學(xué)科教育論文-對(duì)中學(xué)地理ＣＡＩ軟件之設(shè)計(jì)和應(yīng)用的思考.doc

學(xué)科教育論文-對(duì)中學(xué)地理軟件之設(shè)計(jì)和應(yīng)用的思考一、問題的提出目前，中國(guó)的中學(xué)地理教學(xué)正面臨著幾方面的嚴(yán)峻問題，這些問題的存在使整個(gè)中學(xué)地理教育處于危機(jī)之中。地理教學(xué)中存在著如下幾個(gè)問題：、教材內(nèi)容問題主要的問題是：現(xiàn)行地理教材內(nèi)容過于濃縮，流于從概念到概念，沒有大量的事實(shí)作基礎(chǔ)；自然地理和人文地理的結(jié)合不夠，理論和實(shí)踐的聯(lián)系不夠；現(xiàn)行教材結(jié)論過多，啟疑太少；封閉式問題多，開放式問題少；代替學(xué)生思維的現(xiàn)象嚴(yán)重；缺乏學(xué)生實(shí)際操作的內(nèi)容，基本技能的訓(xùn)練也很不充分。、教學(xué)手段問題對(duì)于地理教學(xué)來說，教學(xué)手段的主要問題在于表現(xiàn)地理內(nèi)容時(shí)無力。地理教學(xué)內(nèi)容有直觀性強(qiáng)，綜合性強(qiáng)，信息量大，信息源種類繁多，研究尺度范圍變化大等特點(diǎn)，這就要求教學(xué)手段的表達(dá)力強(qiáng)，運(yùn)用靈活。而現(xiàn)有的電化教學(xué)手段有的有聲無影，有的有影無聲，有的畫面靜止，無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)演示。即使如錄像、電影這樣有聲有影能動(dòng)的教學(xué)手段，由于只能顯示某一特定的過程，畫面不能實(shí)現(xiàn)分段、選擇、修改、縮放、分割，而且一般不能做多次的重復(fù)，速度也是固定的，所以在表現(xiàn)地理教學(xué)內(nèi)容時(shí)表達(dá)力和靈活性還是較差，顯得乏力。這些局限性大大降低了現(xiàn)有的電化教學(xué)手段在地理教學(xué)中的有效應(yīng)用。、學(xué)生的接受問題學(xué)生是教學(xué)過程中的重要一環(huán)，他在很大程度上直接決定教學(xué)效果。目前的問題是：學(xué)生對(duì)地理學(xué)習(xí)缺乏興趣。目前的課堂教學(xué)造成的心理氛圍不利于學(xué)生接受知識(shí)；傳統(tǒng)的教學(xué)過程不利于學(xué)生及時(shí)了解學(xué)習(xí)結(jié)果，提高學(xué)習(xí)興趣；現(xiàn)有教學(xué)學(xué)生參與程度低，沒有充分體現(xiàn)學(xué)生的學(xué)習(xí)主體地位。針對(duì)上述問題，雖有不同的解決方案，但計(jì)算機(jī)輔助地理教學(xué)對(duì)上述問題的解決有著獨(dú)特的優(yōu)越性。一般來說，計(jì)算機(jī)應(yīng)用于地理教學(xué)可有以下的功能：、計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的信息儲(chǔ)存功能，可以儲(chǔ)存大量的地理事實(shí)材料，并快速檢索和提取，方便地實(shí)現(xiàn)信息的比較、疊加。這些事實(shí)材料可以大大充實(shí)教材的概念和有關(guān)結(jié)論，促進(jìn)學(xué)生的記憶和理解。、計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的顯示功能，可以清晰地顯示自然和人文地理現(xiàn)象及其分布；可以對(duì)不同區(qū)域的信息進(jìn)行比較、組合，將抽象信息形象化，將平面信息立體化。對(duì)局部進(jìn)行放大或縮小，通過多種表現(xiàn)方式，突出大量信息中的主要信息。、計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的模擬仿真功能，可以形象直觀地演示地理過程。無論空間演變還是時(shí)間演變，計(jì)算機(jī)都能形象生動(dòng)地模擬，把長(zhǎng)時(shí)間，大尺度的地理過程從大自然“搬到”室內(nèi)，使這些本來很抽象的過程能夠被學(xué)生直觀地了解。而且許多危險(xiǎn)或昂貴的地理實(shí)驗(yàn)也可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行，無限重復(fù)?？梢杂蓪W(xué)生親手操作，獲得與實(shí)際動(dòng)手類似的訓(xùn)練效果。