图像教学的基本方法_道听“图”说_高

时间:2019-07-03  栏目:理论教育  点击:16 次

图像教学的基本方法_道听“图”说_高

第二节 图像教学的基本方法

各类地理图像是地理信息的重要载体,具有覆盖面广、兼容量大和隐含信息量多的特点。把图像应用于教学是地理学科与其他学科相比的显著特点,利用图像系统对各种信息进行多角度、多层次的分析、归纳、评价并获得结论,是地理综合思维能力培养的途径之一。

图像教学的方法很多,下面,我们根据图像功能转换的要求和特点,提出三种最基本的方法,即:图文互译、图图转化和图式构建。其中图文互译是学习基础;图图转化是技能应用;图式构建是思维创新。

一、图文互译

图文互译是图像教学的基础,它包含两层含义。第一层含义是把知识点落实在图像上,依托图像系统来理解与掌握知识。有些地理现象或规律,文字的表述过于繁杂,用图形来表示会清晰简洁很多。例如在表现地球上的环境问题,用图4-19的漫画,比枯燥的文字描述显得生动、形象,学生会比较感兴趣。(www.guayunfan.com)

图4-19

前面谈到漫画这类特殊图像的教学功能,如果使用得巧妙,会起到很好的教学效果。让学生在画中发现地球存在的环境问题,并进行分类,显然要比老师直接告诉学生来得更好。画面会引起学生的联想,发展他们的想象力。

第二层含义是通过图像阅读和分析,把图像信息转换为文字或语言形式表达出来,简单地说就是对图像的语言或文字解读。文字或语言是人们最常用的信息传递和交流工具,我们对图像的理解能力可以通过语言或文字方式表现出来,学生的地理学习能力和他的知识水平也是通过对图像分析,用语言和文字系统来进行检验的。由此可见,对图像语言或文字解读水平是一个人地理学习能力的表征之一。例如,我们通过对某地等高线地形图的阅读,可以分析推断出地形分布、地面坡度、海陆分布等基本地面状况,并进一步推测当地农业生产、人口分布、居民聚落等信息。有时当图像表达不够详细时,还可以用文字进行补充说明。

地理课的图像教学,不是只用图像,而是将图文结合起来,并反复进行图文转换,以培养和训练学生对图的识、读、析、绘的能力,提高地理学习技能。

从教学功能看,图文转换是地理思维转换的具体体现。地理思维是地理素质最本质的东西,只有把握这种思维的特征,才能使分析问题的过程更好地体现出地理学特性。所以,应该围绕地理的思维特性,把地理教学过程当做一个不断提高学生地理综合素质、培养学生运用地理的思维和方法解决问题的能力训练过程。这一过程也正是图文综合分析、比较分类、归纳演绎和概括推理等多种思维活动相互转换的过程。学生进行图文转换的过程,就是培养学生观察能力、思维能力和语言表达能力的过程,所以能很好地实现地理思维的训练和地理学习方法的形成,从而提高学生的地理素养。

从地理思维的特征上看,进行图文转换是地理思维发展的基础。陶行知说:“先生的责任不在于教,而在教学,而在教学生学。”学然后是用,即要求训练各种地理基本技能,主要是地理图像能力的训练。针对学生不习惯、不善于利用地理图像学习的实际情况,要逐步培养学生看图学习的习惯,慢慢培养他们“看图说话”、“图示解说”的能力。

心理地图是地理抽象思维的高级表象。所谓心理地图,简单地说就是人们头脑中形成、想象和呈现出来的地理图景。它的形成是一个长期积累的过程,需要建立在学生对图像深刻理解,以及图文不断相互转换的基础之上。当图文转换到最高的心理地图层次时,即使学生身边没有地图,也可以凭借自己头脑中的地图形像,进行地图思维。这时学生已进入到较高级的地理学习水平。

心理地图的形成过程,还是提高地理记忆效率的一个重要途径。假如某学生头脑中有一幅中国的政区地图(图4-20),就可将中国的地形区、行政区、气候区、主要河流、人口与城市的分布以及工农业生产的分布呈现在自己的头脑中。

图4-20

心理地图是头脑中存在的地理图景,心理地图对地理学习非常有利,帮助建立心理地图是地理教学的重要心智技能目标。

心理地图的形成与积累是一个长期缓慢的过程:一方面需要熟悉各类图像,掌握它们的基本规范和规则,引导学生挖掘和分析地理信息,并应用地理信息解决重要地理问题;另一方面,要对图像进行分解和合成的心智操作训练,类似于信息技术中的“图层”叠加和替换训练。对教师和学生来讲,这是一项艰巨的学习任务,且对地理学习有着十分重要的意义。

图像与文字之间的转换互译,可以分为三种情况:一是用文字或语言描述地理图像,说明地图表征的地理现象和问题,这叫以文译图;二是用文字或语言对图像进行地理分析,对图像作出系统、合理的解析和说明,这叫以文析图;三是将文字表述转换成图像形式,即用地图语言来表达地理问题,这叫以图释文。

