	功能的描述	谷歌地球的性能
查询	问题询问支持系统（能够基于空间位置和表格中的属性）	无	没有查询（空间和属性）查询功能当前是可得的
缓冲区	具有一定距离以限制和包含具体的区域	无	没有工具可以计算缓冲区
覆盖	使用多种空间数据图层，注册给所有其他数据使用	有	由谷歌地球或则兼容格式的数据能够被其他图层展示
邻近性	一个目标或者感兴趣区域邻近的元素	边缘	邻近性可由视觉判断，但没有工具被提供去计算邻近或者距离
连通性	位置的互相关联    （例如网络特征）	边缘	连通性可由视觉判断，但没有工具被提供去计算连通
建模	过程、结果、趋势或者决策的预测的分析	边缘	分析可由视觉处理，但没有工具被提供去进行复杂或则非可视的分析操作

3.思路拓宽：探索地理学科核心素养培养的崭新路线

   以上案例可以看到中美教育教学存在明显差异。该案例中，教师用了大量时间让学生去解决“咸海消亡”的问题。而在国内的教学中也会遇到该类相似问题，但普遍的环境是在试题中，而其在整节课中只占很少时间。可能在一些教师的课堂中也会开展类似的探究，但往往会由于课堂内容的限制而不会有更多的时间。目前，地理学科的核心素养已经正式提出，以素养为导向的教育教学也在逐步探索中。而国外一些成熟的思路或许值得国内借鉴。素养的培养并不是教师所能教授的，而是学生在内驱力的作用下在实践活动中逐渐培养的。放开足够的时间，在教师指导下让学生自主地去实践是一条新的思路。

参考文献

[1] Evaniuck Jayson-David. Using Google Earth to Explore andEvaluate the Aral Sea[J]. The Geography Teacher, 2015, 12(2): 69-76.

[2] ToddC.Patterson. Google Earth as a (Not Just) Geography Education Tool[J]. Journalof Geography, 2007, 106(4): 145-152.

[3] 约翰·杜威. 民主主义与教育[M]. 北京: 人民教育出版社, 2001.

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