、計(jì)算機(jī)有很強(qiáng)的邏輯分析功能，可以幫助學(xué)生清楚地分析問題，形成條理分明有序的思維方法。地理問題是綜合性的問題，各因子間聯(lián)系復(fù)雜。計(jì)算機(jī)在分析這些問題時(shí)清晰的邏輯性有助于學(xué)生的理解。它還可以提供大量的開放性問題，并引導(dǎo)學(xué)生思考和分析，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力和創(chuàng)造力。、計(jì)算機(jī)可以在無教師的情況下教學(xué)，能較好地實(shí)現(xiàn)個(gè)別教學(xué)，體現(xiàn)因材施教的原則。、計(jì)算機(jī)可以通過友好的交互方式，創(chuàng)造和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，增強(qiáng)學(xué)生的參與性，使學(xué)生在基本沒有思想壓力的環(huán)境中學(xué)習(xí)，并能及時(shí)了解自己的學(xué)習(xí)成果，使學(xué)生學(xué)習(xí)的成功可能性大大提高。、計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)的信息具有可變性和可管理性，可以方便地更新和修改，為學(xué)生提供搜集整理地理資料的訓(xùn)練。、計(jì)算機(jī)彌補(bǔ)了大部分電化手段的不足，還能把各種電化手段以計(jì)算機(jī)為核心組織起來，形成多媒體的教學(xué)系統(tǒng)，最大限度地有效利用教學(xué)資源。、計(jì)算機(jī)可以提供有趣的學(xué)習(xí)方式，大大提高學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用地理知識(shí)的興趣，使學(xué)生變被動(dòng)學(xué)習(xí)地理為主動(dòng)學(xué)習(xí)地理。總的來說，計(jì)算機(jī)對(duì)地理教學(xué)而言，表達(dá)力最強(qiáng)，學(xué)習(xí)者參與性最強(qiáng)，并能接受反饋的交互式教學(xué)媒體。它對(duì)教材內(nèi)容的傳播和學(xué)生的接受起著有益的作用。但是，計(jì)算機(jī)只是一個(gè)工具，計(jì)算機(jī)功能的發(fā)揮，必須有一個(gè)優(yōu)秀的中學(xué)地理輔助教學(xué)軟件來支持。也正是有一個(gè)優(yōu)秀的中學(xué)地理輔助教學(xué)軟件，計(jì)算機(jī)才能真正在中學(xué)地理教學(xué)中發(fā)揮上述的優(yōu)越性。二、計(jì)算機(jī)輔助地理教學(xué)的歷史回顧及評(píng)述計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)始于美國(guó)，最早是公司于年設(shè)計(jì)的一個(gè)向小學(xué)生教授二進(jìn)制的計(jì)算機(jī)教學(xué)系統(tǒng)。此后，美國(guó)及其他西方國(guó)家陸續(xù)開發(fā)了許多計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)系統(tǒng)。我國(guó)是從年科學(xué)大會(huì)后開始提出計(jì)算機(jī)輔助教育項(xiàng)目的。年代以來，我國(guó)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)研究有了很大的發(fā)展。但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，差距仍相當(dāng)大。中學(xué)地理的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的發(fā)展與整個(gè)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的研究的發(fā)展是一致的。在這一領(lǐng)域，西方國(guó)家仍然占據(jù)著領(lǐng)先地位。在那里，已經(jīng)產(chǎn)生了智能型的地理教學(xué)系統(tǒng)（如美國(guó)的、等），并且建立了實(shí)用的計(jì)算機(jī)教學(xué)網(wǎng)絡(luò)（如美國(guó)的）。他們的軟件已經(jīng)擺脫了單一模式，形成了各種模式綜合的綜合模式。