以文译图,“译”即翻译,即把图像内容通过文字或语言表达出来。这种方法我们经常使用,就是教师在课堂上经常向学生要求的读图训练。其基本要领是:识别图名——读懂图例——判断图像主题——说明地理事象,完成对图像“是什么”的认识过程。例如,阅读中国地形图。首先,从经纬度或中国边界轮廓确定中国区域;其次,看图例,分层设色或等高线高程,确定图像主题“中国地形”;再次,根据图像色彩或等高线分布,说明中国地形地势的分布特点;最后,认识我国主要地形区的名称及位置等。

以文析图,“析”即分析,即对图像内容借助文字或语言进行解剖和分析。这种方法教师在课堂中经常与以文译图的读图方式结合起来,叫读图分析。如果说以文译图是地理学习的起步阶段,那么以文析图则是对读图能力的提升要求,是提高学生地理思维能力的重要内容。以文析图,即要求学生在现有知识储备和智力水平条件下,对读图结果进行地理归因或演绎分析,如前面提到关于中国地形的例子中,对中国地形地势的成因分析和中国地形对中国自然地理和经济活动的影响分析,其能力要求远远超过了对图像的视觉判断和感性认识,需要运用概念进行逻辑推理,进入地理思维训练的能力层级。

对图像进行观察、阅读、解析的过程,既是学习的过程,也是创新思维的过程。教师在课堂教学中,通常将“以文译图”和“以文析图”两者组合起来,完成“以文释图”的教学过程。课堂观察发现,教师们采用的方法一般分三个阶段推进:首先,要求学生在图像中提取有效信息,并根据图像描述地理事物或地理现象;接着,围绕图像主题或教师的预设问题,组织学生进行讨论分析或教师讲解,从而归纳得出规律性的知识、重要概念或问题结论;最后,进一步联系实际进行延展性思考和问题拓展,质疑解惑,发展创造性思维。

图4-21是一个应用案例:

图4-21

所示图像是一组等高线,通过“译图”(经纬网、图例、等高线)可以读出:此图表示地处东南亚的某岛屿及附近海域的地形地势状况。教师并不满足于让学生知道“是什么”,而是要追问“为什么”或“怎么办”,探索对人类活动的影响和意义,那就需要进一步“析图”。

针对图像,教师设计了三个问题展开教学活动:①分析婆罗洲东侧海域与其他周边海域的等深线分布的差异,并描述图中聚落的分布特点(婆罗洲东侧海域等深线密集,其他周边海域等深线稀疏;东侧海域深度远大于周边其他海域;聚落多分布在沿海平原);②结合图示,请评价婆罗洲内河运输的自然条件(婆罗洲终年降水丰富,河流水量大,流量稳定;无结冰期,全年可通航;但河流短小,航程短;上游地区山高谷深,通航条件较差);③浙江某开发商拟在图示地区承包土地种植橡胶,承包前要进行实地考察,请你利用所学农业区位等地理知识,帮该开发商拟出“实地考察”的内容(当地的光照、热量、降水等气候状况;土壤质量情况,土地租金;当地及周边地区市场的需求情况;劳动力的素质、数量和工资成本;当地政府的农业优惠政策;当地交通等基础设施情况;等等)。

第一问,只要求学生通过阅读图例,描述地形分布状况和聚落分布特点,属于阅读地理图像描述地理事物和地理现象的译图能力水平;第二问,要求结合图示,评价婆罗洲内河运输的自然条件,需要学生作出地理逻辑推理和因果分析,既要说出优点,也要指出缺点,培养学生辩证、全面看问题的地理观点;第三问,要求从人地关系角度入手,论述利用当地环境资源发展经济的条件,并结合实例进行思考。该问题有一定的开放度和延展性,这是对学生创新思维的很好培植。上述三问都要求学生把图像上的信息转化为文字并简洁地表述出来,这就是以文释图,是地理教学中最基本的地理能力要求。

以图释文,即将文字转换为图像,或以直观的图像来表征、替换冗长繁杂的文字叙述,对培养学生进行抽象思维和形象思维的思维转化很有益处。与上述以文译图和以文析图相辅相成,共同促进学生地理思维能力的发展,养成多角度思考和逆向思维的习惯和能力。

例如有关“对流层大气的受热过程”的内容,课程标准规定“运用图像说明大气受热过程”。以此,学科教学指导意见进行了具体清晰的说明:(基本要求)了解大气对太阳辐射的削弱作用;理解对流层大气在削弱短波辐射(太阳辐射)和长波辐射(地面辐射)时的差异性,进而理解大气的温室效应;了解影响地面辐射大小的主要因素。(发展要求)掌握太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射关系示意图。这给我们的教学提供了明确的要求和指向。

