鄢銀銀，孫 群，閆明智

（1.張家港市沙洲中學(xué)，江蘇 蘇州 215000；2.宜興市第二高級中學(xué)，江蘇 無錫 214000）

當(dāng)前，信息科技正飛速發(fā)展，信息化浪潮席卷全球，顛覆著各個領(lǐng)域，教育領(lǐng)域也深受影響。從發(fā)展時期來看，我國教育信息化已從“1.0版本”邁向“2.0版本”，即從關(guān)注教育基礎(chǔ)建設(shè)、教育設(shè)備配套、教育技術(shù)應(yīng)用到關(guān)注教學(xué)模式變革、教學(xué)技術(shù)創(chuàng)新、教學(xué)技術(shù)融合，這推動了整個教育生態(tài)的重構(gòu)。對于地理學(xué)科而言，也應(yīng)站在新時代的歷史方位，順應(yīng)信息化浪潮，釋放信息技術(shù)活力，從學(xué)科底層邏輯出發(fā)探索信息技術(shù)支持下高效課堂創(chuàng)建的新模式與新樣態(tài)。

一、PBL與GIS深度融合的適切性與必要性

Problem-Based Learning簡稱為PBL，漢譯為問題式教學(xué)，源自1969年美國醫(yī)學(xué)中的神經(jīng)學(xué)教育領(lǐng)域，是以建構(gòu)主義學(xué)習(xí)理論、信息加工理論以及認(rèn)知心理學(xué)為理論基礎(chǔ)建立起來的教學(xué)模式，在20世紀(jì)80年代引入中國［1］。PBL的具體概念在學(xué)術(shù)界沒有統(tǒng)一說法，但筆者的理解更傾向于：PBL是一種以學(xué)生為主體，以能引發(fā)學(xué)生深度思考的真實(shí)問題情境為前提，通過設(shè)置劣構(gòu)問題鏈，以小組協(xié)作形式探尋問題解決方案，形成相應(yīng)學(xué)科思維、學(xué)科素養(yǎng)、學(xué)科價值觀的新型教學(xué)模式［2］。

GIS即地理信息系統(tǒng)，是Geographical Information System的英文縮寫，20世紀(jì)50年代出現(xiàn)，60年代被正式提出［3］。主要通過對地理數(shù)據(jù)的采集、存儲、處理、分析、檢索解決相關(guān)地理問題，因其強(qiáng)大的信息處理能力，被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中的一百多個領(lǐng)域［4］。在教育領(lǐng)域，1992年Robert Tinker首次嘗試將GIS與基礎(chǔ)教育進(jìn)行結(jié)合［5］。

PBL教學(xué)注重學(xué)生對真實(shí)情境問題的主動協(xié)作探究，強(qiáng)調(diào)真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)、劣構(gòu)問題的設(shè)置、小組的協(xié)作探究。而GIS作為地理學(xué)科核心軟件，具有強(qiáng)渲染、可操作以及廣交互等特性，可將GIS對真實(shí)問題情境動態(tài)模擬性能融入PBL情境創(chuàng)設(shè)中；將GIS對地理數(shù)據(jù)的個性化編輯、處理、分析功能融入PBL劣構(gòu)問題鏈梯級設(shè)置中；將GIS的互動、共享、反饋特質(zhì)融入PBL活動探究中。由此可見，PBL與GIS有較強(qiáng)的適切性（圖1），將兩者深度融合形成新的教學(xué)模式，是構(gòu)建高效地理課堂的有效途徑。另外，在全球疫情常態(tài)化與教育信息2.0的實(shí)施與推進(jìn)過程中，各校基礎(chǔ)設(shè)施與教師信息化素質(zhì)在不斷提升，將信息技術(shù)與新型教學(xué)模式深度融合以創(chuàng)建更高效的地理課堂將成為未來發(fā)展的必然趨勢。

