基于交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的高中自然地理探究式教學(xué)研究*

???????????????????????????????? 張家林

摘要：本文首先簡要介紹了交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)，分析了該系統(tǒng)應(yīng)用于地理教學(xué)的優(yōu)勢，并結(jié)合高中自然地理學(xué)科特點(diǎn)提出相應(yīng)的高中自然地理探究式教學(xué)過程模式和教學(xué)方法，以《山地的形成》一課為例，設(shè)計(jì)并實(shí)施了教學(xué)，紀(jì)錄整個(gè)教學(xué)過程；其次，運(yùn)用基于信息技術(shù)的互動(dòng)分析系統(tǒng)（ITIAS）對教學(xué)過程錄像進(jìn)行記錄和編碼，詳細(xì)分析，并總結(jié)出該教學(xué)過程的優(yōu)勢和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)；高中自然地理探究式教學(xué)；課堂交互分析；教學(xué)總結(jié)

近些年來，交互式電子白板作為一種最新的現(xiàn)代多媒體教育技術(shù)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢迅速登上現(xiàn)代教育媒體的舞臺(tái)，并且得到了一線教師和相關(guān)教學(xué)專家的肯定。本文的研究定位在于將交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)與高中自然地理教學(xué)過程進(jìn)行更為有效的融合，為突破目前交互式電子白板在地理教學(xué)應(yīng)用中所存在的問題提供一定的思路。

??? 一、交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)簡介

??? 1.概念

交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)是由華中師范大學(xué)國家數(shù)字化學(xué)習(xí)工程技術(shù)研究中心開發(fā)的基于雙電子白板的新型數(shù)字化教學(xué)系統(tǒng)。其硬件系統(tǒng)包括信息展示系統(tǒng)(圖1）、信息處理系統(tǒng)（計(jì)算機(jī)）、終端交互系統(tǒng)（電子感應(yīng)筆和電子投票器，圖2）三部分。軟件系統(tǒng)是盤古電子雙板課堂教學(xué)平臺(tái)（PanGu Presentation，PGP），主要包括備課平臺(tái)和教學(xué)平臺(tái)。

???????????? 圖1信息展示系統(tǒng)??????????????????????? 圖2電子投票器

? ??2.優(yōu)勢功能

(1)提供豐富的地理教學(xué)資源

交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下的PGP資源制作平臺(tái)為地理教師提供了豐富的原始地理教學(xué)資源,并且這些地理教學(xué)資源與教學(xué)資源云平臺(tái)相連接（圖3）。

圖3教學(xué)資源云平臺(tái)

(2)實(shí)現(xiàn)雙軌展示，增強(qiáng)呈現(xiàn)效果

交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)雙軌展示（在左板呈現(xiàn)文字材料的同時(shí)，右板同步顯示相關(guān)的圖片、動(dòng)畫和視頻材料，圖4），為學(xué)生地理學(xué)習(xí)過程的連續(xù)性、知識編碼的高效化提供基本保障。

圖4 PGP教學(xué)展示平臺(tái)界面

(3)促進(jìn)教學(xué)交互

交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)通過終端交互系統(tǒng)（電子答題器）實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生間進(jìn)行快速、完整、準(zhǔn)確地信息交互（圖5），從而促進(jìn)概念性交互。

圖5交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)交互示意圖

(4)利用網(wǎng)絡(luò)資源，建構(gòu)開放性地理課堂

交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)通過“添加搜索界面”的功能，與網(wǎng)絡(luò)的無縫連接，可以將網(wǎng)絡(luò)資源便捷地引入高中地理課堂。

??? 二、交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下的高中自然地理探究式教學(xué)

交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)應(yīng)用于教學(xué)有著諸多優(yōu)勢，但是它只是作為教學(xué)媒體屬于整個(gè)教學(xué)系統(tǒng)的一部分。因此，教師在教學(xué)過程中，應(yīng)該在系統(tǒng)考慮教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等教學(xué)因素的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)勢。

??? 1.交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下探究式教學(xué)的一般教學(xué)流程