对于教学图像的选择,教材提供的是“太阳辐射、地面辐射和大气逆辐射关系示意图”。该示意图不但包含了大气对太阳短波辐射的削弱作用,也表示了大气对地面的保温作用。其中的能量传递过程比较复杂,不但有时间上的“承续”关系,还有空间上的“位置”联系,这对学生理解“大气受热过程”带来一定的困难。对此,如果教师能将课本图像简化成图4-22这样的示意图,且能边讲边画,一步步地显示“太阳照大地”→“大地暖大气”→“大气还大地”的大气受热过程的图景,对学生理解大气受热机理,形成系统的知识结构,提高教学质量大有帮助。

图4-22

对图像的处理不仅是教师的一项技能,也折射出教师的教学理念。有些图像功能过于集中,或要素过分集中,如果直接用于教学,可能达不到良好的教学效果,教师对此需要作出适当处理。

分解、合成、化简,都是有用的方法和手段。

又如讲锋面雨带随夏季风在我国东部移动的规律时,教师可以一边画略图(图4-23),一边讲述:每年5月份,源于太平洋的东南季风开始登陆,在南岭一带受到地形和冷空气的阻挡,冷暖气团在此交锋,使这里进入雨季,珠江水位开始上涨;随后,夏季风继续增强,向北挺进,6月份到达长江流域,冷暖空气在江淮之间交锋,由于势均力敌,相持摆动一个月左右,造成长江中下游地区阴雨连绵的天气,因此时恰逢黄梅成熟季节,人们称这时的降水为“梅雨”;“梅雨”结束后,夏季风乘胜北进,于7、8月份到达华北和东北,形成北方夏季多暴雨的天气;随着太阳直射点向赤道方向回归,冬季风势力增加,夏季风势力衰退,9月份锋面被迫退回长江流域,10月份离开大陆。就这样,锋面雨带随夏季风在我国东部地区有规律地移动,造成了我国南方雨季开始早、结束晚,而北方则开始晚、结束早的季风气候特征。

图4-23

对于描述地理现象空间分布规律或活动过程的文字,借助示意图是一种有效的教学方法,最可取的方式是边讲边画。可以是老师自己,也可以让学生动手尝试。如果学生能用示意图来较完整地表达文字所传递的地理信息,说明学生对问题有了基本的理解。

当然,我们也可以采取相反的方式,让学生对着示意图,说明地理现象或地理过程。如让学生根据图4-23中的信息,具体解释和说明A、B、C锋面的形成过程、活动时间、天气特征等。

以上图文互译的几种方法,是地理观察和思维能力不断发展的过程,体现了地理学科能力培养与发展的基本要求。自从计算机辅助教学软件等多媒体技术引入地理教学后,大大加快了地理教育现代化的建设步伐,成为优化课堂教学、提高课堂教学效率的有效途径之一。多媒体手段在地理教学中的运用是以图、文为基本元素构建和实施的,它以其直观、形象、生动的优势显现出极大的生命力,成为教师广泛采用的一种手段。运用自制的地理教学软件,解决了传统地理教学中图文转换存在的各种困难与技术难题,并能取得较好的教学效果。如讲到“影响气候的因素”时,需要复习的内容较多,如果单靠传统教学方式进行归纳总结,很难一下子说清楚,也很枯燥。若运用多媒体来展示气温分布和年降水量分布图,会使地理图文信息更为丰富,地理事象及演化过程更简洁明了,且有利于发展学生的地理形象思维与抽象思维,教学效果会更好。但如何充分利用多媒体的直观优势,增强学生的感知能力,提高学习效率,却是现代地理教育对图文互译提出的新要求。

二、以图释图

以图释图,也叫图图转换,是为了便于理解与分析,把较复杂、难看懂、不易理解、比较少见的图像转换为能看懂、较简单、好理解、很常见的图像的一种方法,简言之,就是用一张新图来替代原图。建构主义者的创始人皮亚杰指出:“教育的首要目标在于培养有创新能力的人,而不是重复前人所做的事情。”同样,地理学科的教学要从以传授、继承已有知识为中心的传统教育,转到着重培养学生创新精神和创新能力的教育上来。培养学生以图释图的能力,不但能使学生善于打破思维定势,增强思维的灵活性,而且能增强创新思维、提高和丰富想象力,是培养学生创新精神和创新能力的一条重要途径。而要做到以图释图,就必须要求学生具有扎实的地理知识基础和灵活的思维方式。一个人如果只会按一种固定的方式或教师教授的方法去思考和处理问题,显然是缺乏创新精神的。现代教学在培养学生常规思维的同时,也要重视对创造性求异思维的开发,使学生逐步养成多角度思考问题的习惯和方法。

地理图像各式各样,有的图像元素众多,功能多样,显得繁杂;有的图像要素集中,综合性强,显得复杂;有的图像存在设计缺陷,不利于教学;有的图像专业性太强,不适合教学,等等。因此,教师在选择图像设计教学的时候,不但需要学会取舍,还得学会改造——对现有图像进行创造性的运用。根据我们的观察研究,教师们在课堂教学中经常采用的图像“改造”方法有以下几种:图像的分解与合成;图像的变形与转换(扇形图与柱状图、俯视图和侧视图、立体图和平面图、剖面图和平面图);图像的分割与补正(局部图与整体图的互补)等等。