圖1 PBL與GIS適切性分析

二、PBL與GIS深度融合構(gòu)建高效地理課堂教學(xué)模式及案例設(shè)計

基于對PBL與GIS深度融合的適切性與必然性分析，筆者以“地貌的觀察”一課為例對此種新型教學(xué)模式進(jìn)行探索（圖2）。課例以課程標(biāo)準(zhǔn)為起點(diǎn)，以“奧維互動地圖”為技術(shù)支撐，在課前準(zhǔn)備環(huán)節(jié)對學(xué)情進(jìn)行詳細(xì)分析、對探究小組進(jìn)行科學(xué)配置、對研究區(qū)域進(jìn)行量身選取、對教學(xué)目標(biāo)進(jìn)行分層預(yù)設(shè)，在課堂生成環(huán)節(jié)注重真實(shí)情境創(chuàng)設(shè)、關(guān)注劣構(gòu)問題設(shè)置、體現(xiàn)小組協(xié)作探究，在課后拓展環(huán)節(jié)激勵學(xué)生創(chuàng)造性表達(dá)、鼓勵軟件平臺互動評價。

圖2 PBL與GIS深度融合教學(xué)模式

1.師生互建的課前準(zhǔn)備

（1）課標(biāo)解讀、學(xué)情分析、教學(xué)組織

“地貌觀察”一節(jié)是舊教材中未出現(xiàn)的內(nèi)容，對應(yīng)課標(biāo)原文為：“通過野外觀察或運(yùn)用視頻、圖像，識別3～4種地貌，說明其景觀的主要特點(diǎn)”。課標(biāo)行為動詞是“通過野外觀察或運(yùn)用視頻、圖像”，故本節(jié)內(nèi)容選用GIS相關(guān)軟件真實(shí)模擬野外環(huán)境開展地貌觀察活動，行為條件“識別”“描述”在布魯姆（Bloom）認(rèn)知領(lǐng)域教育目標(biāo)分類中屬領(lǐng)會層次，彰顯了地理實(shí)踐力培養(yǎng)的重要性。另外，蘇州市高中生在疫情網(wǎng)課期間，基本能操作計算機(jī)和各類學(xué)習(xí)軟件，具備一定信息技術(shù)能力，較為適應(yīng)新的教學(xué)模式。教學(xué)組織方面，筆者根據(jù)男女均衡、強(qiáng)弱搭配、性格互補(bǔ)的原則搭建了組內(nèi)合作、組外競爭的“圍坐式學(xué)習(xí)社區(qū)”。

（2）區(qū)域選定、軟件選擇、教學(xué)目標(biāo)預(yù)設(shè)

本課例選擇學(xué)生家鄉(xiāng)的穹窿山作為虛擬野外地貌觀察地，結(jié)合學(xué)生關(guān)于“軟件使用意向”的問卷調(diào)查，最終選用“奧維互動地圖”作為操作軟件。穹窿山位于江蘇蘇州西郊吳中區(qū)西北部，是蘇州的最高峰，也是蘇州市唯一的自然保護(hù)區(qū)，地屬北亞熱帶南緣，山體呈北西走向。

“奧維互動地圖”是北京元生華網(wǎng)公司開發(fā)并發(fā)行于2015年的多功能地圖設(shè)計軟件。該軟件集成了多源影像數(shù)據(jù)，能在3D模式下輕松查看觀察區(qū)地形地貌，內(nèi)置點(diǎn)、線、面工具能編輯處理軌跡剖面圖和等高線地形圖，強(qiáng)大的設(shè)計功能可制作路書與好友實(shí)時共享，擁有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫格式實(shí)現(xiàn)蘋果手機(jī)、安卓手機(jī)、電腦等主流平臺上的完美互通。

基于以上綜合分析可將教學(xué)目標(biāo)預(yù)設(shè)為：①能通過“奧維互動地圖”三維場景實(shí)時漫游功能從不同尺度辨別地貌類型（區(qū)域認(rèn)知）；②能根據(jù)“奧維互動地圖”中的海拔、坡度、面積、3D景觀圖等信息描述穹窿山地貌特征（綜合思維）；③能使用“奧維互動地圖”獲取穹窿山高程信息制作等高線地形圖與地形剖面圖（地理實(shí)踐力）；④能綜合多源信息分析穹窿山周邊地形對其地理要素和人類活動的影響（人地協(xié)調(diào)觀）。

