地理教学可视化（精选11篇）
思维可视化是指以图示或图示组合的方式，将原本不可见的思维路径及思维方法呈现出来，其本质是隐性思维显性化的过程。思维可视化可将知识间的逻辑关系、潜在的思维过程和方法清晰地呈现出来，将内在思维和外显信息的交互过程显现出来，从而促进学生对知识的深层理解和灵活应用。
地理学关注人与环境在特定地点和位置的相互作用关系。区域地理主要包括区域地理特征、区域差异、区域间的联系、区域可持续发展四大主题。引导学生认识区域特征、区域间差异、区域间联系、区域可持续发展显然是区域地理教学的重心所在。在高中区域地理教学中可以区域地理特征为中心，以“地理事物的空间差异和空间联系”为逻辑主线，教会学生认知区域的方法，使其学会以地理视角思考和解决问题。
一、知识建模――明确地理特征内涵，建构地理特征认知结构
知识建模是对知识的重组与加工，是面向知识管理的有意义建构，是知识的结构化、体系化过程，可帮助他人正确地重构、记忆和应用知识，以实现知识价值最大化。知识建模是思维建模的基础。
地理特征主要体现“它在哪里，它是什么样子”这两个问题。地理特征包括区域地理特征与地理要素特征。从方法论意义看，认识区域特征应从自然地理特征与人文地理特征着手。认识区域的自然地理和人文地理特征，有其基本的认知路线，教给学生认识区域的方法，要求教师能将这种认知路线归纳整理出来，并通过适当教学方式渗透给学生，建立区域特征的认知结构（图1）。
某一区域自然地理特征认知，主要从该区域的地理位置、地形、气候、水文、植被、土壤等自然要素着手；某一区域人文地理特征的认识，主要从人口与城市、产业活动（农业、工业、交通等）、环境问题等人文要素着手。
区域的地理位置、地形、气候、河流特征等有其基本的认知路线可以遵循，在此基础上建构其认知结构。如区域地形特征可从地形类型构成、地形分布状况、地势（包括海拔、倾斜状况、起伏状况等）、特殊地貌等角度着手；区域气候特征可从气候类型构成、气候空间分布、冷热干湿性质（气温、降水特征）等角度着手。
区域经济地理特征认知结构的建构也有其认知的一般思路。如区域农业特点包括农业类型与结构、主要农作物、主要农业分布地区、农业耕作方式和耕作制度、农业生产特点（包括农业经营方式、农业现代化水平、商品率和劳动生产率等）、农业地位等；区域工业特点包括工业类型与结构、主要工业产品、工业分布、工业特点（包括发达程度、技术水平、市场的对外依赖度等）等；区域交通特点包括主要交通方式、交通线路密度、交通线路布局、主要线路和港口、枢纽分布等。人口、城市的分布特点可从位置、数量与密度、分布形态等方面入手。
在地理特征认知结构的建构过程中，应认真辨析和明确一些基本概念的内涵与外延，区分相近、相对的、上下位概念，如光照、热量与温度，地形、地貌与地势的差异等，构建以概念群为中心的地理特征认知结构，对知识进行重组与加工，使知识条理化、结构化、系统化。
二、思维建模――建构地理事物空间联系，归纳区域地理特征
思维建模是通过思维建模工具（如思维导图、概念图等）和方法将内在的思维方式、思维过程等建立动态的、结构化的不同思维模型，并进行可视化表征的认知过程与方法。
思维建模将内在思维和外显信息交互过程显现出来，将潜在的地理思维过程外显化、可视化，建立地理知识之间的本质联系而不是知识表层的记忆。通过思维建模把教学的焦点从“知识层”深入到“思维层”，把关注点从知识本身转到知识背后的思维上，“知识”不再是教学的主要目标而成为训练和发展学生有效思考能力的载体，促进学生对地理知识的深层理解，从而实现“把未知转化为已知，用已知解决未知”的转变。
地理事物的空间联系主要体现为“它为什么在那里”、“它产生什么作用”、“怎样使其有利于人类和自然环境”等问题。建构地理事物空间联系有助于教师居高临下地驾驭地理教学内容，融会贯通地组织地理教学内容，增强地理教学的针对性。
如“干旱”、“冷湿”、“暖湿”、“高寒”分别是我国西北地区、东北地区、南方地区、青藏地区的典型地理特征，教学中可以这些典型的区域特征为中心开展探究式教学，以归纳、分析地理要素特征，建构地理要素间空间联系，并探寻区域可持续发展方向（图
2、图3）。
构建地理要素间空间联系，可以紧紧围绕“定桩、扯线、结网”的方法进行思维建构。
（1）定桩：抓住主导（关键）因素，突出区域特征。在区域特征中找出最具本质或最具特色的特征，并以此寻找主导因素，以其在学生大脑中形成该区域地理特征的牢固记忆节点。如北美洲三大南北纵列带的地形，中南半岛山河相间、纵列分布的山河大势，澳大利亚半环状的气候分布，西亚油多水少的特征等。