(一)图像的分解与合成

图像的分解是指将图像中的某些元素抽象出来,或将其中的相关要素提取出来,构成一张简易的新图。例如,根据分层设色的中国地形图,将主要的山脉通过抽象的符号,按其位置和走向,定位在空白中国轮廓图上,构成中国地形的骨架,见图4-24所示。

图4-24

这是从综合图像中按某地理要素分解出来的专题图像,与原来的综合图相比,具有主题突出、简洁明了的特点,类似这样的图像教学,是课堂教学中经常采用的方式。

在此基础上,将其他要素逐一添加,累加,不断丰富图像内容——就是图像的叠加。

图像的叠加,是指在一张底图上,将不同的地理要素逐一添加的过程。叠加的方式会有很多,图4-25是将分别在两个图上的事物,搬到同一张图上,从而建立起更加直观的联系,凸显它们之间的地理相关性,以方便思考和理解。

如何发现和建立分布在不同图像上的两个事物之间的联系?最简单的方法就是把它们“合”在一起,见图4-25。

图4-25

在这样的“合成”图像上,让学生分析a、b之间的关系:方位、距离,就一目了然。

具体的方法是:在原图上分别读出a、b两点的经纬度,再在新图上标出它们的位置。

叠加的另一种方式如图4-26那样的“图层”叠加,即先将图像信息进行数字化处理,然后与实际地理事物进行比照分析。如判断该地河流流向(a)和易发生泥石流的区域(戊、辛)。

图4-26

这类图像的分析,其实是对空间能力的训练和考验。空间叠合需要一定的想象力,进行图像叠加训练,有利于开发这方面的能力。

(二)图像的变形与转换

图像的变形是指改变图像的表现形式,如统计图中的扇形图改用柱状图,气候图表中的气温用柱状、降水量用曲线来表示等,都属于图像的变形手法。

图像的变换是指对同一事物进行多角度观察并获得不同的映像(如地球经纬网的各种图像),或对同一事物通过不同的投影所获得的图景(如立体图与平面图),同时也包括这些图像之间的互相转换。

1.图像的变形

变形处理的图像,一般多为人文地理统计图,也有自然地理的图像。其特点是:不改变图像所反映的地理要素指标,只改变表现形式,使图像的表达呈现多样化和丰富性。下面是一些有关表示气候特征的图像,可以用来判别不同的气候类别。这些图像的运用,无疑给我们的教学带来视角的新颖性和情景的多样性。变化是教学的艺术宗旨。

图4-27

类似这样的变形图像可以从多个思考维度激起学生的思维活动,但万变不离其宗:描述气候的基本要素还是气温高低、降水多少以及季节变化。

在人文地理中,这类变形的图像运用得更多,各类统计图表,几乎都可以采用不同形式的图像系统来表达。

图4-28

图4-28所示的图形,其实是一种极坐标系统,有人称这类图形叫雷达图或玫瑰图。这种图形完全可以转换为直角坐标系上的柱状图或折线图。

又如对于“中国能源消费结构的变化图”,可以先让学生对图像进行解读,分析各类能源的消费情况;然后发挥想象力,动手设计一张新图,分别表示煤、石油、天然气、水能等能源的消费构成变化情况(如图4-29)。在这个过程中,学生用自己的视角解读原图,以新颖、独特、奇特的创造性想象诠释原图。教师要给予适当的鼓励,借此不断激发学生发现问题、创新想象的能力和探究创新精神。

图4-29

与原图相比,新图只是反映了一个时间点上的能源消费结构,从而产生了不同于原图的意义。它没有时间上的变化过程含义,但它却直观地表明:某时段,各种能源消费的比例结构。对学生而言接受了多角度考察问题的训练。

2.图像的转换

图像的转换与变形不同的地方,在于对地理事物的观察角度或表达方式不同。人们观察或考量某个事物,总是站在一定的角度,由于视角不同,在头脑中所得到的地理映像是不同的;人们也可以从不同层面对特定现象进行观察,从而得到不同的景象。从不同视角观察地物,可以帮助我们更全面、准确地认识世界。因此,教学中教师们也往往会使用不同的地理图像引导学生观察和分析,也会将图像不断地转换,从而让学生全面地认识我们的研究对象。图像的转换在自然地理教学中运用得最普遍,尤其是关于地球和地球运动的知识学习。这种转换图像的教学手段,被称为图像的“变式”教学。

(1)视角不同

对地理事物的观察视角不同,是指观察方向的变化。如对地球形象的观察,我们关注地球的外部形态,包括经纬网、海陆分布、日照状况等都是从地面高空俯视地球得到的映像。但从不同的方向(如赤道上空、极地上空、中纬度上空)进行观察,我们所看到的图景是不一样的。因此,为了满足教学的需要,很多情况下,我们要求对地球形象进行不同视角下的观察,类似于图4-30那样。