2.生生互動的課堂生成

生成是學(xué)生在教師預(yù)設(shè)的教學(xué)任務(wù)中，調(diào)動自身知識儲備積極主動地進(jìn)行深度思考，進(jìn)而與同學(xué)、教師間發(fā)生思維碰撞，衍生新問題的動態(tài)過程。PBL與GIS深度融合的課堂主張使用地理信息技術(shù)創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境、設(shè)置梯級劣構(gòu)問題、組織小組探究，另外，還鼓勵學(xué)生以同伴互助的方式操作軟件進(jìn)行創(chuàng)造、表達(dá)、呈現(xiàn)，進(jìn)而突破思維障礙、填充知識框架、達(dá)成學(xué)習(xí)目標(biāo)。本課例的行為主體為學(xué)生，教師在整個生成性探究活動中充當(dāng)搭建學(xué)習(xí)支架的角色。教學(xué)環(huán)節(jié)設(shè)計的主導(dǎo)思想是借助“奧維互動地圖”，在常規(guī)教室內(nèi)完成一次虛擬地理野外考察，融入研學(xué)旅行思想意識，促進(jìn)課堂生成?；诖耍P者將課堂主線環(huán)節(jié)呈現(xiàn)如表1所示。

表1 PBL與GIS深度融合實(shí)施案例

3.生生互助的課后拓展

學(xué)習(xí)生成的成果需進(jìn)行一定鞏固拓展并予以創(chuàng)造性表達(dá)，因此，課后設(shè)置情境背景相似、素養(yǎng)水平相同的探究性小組作業(yè)尤為重要。在授課結(jié)尾處筆者設(shè)計了“興趣地虛擬野外地貌觀察”的課后實(shí)踐活動。要求以共同興趣地（天山、泰山、廬山、玉龍雪山等任選）為標(biāo)準(zhǔn)劃分小組，借助“奧維互動地圖”繪制虛擬考察軌跡后進(jìn)行路線的合理規(guī)劃并寫一份盡可能詳細(xì)的研學(xué)旅行計劃書。完成任務(wù)后生生與師生間繼續(xù)使用“奧維互動地圖”的好友共享功能進(jìn)行互動評價。

三、啟示與建議

1.注重情境創(chuàng)設(shè)的真實(shí)性

在PBL教學(xué)模式中，營造出一個與學(xué)生生活相關(guān)并能點(diǎn)燃其探究欲望的各種非預(yù)測性的、復(fù)雜性的真實(shí)問題情境是順利實(shí)施的前提［6］。這要求教師提供經(jīng)過思考、挖掘、整合、創(chuàng)新的生活化情境，以驅(qū)動學(xué)生發(fā)揮主觀能動性完成學(xué)習(xí)的意義建構(gòu)，進(jìn)一步促使學(xué)生完成知識的內(nèi)化遷移，直至解決現(xiàn)實(shí)情境中的真實(shí)問題。當(dāng)前，學(xué)生的學(xué)習(xí)活動主要在教室，真實(shí)情境的創(chuàng)設(shè)存在較大難度，因此，技術(shù)類資源實(shí)現(xiàn)情境模擬達(dá)到近似真實(shí)的效果是激活學(xué)生思維、提高課堂效率的良策。而GIS軟件種類繁多，筆者通過整理比較后推薦5款高效、易學(xué)、易操作軟件，結(jié)合人教版新教材中涉及的重難點(diǎn)知識提出對應(yīng)實(shí)施建議（表2）。此類軟件能渲染、模擬真實(shí)的地理環(huán)境，適用于現(xiàn)象類、原理類、成因類地理知識的講解，尤其是自然地理部分。

表2 強(qiáng)渲染性軟件融入情境創(chuàng)設(shè)