（2）扯线：把握地理要素间联系，形成多条思维链。在构建地理要素空间联系时，要结合自然、人文地理原理与规律，运用整体性和差异性思维综合地分析区域特征。如依据某地的地理位置、地形特征，分析该地的气候特征，根据气候进而分析其植被与土壤特征；依据某地的地形、气候特征分析河流特征与水旱灾害；依据某地的地形、气候特征分析农业特点等。
（3）结网：在知识“节点”和“链条”基础上形成思维网络。通过思维建模归纳区域特征，寻找地理事物的空间联系，从而简化知识，搭建逻辑结构，形成知识网络，深化思维联系，让学生学会分析区域。
三、认知方式建模――学会认知地理事物，用地理视角思考问题
地理视角指地理现象的分布格局及其空间关系，是分析和处理及解决地理问题的根本想法，是对地理规律的理性认识，是人们用于反映地理事物和现象本质的模式和思想方法。
教学中教师通过长时期地进行地理特征认知结构的知识建模和地理事物空间联系的思维建模的教学，潜移默化地影响学生，使学生能以正确的认知方式（图4）认识区域，学会用地理视角思考问题，从知识之间的关联中认识其本质，并使学生的地理知识系统化、结构化。
学生面对一个陌生的地理事物和现象，能够结合“空间、相互作用、时间动态”三个独特的地理视角提出“它在哪里，它是什么样子，它为什么在那里，它是什么时候发生的，以及它产生什么作用”等一连串问题并进行资料的搜集与分析，是学生形成其地理视角所不可或缺的过程。
总之，区域地理教学要通过建构地理特征的知识结构、地理要素的空间联系、揭示地理知识的价值，让知识可生成、可管理、可迁移，并最终建构地理认知方式，培养学生以地理视角看事物的习惯。
参考文献：
知识可视化技术自面世至今已引起教育界的重大关注。与传统的教学、学习过程相比, 可视化学习具有实现隐性知识的显性化、培养学习者创造性思维、促进学习者认知结构水平的提高等多种意义。[1]
多媒体设备被引入课堂, 为知识的可视化提供了硬件基础。知识可视化工具的作用是将复杂抽象的知识用图形化的手段予以表现, 帮助人们将大脑中零碎的想法整理连接, 从而形成条理清晰的思维模式, 以便于知识的表达、传递和创新。[2]本文将思维导图、Power Point、Flash以及3ds Max这几种知识可视化工具作为代表, 通过对比其优缺点, 探求如何在概念可视化教学中实现各类可视化工具利用的最优化。
二、教学中常用的可视化工具
(一) 思维导图
图文并茂的思维导图不仅是一种知识可视化的思维工具, 还是一种将人脑放射性思考具体化的方法, 整合到教学中, 能有效使学生发散思维, 促进创造性思考的同时, 促进学习内容的系统化理解与掌握。[3]思维导图具有中央图像不可缺、图形化、关键词、多色彩、曲线化、个性化等特点。当前有很多优秀的思维导图软件, 如Mind Manager、Mind Mapper、Inspiration、亿图图示专家等。
思维导图作为教学中最常用的工具之一, 它很好地帮助知识网络的构建, 在学科复习中发挥很大作用。但很多教师在使用思维导图时往往忽略了图形和色彩的运用, 只停留在很浅层次的知识可视化应用, 并未真正实现知识可视化。
(二) Power Point
利用Microsoft Power Point (PPT) , 用户不仅可以在投影仪或者计算机上进行演示, 还可以在互联网上召开面对面会议、远程会议或在网上给观众展示演示文稿。PPT不仅可以实现纸介质知识的数字化转换, 而且可以嵌套视频、内置动画, 将方法与过程活灵活现地呈现在学生面前, 让接受知识的过程更为直观。
PPT是最容易上手和最常用的教学工具, 但很多教师在使用的过程中只是做到了将黑板上板书的内容搬到投影屏幕上, 并没有对知识概念的构造过程进行可视化拆解, 没有突显其优势。由此造成很多学生对数字化教学产生了误解, 不仅对教学没有帮助, 还容易造成学生思考的惰性和注意力溃散。
(三) Adobe Flash
Flash是一种集动画创作与应用程序开发于一身的创作软件。设计人员和开发人员可创建演示文稿、应用程序和其它允许用户交互的内容。Flash可以包含简单的动画、视频内容、复杂演示文稿和应用程序以及介于它们之间的任何内容。