图4-30

这是从不同角度观察到的地球经纬网和太阳光照景象。当然,我们还可以根据教学的需要,获得更多的地球图像,以满足教学的需要。这些图像之间可以实现相互转换,经常采用这种图像转换教学策略,对提高学生空间观察和想象能力大有裨益。

如图4-31所示范围全是夜半球,据图判断此时的北京时间(1时20分)。

图4-31

图4-32

图4-31与图4-32的图像差异在于观察角度的不同。图4-31是南回归线某地上空的日照投影,图4-32则是赤道某地上空的投影。观察视角的转换使图像变得常规、简明。

该图所示范围全是夜半球,且xy所在直线平分夜半球,故给人一个错觉,以为直线xy就是同一经线,其地方时均为零时,从而得出错误结论。其实最外围的圆圈是晨昏圈,x与y是晨昏圈上的两个点,纬度分别是66°34′N和66°34′S,故可判断太阳直射纬度为23°26′。且可以很明显地发现南半球夜弧所占比例超过北半球,故可判断太阳直射23°26′N。由于该图迷惑性很强,故最好将其转换成平常学习中较常见、较熟悉的图形(图4—32)。通过这一转换,题目中隐含的信息就一目了然了:X、Y其实并不在同一经线上,Y的地方时也不是零时,而是12时,由此推断此时的北京时间是1时20分。

(2)视点不同

视点不同是指观察的关注点或重点不同。对于同样一个地理现象或情境,有时候我们关注它的整体和所有要素;有时候只关注它的局部或部分要素;有时候关注它立体空间维度;有时候只关注某一层面(平面、剖面)的维度。因为视点不同,我们对某一事物可以获得不同层面和不同要素所构成的图像。为了深入地分析和解剖地理原理、探求地理规律,教学中需要运用这些不同视点的地理图像,并将它们进行置换或转换。

平面图与立体图

把某些地理平面图像转换为立体图像,表面上看似化简为繁,实际上是经过图形的转换使地理情境变得更加直观,让图像所隐含的信息得到显现,达到降低学习难度的目的。如三圈环流的形成,是教学的难点。由于教材图像设计的因素,如果学生缺乏足够的想象力,往往难以理解环流过程。突破这个难点,教师们大多会采用图4-33的方式,将对流层大气中的三圈环流(立体空间)与地球表面的气压带风带(平面)的分布结合起来,以帮助学生理解大气环流与气压带风带的因果共生关系,实现教学预期目标。

平面图与立体图的交替使用,有助于学生理解事物的本质特征。两者之间转换,是教师经常使用的教学方法,也是教师的基本业务技能。

图4-33

平面图与剖面图

剖面图在本质上也是一个平面图像,只不过它是一个垂直于对应平面的立面,类似于地面与墙面的关系。所以,平面图和剖面图是相比较而言的,剖面图也是平面的,只是相对于地球表面参照,是垂直于地球表面这个“平面”而已,所以,我们认为两者在本质上没有根本差别。地理中大气层垂直分布、地形地势、地质构造、天气系统等图示中,都会用到剖面图。其中用途最广泛的是地形剖面图。

地形剖面图指沿地表某一直线方向上的垂直剖面图,以显示剖面线上断面的高低起伏状况。地形剖面图是在等高线地形图的基础上绘制的。它在标示高差、平整土地、修筑渠道、建筑铁路、公路和其他工程时,可作为计算土石方量的依据。

图4-34是某地的等高线示意图(单位:米),怎样获得图中陡崖处的相对高度呢?最直观可靠的方法是画一个垂直剖面示意图(图4-35),然后展开讨论。

图4-34

图4-35

绘制规范的地形剖面图,需要遵循一定的数学法则和制图规则。图4-35是剖面示意图,简洁易绘,适于教师板画,因而被广泛采用。

陡崖高度的计算方法:(x-1)d≤ΔH<(x+1)d(d为相邻两条等高线的差即等高距,x为重叠的等高线条数)。该图等高距为100米,有三条等高线重叠在一起,故套用公式可得200米≤ΔH<400米。若把该悬崖转绘成图4-35简易剖面图,图像的直观性大大增强,更方便作出正确的判断。从图中很容易得出悬崖顶部A点的取值范围为:600米≤A<700米,悬崖底部B点的取值范围为:300米<B≤400米,则也可得出悬崖高差为:200米≤ΔH<400米。

在地理教学中,采用较多的是将平面图转化为剖面图,以便更加直观地对地形高低起伏作出判断,如比较图4-36等高线图中a、b、c、d四地的坡度大小,我们可以通过转画剖面图的方法(图4-37)。

图4-36

图4-37

不同形式的图像,有不同的功能。平面图像展示与地球水平面一致方向上的地理要素变化特点,而剖面图表明在某一水平方向上与水平面直交平面上的地理要素变化特点。对于同一地物的不同图像配合使用,使得地理规律得到相互印证、地理景象相辅相成,地理成因有机联系,全面、深入地反映地理规律。