基于交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)流程可分為三個(gè)階段（圖6）。第一階段為前期準(zhǔn)備階段；第二階段為課件制作階段，是教師在前期準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上利用PGP資源制作平臺(tái)進(jìn)行教學(xué)資源的搜集和整合，形成完整的PGP標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)課件；第三階段為課堂教學(xué)階段，是師生利用PGP教學(xué)展示平臺(tái)進(jìn)行課堂教學(xué)的過程。在上述過程中，PGP資源制作平臺(tái)和PGP教學(xué)展示平臺(tái)提供了良好的WEB鏈接功能，使師生能夠充分地利用豐富的互聯(lián)網(wǎng)資源。

圖6基于交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的教學(xué)流程

?? ?2.交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下的高中自然地理探究式教學(xué)法

高中自然地理部分對學(xué)生的空間感知能力和抽象邏輯思維能力的要求比較高，這就需要相應(yīng)的教學(xué)方法和模式來進(jìn)行教學(xué)。作為符合學(xué)生認(rèn)知特點(diǎn)的一種學(xué)習(xí)方式，科學(xué)探究活動(dòng)對激發(fā)學(xué)生興趣，保護(hù)學(xué)生求知欲、好奇心，鍛煉學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)的科學(xué)態(tài)度起著非常重要的作用。[①]因此，我們將在下面的高中自然地理教學(xué)案例中，采用從科學(xué)活動(dòng)探究法發(fā)展而來的發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法和小組合作學(xué)習(xí)法來設(shè)計(jì)和實(shí)施教學(xué)。

發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法是指教師通過提供適宜于學(xué)生進(jìn)行知識“再發(fā)現(xiàn)”的問題情境和教材內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識和發(fā)現(xiàn)問題，積極開展探索、研究和嘗試活動(dòng)，以發(fā)現(xiàn)相應(yīng)的原理或結(jié)論，從而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造能力的方法。[②]發(fā)現(xiàn)式教學(xué)法是由美國著名教育心理學(xué)家布魯納在20世紀(jì)60年代，基于建構(gòu)主義理論提出的，一般分為以下五個(gè)步驟：①創(chuàng)設(shè)問題情境；②提出問題；③進(jìn)行猜想和假設(shè)；④搜集事實(shí)證據(jù)驗(yàn)證假設(shè)；⑤總結(jié)歸納和運(yùn)用遷移。

小組合作學(xué)習(xí)法是指教學(xué)過程的所有環(huán)節(jié)以小組活動(dòng)為核心，促進(jìn)學(xué)生在異質(zhì)小組中彼此互助，共同完成學(xué)習(xí)任務(wù)，并以小組的總體成績作為評價(jià)和獎(jiǎng)勵(lì)依據(jù)的教學(xué)方法。[③]小組合作學(xué)習(xí)法是建立在社會(huì)建構(gòu)主義理論上的，主要可以分為以下五個(gè)步驟：①建立小組和角色分配；②設(shè)立情境，明確學(xué)習(xí)目標(biāo)；③開始小組合作學(xué)習(xí)；④學(xué)習(xí)成果展示；⑤總結(jié)和評價(jià)。

? ??3.交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下的高中自然地理探究式教學(xué)實(shí)踐

筆者以“褶皺山的形成”為例，利用交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)教學(xué)。此次教學(xué)采取小班教學(xué)的形式，學(xué)生人數(shù)為30人，時(shí)間為45分鐘。教學(xué)流程（圖7）和實(shí)施情況如下：

?
?

?

?

圖7 《褶皺山的形成》教學(xué)流程

①導(dǎo)入

師：同學(xué)們，在正式開始學(xué)習(xí)今天的課程之前，我請大家欣賞幾張山地照片。第一張是喜馬拉雅山脈，波浪起伏綿延千里；第二張正好是一個(gè)山脈的橫截面，貌似在這個(gè)截面上有些紋理......從這些圖片里，我們都能發(fā)現(xiàn)這些紋理，面對這一有趣的現(xiàn)象，我相信大家一定會(huì)有著各種疑問。請大家在自己的小組內(nèi)先交流一下自己的疑問，然后小組推薦一個(gè)發(fā)言人說出你們小組的疑問。（教師在左板連續(xù)展示多張褶皺山景觀照片，與右板褶皺地層圖片形成對照。）

生：觀察圖片，面對褶皺山這一有趣現(xiàn)象展開討論，并提出了自己的疑問。在老師的引導(dǎo)和總結(jié)下，得出了一些有價(jià)值的問題。例如：圖示地層狀況是如何形成的。