智能型的學(xué)習(xí)環(huán)境（Microworld）、智能型的專家教學(xué)系統(tǒng)等人工智能教學(xué)軟件是他們開發(fā)的熱點(diǎn)。在中國(guó)，中學(xué)地理的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)是由一些高等師范院校和重點(diǎn)中學(xué)來研究進(jìn)行的，開發(fā)水平還很低。雖然數(shù)量很可觀，但總的來說，目前出現(xiàn)的軟件存在著一些共同的問題：、軟件模式簡(jiǎn)單，功能單一。主要是練習(xí)和操練模式、模擬仿真模式，高級(jí)的智能模式或綜合模式的軟件基本上沒有。、軟件沒有充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的特有功能。僅僅用計(jì)算機(jī)顯示簡(jiǎn)單的地理分布知識(shí)，用以替代掛圖、幻燈、投影儀的作用。、軟件設(shè)計(jì)技術(shù)水平不高。聲音、文字、圖形配合不協(xié)調(diào)，多靜止畫面，畫面可觀性較差，甚至存在科學(xué)性錯(cuò)誤；缺乏使用的操作提示，軟件結(jié)構(gòu)不利維護(hù)。我國(guó)目前的中學(xué)地理教學(xué)軟件并不能充分滿足計(jì)算機(jī)輔助地理教學(xué)的需要，在教學(xué)中的作用有限，沒有充分體現(xiàn)出計(jì)算機(jī)輔助地理教學(xué)的優(yōu)越性。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)高質(zhì)量的地理教學(xué)軟件勢(shì)在必行。中學(xué)地理教學(xué)軟件應(yīng)當(dāng)具有這樣一些特點(diǎn)：信息要有鮮明的地理性，且要從中學(xué)地理教學(xué)的要求出發(fā)；信息量要充分，精度、難度要適宜；信息表現(xiàn)形式要豐富、形象、生動(dòng)；內(nèi)容編排既有以區(qū)域?yàn)橹行牡膬?nèi)容，也有以專題為中心的內(nèi)容；使用方便，符合軟件設(shè)計(jì)的一般原則；既有助于教師教學(xué)，又有利于學(xué)生學(xué)習(xí)；充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的優(yōu)越性，體現(xiàn)計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)。三、關(guān)于中學(xué)地理教學(xué)軟件的構(gòu)想、軟件設(shè)計(jì)目的這一軟件應(yīng)當(dāng)是為中國(guó)的中學(xué)地理教學(xué)而設(shè)計(jì)，適用于初中和高中的地理教師用于輔助課堂教學(xué)，也適用于初高學(xué)生個(gè)別學(xué)習(xí)地理。是一個(gè)功能全面的綜合性實(shí)用軟件。、軟件設(shè)計(jì)原則為達(dá)到設(shè)計(jì)目的，系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有如下原則：以中學(xué)地理教學(xué)大綱為標(biāo)準(zhǔn)選取基本內(nèi)容，但有提高的余地；具有模塊化的結(jié)構(gòu)，且有一定的開放性；用戶界面漢化，操作簡(jiǎn)便；易于維護(hù)和更新。、軟件結(jié)構(gòu)和功能系統(tǒng)的核心應(yīng)當(dāng)是一個(gè)內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)，它由兩部分組成。一部分是屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，包括各類數(shù)值型數(shù)據(jù)的集合；另一部分是圖形數(shù)據(jù)庫(kù)，包括各類地圖、圖件、景觀圖、畫面的集合。這兩部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)成了系統(tǒng)的基本數(shù)據(jù)庫(kù)?？偟膩碚f，系統(tǒng)功能可分解為輸入輸出功能、模擬與仿真功能、練習(xí)與測(cè)驗(yàn)功能、計(jì)算與分析功能、數(shù)據(jù)管理功能、教學(xué)游戲功能，這些功能都是獨(dú)立的。由此，系統(tǒng)功能可劃分為如下一些模塊來執(zhí)行，有系統(tǒng)管理模塊，輸入處理模塊，輸出處理模塊，教學(xué)模塊，系統(tǒng)