通常情形下,同一幅等高线图中,等高线越密集坡度越陡,等高线越稀疏坡度越缓。图4-36中各图等高距相同,可比例尺不同,因此不能简单地用等高线的疏密程度来判断其坡度大小,需要转换角度观察分析。

教学中,平面图和剖面图要经常配合使用。比如当辨识地形剖面图有困难时,不妨把剖面图与平面图结合进来,效果将更好。如图4-38所示的地形剖面示意图,剖面线切过我国A、B、C三条大河的河源段,A、B、C三条河流的河源区径流(Ry)与全流域径流(Rq)的比值(Ry/Rq)分别是0.10、0.25、0. 49,要求判断A、B、C三条河流名称。

图4-38

图4-39

地图的转换是一种常用的教学方法,灵活运用地图说明问题、论证结论或解释规律,是地理教师的基本教学技能。如果要在图4-38的剖面示意图中直接判断河流A、B、C需要有一定的心理地图存量和良好的空间判断能力。如果与图4-39配合使用,不但能化难为易,还能够帮助学生建立起平面图与剖面图之间的空间关系,促进空间思维能力的发展,提高教学的效果。

(三)图像的分割与补正

所谓图像的分割,是指在整体的图像背景中截取其中的一部分作为研究对象;所谓图像的补正,与图像的分割相反,是将局部图像补全完整,把局部图像放在整体图像背景中进行研究。关于图像分割与补正的具体含义,可以参考本书第二章图2-2、图2-3、图2-4。

如图4-40所示,图像的分割与补正是互逆的操作过程。通俗地讲,也就是局部图像与整体图像的互补。地理教学中局部图像与整体图像之间也是交替呈现、经常变换的。

图4-40

自右向左,在整体图像中截取其中的局部,叫图像分割;自左向右,将局部图像补充完全,叫图像补正。教学中两者之间经常变换使用。

对于局部图像,部分空间想像能力较差的同学往往遭遇认知困难,这时老师可以采取将图像补全的方法,帮助学生提供认知的背景条件,降低学习难度。相反,从提高学习要求和认知难度的角度出发,则可用截取的局部图像,以拓展学生的想象空间,发展他们的图像认知和分析能力。

分割的图像,如果通过变形处理,对学生的智力是一个挑战(见本书第二章图2-10、第三章图3-19、图3-20),这在某些地理考查中成为经常使用的手法。

三、图式构建

图式是表征特定概念、事物或事件的认知结构,它是对相关信息进行加工处理的一种方法。皮亚杰认知发展理论认为,图式是指一个有组织、可重复的行为模式或心理结构,是一种认知结构的单元。一个人的全部图式即组成一个人的认知结构。康德则把图式看做是“潜藏在人类心灵深处的”一种技术和技巧。

地理图式与地理图像有区别也有联系。地理图式是教师(学生)根据知识体系,运用各种符号表征知识的各类关系。它不是各个部分简单机械地相加,而是按照一定规律由各个部分构成的有机整体。地理图像主要是指教科书图像系统,包括各类地图、地理景观图、地理示意图、地理统计图和其他图像等等。

图形和图像是图式语言的基本元素和呈现方式。所谓图式的建构就是借助信息符号系统,运用图式结构,建立和整合(地理)知识系统的一种方法,它借用图像、图形、符号和文字将抽象的事物表示出来,如图4-41。

图4-41

图式用来表征某一事物有关知识的逻辑关联,它一般不是关于某一事物的具体知识,而是知识的抽象,即类知识。

图式构建遵循从整体视角来处理各知识和要素之间的层位关系、空间关系、逻辑关系,体现知识的“结构”特征,既表征知识的逻辑意义,又符合心理的认知规律。

与其他学科相比,为什么地理课堂教学更适宜进行知识的图式建构呢?我们认为,首先图式可以更好地凸现地理课的特性,显示地理学科“位、像、图、形”的特点;其次是符合学生的认知水平和接受能力。中学生的思维正处在从形象思维向逻辑思维发展的阶段,知识图式能够架起两者之间的桥梁;再次,从提高教学效果的角度看,知识图式有利于完善学生的认知结构,有利于知识的灵活应用,提升知识的意义和价值

下面是我们从知识图式的形态角度归纳的几种式样。我们的想法是试图通过构建范式的比较,回答图式构建的方法。

(一)纲要式

纲要式多用于清理概念关系,这些概念之间存在知识的“层位”,因而要用纲要式图式构建法来显示概念的“大”与“小”、“主”与“从”,体现知识的包含和被包含关系。下面是关于“地质作用”的知识图式(图4-42)