??? ②探究活動(dòng)

師：展示歸納出的探究問題：a.描述圖示巖層的形態(tài)特征；b.分析并繪制巖層原始的分布狀況，說明各層的新老關(guān)系如何；c.繪制出巖層受力方向，說明其作用過程……

要求每個(gè)小組（5個(gè)人）合作探究上述所有問題，并由小組記錄員將最后的學(xué)習(xí)成果展示在白板上。（展示完探究問題時(shí)，教師使用電子白板的寫、劃等功能標(biāo)注出問題中的關(guān)鍵字詞和相關(guān)提示。）

生：每個(gè)小組成員先獨(dú)立思考上述探究問題，然后展開討論，最后由小組記錄員到電子白板上繪制草圖，并書寫探究結(jié)論。

③成果展示交流和教師初步小結(jié)

師：大家都討論得差不多了，讓我們從第一組開始，由小組發(fā)言人到前面來展示你們的探究成果，其余小組進(jìn)行提問或補(bǔ)充。

第一組發(fā)言人在電子白板上翻出他們先前記錄員在白板上繪制和書寫的學(xué)習(xí)成果（圖8）并開始講解：a.圖示巖層呈波狀彎曲狀；b.此處山地由沉積巖組成，在最底下的巖層是最老的，越往上越新……

其他小組成員補(bǔ)充。（在匯報(bào)時(shí)，教師將該小組完成的草圖和結(jié)論顯示在電子白板上。小組發(fā)言人據(jù)此進(jìn)行解釋說明，發(fā)言人可在電子白板上書寫以輔助說明。）

圖8第一小組的探究成果

在所有小組展示完后，教師進(jìn)行總結(jié)糾正和問題補(bǔ)充。

④驗(yàn)證學(xué)生的結(jié)論并點(diǎn)撥重難點(diǎn)

教師播放動(dòng)畫：讓我們來仔細(xì)觀看有關(guān)褶皺山的形成過程和“背斜成谷，向斜成山”的動(dòng)畫視頻，并思考其與我們先前提出的猜想有哪些相同和不同。（在播放動(dòng)畫過程中，教師及時(shí)定格視頻畫面，讓學(xué)生仔細(xì)觀察。）

??? 學(xué)生在觀察動(dòng)畫時(shí)，發(fā)現(xiàn)先前的探究結(jié)論與動(dòng)畫大體一致，成就感油然而生，并和小組成員討論存在差異的地方。

教師運(yùn)用動(dòng)畫視頻和圖片對探究問題進(jìn)行總結(jié)和講解。講解結(jié)束后，教師對整個(gè)課堂的知識進(jìn)行了結(jié)構(gòu)性地總結(jié)，幫助學(xué)生進(jìn)行知識建構(gòu)。

??? ⑤鞏固練習(xí)，現(xiàn)場反饋

教師打開事先制作好的課堂測試試題，并分發(fā)下去。學(xué)生認(rèn)真思考后，運(yùn)用電子投票器選擇答案并發(fā)送。計(jì)算機(jī)在接受到答案后，進(jìn)行運(yùn)算并以柱狀圖的形式將學(xué)生的答案分布呈現(xiàn)在白板上。教師公布答案，并有針對性地進(jìn)行講解（圖9）。

圖9教師有針對性地講解試題

??? ⑥布置課外調(diào)查活動(dòng)

??? 師：課后請同學(xué)們上網(wǎng)搜集相關(guān)資料，用實(shí)例說明關(guān)于褶皺山部分的知識在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。下一節(jié)課，我一起來展示和討論。

??? 三、課堂互動(dòng)行為分析

“交互性”是交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的核心優(yōu)勢，是其他教學(xué)多媒體所不具有的顯著特征。本節(jié)筆者將采用基于信息技術(shù)的互動(dòng)分析系統(tǒng)（ITIAS）對上一節(jié)的教學(xué)案例進(jìn)行課堂互動(dòng)行為分析，系統(tǒng)評價(jià)該教學(xué)過程的交互性。