2.關(guān)注問題設(shè)置的劣構(gòu)性

在PBL教學(xué)模式中，強(qiáng)調(diào)以問題為中心，該模式中的問題即劣構(gòu)問題，具有結(jié)構(gòu)不良、解決過程動態(tài)、解決途徑多樣、主觀能動性強(qiáng)等特點(diǎn)［7］。這要求教師在教學(xué)設(shè)計過程中應(yīng)注重劣構(gòu)問題的設(shè)置，一方面，問題的設(shè)置應(yīng)符合學(xué)生個體習(xí)慣，滿足個性化教學(xué)；另一方面，問題的設(shè)置應(yīng)具有一定挑戰(zhàn)性且在學(xué)生最近發(fā)展區(qū)內(nèi)。除此之外，問題的設(shè)置應(yīng)具有一定趣味性和開放性，促使學(xué)生組織已有經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行知識重構(gòu)，進(jìn)而形成師生與生生間的思維碰撞，激發(fā)深度思考達(dá)成問題解決，從而促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展［8］。而在現(xiàn)有的大班制教學(xué)中想要做到個性化教學(xué)很難，問題的設(shè)置往往目標(biāo)明確，解決過程和途徑單一，學(xué)生主觀能動性很難得到發(fā)揮?；诖?，本文將GIS融入PBL教學(xué)模式中可為學(xué)生提供多種圖源數(shù)據(jù)，學(xué)生對圖源數(shù)據(jù)的深加工是自由且具差異性的，在操作軟件處理地理數(shù)據(jù)過程中可進(jìn)行自我解釋和內(nèi)化從而構(gòu)建個性化的劣構(gòu)問題圖式，通過小組間交流與分享修正已有的圖式信息以達(dá)到對劣構(gòu)問題的深層理解，從而獲得專屬的個性化圖式。筆者結(jié)合人教版新教材中涉及的重難點(diǎn)知識總結(jié)出相應(yīng)軟件功能特性與軟件融入建議（表3），此類GIS軟件兼?zhèn)洳僮餍耘c共享性特點(diǎn)，適用于具有問題邏輯起點(diǎn)的地理大單元教學(xué)。

表3 可操作性軟件融入劣構(gòu)問題設(shè)置

3.體現(xiàn)小組協(xié)作的探究性

在PBL教學(xué)模式中，小組協(xié)作是核心，協(xié)作過程應(yīng)突出學(xué)生主體地位，讓每位學(xué)生在協(xié)作過程中不僅學(xué)習(xí)到學(xué)科知識，更能得到能力與素養(yǎng)的提升［9］。這要求教師在組織教學(xué)活動時應(yīng)注重活動的探究性，支持小組間的積極互動、啟發(fā)學(xué)生有差異的思考、引導(dǎo)學(xué)生在元認(rèn)知基礎(chǔ)上提問。然而，在傳統(tǒng)課堂環(huán)境下存在學(xué)習(xí)資源有限、學(xué)習(xí)方式單一、探究活動受時間空間限制、師生與生生間的交流協(xié)作缺乏等問題。因此，GIS對PBL的支持主要體現(xiàn)在資源、技術(shù)與管理等多個方面，可提供豐富資源增大信息在師生與生生間的傳遞密度，可激活課堂給予學(xué)生操作與展示自己的軟件平臺，可搭建教師—學(xué)生—知識間的隱性橋梁，從而在資源整合、協(xié)作互助與創(chuàng)新應(yīng)用中完成學(xué)習(xí)任務(wù)。而具有上述廣交互性的GIS軟件應(yīng)用建議，筆者已結(jié)合人教版新教材涉及的重難點(diǎn)知識整理如下（表4），此類軟件適用于對地理事物的分布規(guī)律、發(fā)展變化以及影響因素的探究，尤其是人文地理與區(qū)域地理部分。

表4 廣交互性軟件融入活動探究

四、結(jié)語

在教育部推動《教育信息化2.0行動計劃》的時代背景下，一線地理教師應(yīng)抓住契機(jī)，進(jìn)一步提高自身教育信息化水平，為創(chuàng)建技術(shù)支撐下的地理高效課堂做準(zhǔn)備。另外，疫情常態(tài)化現(xiàn)狀下，學(xué)校大都配置了良好的網(wǎng)絡(luò)、智慧教室和電腦教室等，這為創(chuàng)新型高中地理課堂順利實(shí)施提供了可能性。本研究作為PBL與GIS深度融合的初步探究，旨在分享PBL與GIS深度融合創(chuàng)建高效地理課堂的方法、途徑與實(shí)施建議，還存在諸多不足。未來的研究可橫向擴(kuò)大覆蓋面，增添更多教學(xué)案例，也可縱向使用弗蘭德斯互動分析系統(tǒng)等對教學(xué)效果進(jìn)行過程性評價，或結(jié)合SOLO分類理論對學(xué)生思維結(jié)構(gòu)進(jìn)行表現(xiàn)性評價，以此探索更高效的地理課堂、構(gòu)建新時代教育的新模式與新生態(tài)［10］。