图4-42

纲要图式体现概念或知识的并列和从属关系,图式条目整齐,关系清晰,在教学中被广泛应用。

纲要式图式类似于知识的信号纲要,因为它操作便捷、省力省时,在课堂中应用最广泛、最普遍。如“地球表面形态”的知识图式(图4-43)。

图4-43

(二)递进式

对于概念递进或提升关系的知识,可以采用递进式的建构方法。如对于城市的涵义,即城市与乡村关系、城市化过程的知识,可以用图4-44的图式来表达。城市化是一个由乡村转变为城市的过程,乡村和城市是两个概念,图式表明了“城市由乡村发展而来”这样的概念逻辑,这让聚落概念的学习从乡村扩展到城市。

纲要式结构条理清楚,知识层位分明,清晰地显示出知识的上下位关系和并列关系,因而成为老师们最习惯使用的建构形式。特别适用于概念整理和知识点归纳。

图4-44

城市和农村这两个概念不存在上下位关系,也互不包含,但有相互联系的发展演变关系。用带箭头的线段表示概念发展、提升和演变。

递进式图式更广泛应用于有着“前因后果”关联知识体系的构建。例如,在讲授“大气的热状况”内容时,用图4-45的图式来总结三种辐射(太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射)和两种作用(大气对太阳辐射的削弱作用、大气对地面的保温作用)之间的相互关系,能清楚显示大气中的热力“过程”。其实,图4-45是对图4-22的另外一种解读,前者是用图式来构建知识,后者是以图示来诠释知识,两者各有优点,图4-22比较形象和直观,适合教学过程中使用,而图4-45比较简炼和概括,适合在小结和复习中呈现。

图4-45

图式中带箭头的线段示意知识的“前因后果”,体现知识间的接续关系。因此图中的箭头不仅有指向作用,而且还有“顺序”的意义。

递进式图式还可以用来表达具有“流程”和“时间”特征的知识体系。如产业活动中,从原料经生产过程变为产品,从原料基地到生产场所再到产品市场,其影响产业的区位因素通过生产流程逐一显现出来,可以更清楚地说明区位因素影响产业活动的哪个环节及影响程度,这样将有利于更深入具体地了解区位选择对产业活动的意义(图4-46)

图4-46

这类递进式图式显示“时间递进”的含义,带箭头的线段表示物能的“流向”,也表示影响环节。

(三)网络式

该图式不是一个封闭的集合,而是一个开放的系统。在图式系统中可随知识结构的延伸而深化学生的思维,丰富知识材料。构建图式结构使问题显化,这对帮助学生解决问题是极为有利的。对于具有因果关系、相互影响的知识点,一般通过网络式构建来表达知识脉络,既有利于记忆,又增进对知识的理解。有了网络式知识图景,对掌握知识起到纲举目张的作用。下面是“热闹的山谷——阿尔卑斯山区旅游业发展”的知识网络(图4-47)。

图4-47

在这样的知识网络中,知识之间的前因后果关系虽不是很明显,但对于知识点多、内容丰富、联系复杂的知识内容,都可以采用这种建构方式。

有些地理知识关系比较复杂,特别是一些疑难知识点。例如,河流的开发和治理,涉及流域生态环境、自然灾害、自然资源、工农业生产等,这些相互交叉的知识点如果不梳理构建,学生头脑里就会像一团乱麻,这对他们认识流域开发和治理问题的分析带来困难。图4-48是美国田纳西河流域的开发模式的知识图式结构。

图4-48

网络式构建最大的特点是能够“串联”起很多的相关知识,织起一张庞大的知识网络。因为知识点之间没有明显的“因果”和“程序”,构建的图式显得灵活和自由

(四)核心式

核心式图式是指围绕一个核心概念或知识点,将与之相关的概念和知识通过适当的形式组合起来,用于深刻理解核心知识或拓展知识边界。如图4-49所示,是关于海洋渔业资源形成因素的分析。图式中四方面的地理因素决定海洋渔业资源的分布,借此可以用来具体分析某海域的渔业资源状况。

图4-49

这类图式是对一个重要知识点的成因解读,相关知识都指向对核心知识点的理解,属于辐聚式构建方法。

还有一种情况是用来表达知识和概念扩展的。如图4-50所示,地形是影响局部天气和气候的重要因素,全面影响各气候要素,因此高大山脉常常成为气候的分界线。

图4-50

这类图式是对概念和知识点的拓展和延伸,从核心知识点出发,向外扩展,属于辐散式构建方法。

核心式图式也可以是没有指向的辐散与辐聚,通过围绕一个中心事物,构建起与之相关的知识联系,这种联系是显然的、直接的(图4-51)。

类似的图式是一种知识综合,只显示围绕中心事物的知识关联。

图4-51

(五)模拟式

所谓模拟式,就是按照事物的实际形态和情境,将比较复杂的图形、地理情境、地理过程,通过化简、想象和抽象,使之图式化。这类图式,更能体现地理的图像功能,在地理课堂教学中有着更大的生命力。图式的模拟式建构可以有很多种方法,主要有几何图块法、形态描摹法、抽象模型法等。

