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1，陳實2，石韶強(qiáng)3
（1.江蘇省海門中學(xué)，江蘇? 海門? 226100；2.華中師范大學(xué)? 城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，湖北? 武漢? 430079；山東省沂源縣第一中學(xué)，山東? 沂源?? 256100）
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)計并實施了教學(xué)，紀(jì)錄整個教學(xué)過程；其次，運用基于信息技術(shù)的互動分析系統(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。
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)
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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)，以其獨特的優(yōu)勢迅速登上現(xiàn)代教育媒體的舞臺，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（PanGu Presentation，PGP），主要包括備課平臺和教學(xué)平臺。
???????????? 圖1信息展示系統(tǒng)??????????????????????? 圖2電子投票器
? ??2.優(yōu)勢功能
交互式“雙板”教學(xué)系統(tǒng)下的PGP資源制作平臺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)資源云平臺相連接（圖3）。
圖3教學(xué)資源云平臺
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，右板同步顯示相關(guān)的圖片、動畫和視頻材料，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)展示平臺界面
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
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)展示平臺進(jìn)行課堂教學(xué)的過程。在上述過程中，PGP資源制作平臺和PGP教學(xué)展示平臺提供了良好的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)知特點的一種學(xué)習(xí)方式，科學(xué)探究活動對激發(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)計和實施教學(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，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搜集事實證據(jù)驗證假設(shè)；⑤總結(jié)歸納和運用遷移。
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和獎勵依據(jù)的教學(xué)方法。[③]小組合作學(xué)習(xí)法是建立在社會建構(gòu)主義理論上的，主要可以分為以下五個步驟：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。
? ??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)行了實驗教學(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，時間為45分鐘。教學(xué)流程（圖7）和實施情況如下：
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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；第二張正好是一個山脈的橫截面，貌似在這個截面上有些紋理......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，得出了一些有價值的問題。例如：圖示地層狀況是如何形成的。
??? ②探究活動
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……
要求每個小組（5個人）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，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：每個小組成員先獨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。（在匯報時，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驗證學(xué)生的結(jié)論并點撥重難點
教師播放動畫：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。（在播放動畫過程中，教師及時定格視頻畫面，讓學(xué)生仔細(xì)觀察。）
??? 學(xué)生在觀察動畫時，發(fā)現(xiàn)先前的探究結(jié)論與動畫大體一致，成就感油然而生，并和小組成員討論存在差異的地方。
教師運用動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，運用電子投票器選擇答案并發(fā)送。計算機(jī)在接受到答案后，進(jìn)行運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
??? 師：課后請同學(xué)們上網(wǎng)搜集相關(guān)資料，用實例說明關(guān)于褶皺山部分的知識在現(xiàn)實生活中的應(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)的互動分析系統(tǒng)（ITIAS）對上一節(jié)的教學(xué)案例進(jìn)行課堂互動行為分析，系統(tǒng)評價該教學(xué)過程的交互性。
?? ?1.基于信息技術(shù)的互動分析系統(tǒng)（ITIAS）簡介
弗蘭德斯互動分析系統(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)的互動分析系統(tǒng)（Information Technology-based Interaction Analysis System，ITIAS）。該系統(tǒng)由三個部分組成：描述課堂互動行為的編碼系統(tǒng)，觀察與記錄編碼的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，顯示數(shù)據(jù)、進(jìn)行分析和實現(xiàn)研究目的的矩陣表格。
為了方便利用ITIAS對上述課堂教學(xué)案例進(jìn)行分析，筆者在實施教學(xué)實踐時進(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)錄像有效取樣時間為40分57秒，獲得的編碼數(shù)是819個。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)過計算進(jìn)一步制作出課堂交互行為統(tǒng)計表（表2）。
表1《褶皺山的形成》案例ITIAS分析矩陣
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