?? ?1.基于信息技術(shù)的互動(dòng)分析系統(tǒng)（ITIAS）簡介

弗蘭德斯互動(dòng)分析系統(tǒng)（Flanders Interaction Analysis System，F(xiàn)IAS）是由美國學(xué)者弗蘭德斯在1970年提出的以師生課堂語言狀況為分析對象的互動(dòng)分析系統(tǒng)。華東師范大學(xué)的顧小清教授等人通過對弗蘭德斯互動(dòng)行為分析系統(tǒng)的改進(jìn)，發(fā)展出了基于信息技術(shù)的互動(dòng)分析系統(tǒng)（Information Technology-based Interaction Analysis System，ITIAS）。該系統(tǒng)由三個(gè)部分組成：描述課堂互動(dòng)行為的編碼系統(tǒng)，觀察與記錄編碼的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，顯示數(shù)據(jù)、進(jìn)行分析和實(shí)現(xiàn)研究目的的矩陣表格。

??? 2.ITIAS對基于交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)課堂交互行為的分析

為了方便利用ITIAS對上述課堂教學(xué)案例進(jìn)行分析，筆者在實(shí)施教學(xué)實(shí)踐時(shí)進(jìn)行了錄像，并依據(jù)ITIAS編碼表中的行為標(biāo)準(zhǔn)每三秒進(jìn)行一次取樣和編碼?！恶薨櫳降男纬伞方虒W(xué)錄像有效取樣時(shí)間為40分57秒，獲得的編碼數(shù)是819個(gè)。最后，將該案例的課堂行為編碼代入ITIAS分析矩陣表格，得出了ITIAS分析矩陣（表1），并經(jīng)過計(jì)算進(jìn)一步制作出課堂交互行為統(tǒng)計(jì)表（表2）。

表1《褶皺山的形成》案例ITIAS分析矩陣

表2課堂交互行為統(tǒng)計(jì)表

變量	《褶皺山的形成》
教師言語比率	39.56%
教師間接影響與直接影響比率	76.09%
教師提問比率	27.78%
開放性問題比率	33.33%
封閉性問題比率	66.67%
沉寂比率	2.20%
學(xué)生思考比率	55.56%
學(xué)生言語比率	22.71%
學(xué)生與同伴討論比率	33.87%
學(xué)生主動(dòng)比率	47.15%
技術(shù)比率	35.53%
教師操作技術(shù)比率	30.58%
學(xué)生操作技術(shù)比率	49.48%
技術(shù)作用學(xué)生比率	19.94%

(1)課堂教學(xué)結(jié)構(gòu)分析

據(jù)表2的分析數(shù)據(jù)顯示，《褶皺山的形成》案例的言語比率為39.56%，低于50%。學(xué)生的言語比率為22.71%，在20%左右。學(xué)生與同伴討論比率為33.87%，由此可以看出學(xué)生與學(xué)生的交互行為有明顯提升，這與課堂上教師用學(xué)生探究活動(dòng)貫穿整個(gè)教學(xué)過程是一致的。此外，沉寂比率為2.20%。其中學(xué)生的思考比率高達(dá)55.56%，這說明整個(gè)課堂的教學(xué)利用率比較高，學(xué)生積極思考問題?？傊?，在這節(jié)課中教師在課堂的地位有所下降，由“臺(tái)前”漸漸轉(zhuǎn)到“幕后”，策劃和主導(dǎo)著整個(gè)課堂；學(xué)生在課堂中的主體地位有所提升，積極思考問題和努力參與整個(gè)教學(xué)過程，與同學(xué)展開有效的合作探究。

(2)教師與學(xué)生互動(dòng)行為分析

在表2中，《褶皺山的形成》案例中教師的提問比率為27.78%，說明教師在交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下善于將所要教授的地理知識轉(zhuǎn)化為探究問題，引導(dǎo)學(xué)生思考問題并進(jìn)行地理知識的建構(gòu)。教師提出開放性問題的比率為33.33%。有國外研究指出，當(dāng)課堂內(nèi)容所強(qiáng)調(diào)的行為復(fù)雜層次較低時(shí)，教師提出開放性問題的最佳比率為30%；當(dāng)課堂內(nèi)容所強(qiáng)調(diào)的行為復(fù)雜層次較高時(shí)，教師提出開放性問題的最佳比率為40%。[④]該案例中教師提出開放性問題的比率高于30%，說明教師鼓勵(lì)學(xué)生勇于合作、探索并發(fā)表自己的觀點(diǎn)。