几何图块法,主要用于对区域轮廓这样面状特征的地理事物的识别和记忆,像大洲、国家、省区等有区域轮廓的面状事物可以采用这类构建方法。比如,用几个大小不等的“正”、“倒”三角形的组合来表示各大陆形状和世界海陆分布大势,这种方法简单易行,因而被广泛应用于地理课堂教学。图4-52是由“梯形”和“倒三角形”两块几何图形组合而成的埃及国家轮廓示意图,与真实的国家领土轮廓相比,它显得比较简略,虽省去了不少的细节,但国家的轮廓特征更加鲜明突出,记忆和识别更加容易。

图4-52

这类图式的构建主要是通过几何图形的想象,其最大特点是特征突出,构图简单,使用方便,节省绘图时间,提高课堂效率,深受师生欢迎。

形态描摹法,主要是对地理事物空间分布形态特征的化简和描摹,类似于绘图技法中的构图和素描。这种方法比较适用于对线状地物的分布特征的构建,像河流、山脉、交通线等线状地物,借助生动有趣的图形呈现,增强记忆、显示特征。如长江干流可以想象成“V+W”形状;黄河呈“几”字形态;中国山脉的网格状;亚洲河流的放射状等。

对于某些点状地理事象的空间分布,根据其分布的空间特征,也可以采用此法。如长三角地区城市群,其主要城市分布空间可以描摹成“之”字形串珠状图式(图4-53)。其中珠是城市,线是交通线(铁路)。

图4-53

与几何模拟图式相比,形态模拟图式更具生动性和趣味性,且能够充分发挥个人的想象力,更多地体现个性化的学习风格。

抽象模型法,主要是针对地理的动态过程进行化简描摹,将复杂的地理运动抽象成简单的动态模型,并概括出地理过程的“模板”式样,就像数学中的“通用公式”那样,揭示事物的普遍规律。如地球上的物质运动,大气、水、岩石都处于不断的连续的运动当中,它们的运动形式、物质形态、空间范围、发生领域各不相同。尽管如此,其物质运动的基本规律相似,这个基本规律就是:物质的循环运动。比对各种不同的物质运动,我们可以从宏观的意义上抽象出图4-54中左侧的“通用图式”。

图4-54

抽象模型图式的构建难点在于抽象:透过事物的现象,抓住事物的本质。这需要抽象的思维能力。与形象思维不同,抽象思维是将具体生动的图景进行概括、提炼,揭示出本质特征。抽象模型图式则是将这种本质特征用简括的图示形式表示出来。对于学习者来说,抽象思维能力是一种高级的学习能力。

抽象模型图式,在地理教学中的应用有着很特殊的重要意义,它是将抽象的地理原理和规则的图形结合,从而更好地发挥图像的教学功能。下面是地球陆地气候分布模型和形成原理解释图(图4-55)。

图4-55

地理事物的分布规律与其形成原因紧密相关,可以说,自然界的地理现象空间分布是由地理成因决定的。用模型图式将地理事物和现象的分布与成因结合在一起,更好地显示地理模型图式的强大教学功能。

地理环境是一个复杂的综合体,内部各个要素之间相互影响、相互制约。将这种联系和制约的关系通过图像元素和文字说明所建构的图示来表达,比单纯用文字来说明要有效得多,这就是图式对地理教学的功能和作用。

构建科学的、合适的图式并非易事,需要从多个角度观察和思考,并做长期的训练,特别要避免科学性错误。在课堂教学中,老师不但要作出良好的示范,还要给学生以练习的机会,提升他们综合学习地理的能力。上面对图式构建方法的例举,未能详尽,我们相信还有更多的构建方式和方法,老师们在实际教学中还会有更多、更好的发现和创造。

在教学实践中,如何对图式进行有效应用,是值得我们深入思考的。以图式的形式教给学生知识或者让学生主动参与知识图式构建,图、文、思结合,有利于知识“同化”和“顺应”,完善知识结构,提升学习能力,提高学习效果。除了对图式进行构建和直接应用外,图式的“变式运用”和“一图多用”更是值得提倡。

所谓变式运用,是指对一种图式通过不同的式样来改变它的呈现方式,如理想大陆图像,可以抽象成方形的,也可以是卵形的和三角形的。

所谓一图多用,是指将基本图式(通用图式)用于相似的地理原理和规律、不同的地理情境的教学过程。如我们可以从气候模式图应用于对自然带(植被)模式图的解读,也可以运用于对土壤模式图的理解(图4-56)。

图4-56

一图多用,对知识理解可触类旁通,对知识应用可举一反三。

教学是一个把复杂的讲简单、把纷繁的讲清楚、把深奥的讲浅显、把枯燥的讲生动、把平常的讲精彩、把零星的讲系统的过程;教学是一个创设一个个奇异情境,唤起学生思想自由驰骋的过程!教学更是搭建一个个知识台阶,引导学生向真理高峰攀登的历程!地理图式的构建,就是教师为学生的学习道路搭建的平台,铺垫的台阶!

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