教師實(shí)時(shí)發(fā)問率反應(yīng)的是教師對學(xué)生意義建構(gòu)過程的關(guān)注程度。經(jīng)過計(jì)算，在該案例中教師實(shí)時(shí)發(fā)問率為57.14%超過常模（約為44%[⑤]），這表明教師在教學(xué)過程中善于通過追問的形式來獲得學(xué)生對地理知識意義建構(gòu)的程度，從而進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)，與學(xué)生進(jìn)行深層次的交互。

學(xué)生主動(dòng)比率能夠反映課堂里學(xué)生思維的活躍程度。[⑥]在該案例中學(xué)生主動(dòng)比率為47.15%高于常模（約為34%[⑦]），說明在課堂環(huán)境中，學(xué)生勇于積極思維，并自由表達(dá)出自己的見解和思路，氣氛活躍。

(3)交互式“雙板”教學(xué)技術(shù)應(yīng)用分析

據(jù)表2中的數(shù)據(jù)顯示，《褶皺山的形成》案例的技術(shù)比率為35.53%，由此可見，師生與交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的交互行為占據(jù)了整個(gè)教學(xué)過程行為的近1/3，這是其它傳統(tǒng)教學(xué)媒體所無法比擬的。教師與交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的交互行為是操作交互中的組成部分，該課例的教師操作技術(shù)比率為30.58%。另外學(xué)生與交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的交互行為是操作交互中的另一重要組成部分。學(xué)生操作技術(shù)比率和技術(shù)作用學(xué)生比率分別為49.48%和19.94%。總之，交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)作為一種新型教學(xué)媒體技術(shù)已經(jīng)深深地融入了這兩堂課的教學(xué)過程。

?? ?四、總結(jié)

??? 1.交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下高中自然地理探究式教學(xué)的優(yōu)點(diǎn)

①操作交互和信息交互顯著，最終促進(jìn)了學(xué)生的概念性交互；②利用雙軌展示功能，為地理教學(xué)提供真實(shí)的情境；③提供多種學(xué)習(xí)方式，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展；④提供即時(shí)反饋，優(yōu)化課堂。

??? 2.交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下高中自然地理探究式教學(xué)的注意事項(xiàng)

（1）根據(jù)教學(xué)需要，合理運(yùn)用“雙板”系統(tǒng)

①根據(jù)教學(xué)目標(biāo)，審慎規(guī)劃地理教學(xué)。教學(xué)目標(biāo)是地理教師根據(jù)地理教學(xué)需要對整個(gè)教學(xué)過程的整體設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的導(dǎo)向功能。因此，我們在整合的過程中要充分考慮地理教學(xué)的“三維目標(biāo)”，系統(tǒng)考慮基于“雙板”在地理教學(xué)流程。

②根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，選擇合適的媒體功能。高中自然地理的學(xué)習(xí)內(nèi)容具有抽象性、空間性和運(yùn)動(dòng)性等特點(diǎn)，因此我們可以選擇運(yùn)用“雙板”系統(tǒng)的交互式三維動(dòng)畫來模擬地理事物的運(yùn)動(dòng)軌跡以及他們之間的空間關(guān)系，來突破重點(diǎn)和難點(diǎn)。

（2）合理控制教學(xué)規(guī)模，保證教學(xué)質(zhì)量

交互式電子白板的尺寸小于傳統(tǒng)黑板的尺寸，所以其受眾規(guī)模會(huì)有一定的限制。因此，我們建議將班級學(xué)生的人數(shù)控制在30人左右。這樣有利于形成信息傳輸率高，互動(dòng)性強(qiáng)，以學(xué)生主導(dǎo)的高效課堂。

（3）運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建開放性課堂

教師在運(yùn)用交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行教學(xué)時(shí)，一方面要善于利用互聯(lián)網(wǎng)搜集教學(xué)資源，另一方面，要引導(dǎo)和監(jiān)督學(xué)生在互聯(lián)網(wǎng)中搜集學(xué)習(xí)所需要的信息，并整理和利用這些信息去解決學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)的問題。這樣基于交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)的高中地理教學(xué)空間會(huì)得到更大的擴(kuò)展，由課堂逐漸延伸到我們的現(xiàn)實(shí)生活。

參考文獻(xiàn)：

?