Flash的良好交互性能够实现知识过程的虚拟构建, 由此可以实现一些虚拟实验操作。Flash优秀的绘图和动画能力可以让抽象的知识概念更加直观形象地展示。作为一款功能强大的二维软件, Flash在更深的层次上实现了知识的可视化, 对设计者亦有更高的技术要求。
(四) 3ds Maxds
三维设计软件应用于教学中属于高级知识可视化工具。它与其它可视化工具相比, 能以虚拟仿真的形式, 全方位、立体化地表现相关知识点。
使用3ds Max辅助地理教学, 有助于理解学科中的空间感、抽象性、综合性。与二维设计软件相比, 它的优势在于空间的表现能力, 能在有限的多媒体环境中实现最大程度的知识可视化。在一些空间概念上, 使用3ds Max建模并渲染立体图, 能够实现清晰的表达。但3ds Max对使用者要求有更高的技术水平。
(五) 可视化工具比较
对上述提及的可视化工具, 本文从教学应用的角度对其功能、支持格式、特点、优势、不足方面进行了简单的比较和归纳 (如表1) 。
通过上述对比, 各种可视化工具软件都具有不同的优缺点。合理地运用它们, 将对实现概念可视化教学产生巨大的作用。如Power Point可作为教学的主线嵌入各种教学资源。使用Mind Manager可创建思维导图围绕特定主题知识进行阐述。而在需要空间想象的抽象知识概念上, 可用Flash、3ds Max等二维、三维软件进行演示。
三、概念可视化应用于中学地理教学的探索
(一) 课程特点
地理学是一门研究地球表层自然要素、人文要素及其相互关系的科学, 地理学本身具有综合性、地域性、开放性、实践性的特点。地理教学需要大量图片和视频来弥补课堂的不足, 直观、形象、可视化的讲解能使地理教学事半功倍。
(二) 教学现状
11.观念滞后
相比传统的课堂, 现今的中学地理教学已经较多地使用幻灯片、视音频等工具。但实际上, 中学地理教学可视化的观念还是比较滞后的。多数教师认为, 频繁地使用PPT进行教学便做到了信息可视化教学, 而学生却丝毫没有感受到使用该技术教学的优点。
22.模式单一
多媒体教学从最初利用图片、标识、画图到后来使用投影机、放映机、电视机到现在以计算机、网络为基础的富媒体化, 总体的趋势越发多样化和直观化。以PPT为主, 辅以音视频, 这便是目前的地理多媒体教学模式。很多教师只会从传统的板书授课转移到多媒体上, 而没有真正利用多媒体开展新的教学方式。
(三) 设计原则
1.理论指导原则
概念可视化教学作为地理可视化教学中的一个重要分支, 其课程的实施要遵循可视化教学的相关理论, 不能盲目。一方面, 教师需要有充足的理论素养, 做到针对不同的内容结合适当的学习理论进行设计指导。
2.工具多样化原则
学科的不同内容有其特殊性, 单一的可视化工具并不能贯彻始终地发挥其作用。因此在实施概念可视化教学时, 要尽可能针对课程中内容的不同, 对课程中的不同部分, 相应使用合适的知识可视化工具。例如:在课前, 教师可布置问题, 让学生使用思维导图工具进行预习。在授课阶段, 使用PPT、视频、Flash等多种可视化工具分析疑难点。课后, 用思维导图构建知识网络, 加强学习效果。
3.内容设计合理化原则
概念可视化的教学设计虽然要务求使用多种工具, 充分实现可视化的教学效果, 但也应注意避免滥用可视化工具。概念可视化教学并不需要对全部的内容进行细致的可视化设计, 应重点抓住疑难抽象的概念进行剖析, 避免课堂过于累赘。
(四) 教学模式
中学地理是集天文、人文、地学知识于一身的学科, 具有较强的知识广度和深度, 概念可视化教学是与多媒体辅助教学的交互性、可控性、大容量性、灵活性等特点应运而生的, 这恰好也符合了中学地理学科的教学需要。[4]
基于目前信息技术环境的地理课程现状以及上述的教学设计原则, 概念可视化的教学模式可概括为“提出问题-创设情景-教师引导-自主探究-得出结论-知识构建-达成目标”环节, 具体流程如下图1。
该模式结合了信息技术、地理学科、建构主义三方面的特点, 在通过多媒体工具引导学生探究基础充分实现概念可视化教学的要求。教师通过媒体展示教学目标, 学生明确学习任务后, 学生在教师创设的教学情景下自主探究。教师在这过程中通过多媒体引导学生得出结论, 最后展示学习成果, 并参与组织学生的知识网络构建。当然, 一个好的教学模式并不是一成不变、千篇一律的, 它应可以根据实际的教学需要而作适当调整。在该宏观模式下, 还需注意以下几个具体的实施要点。
1.抽象概念的可视化
概念可视化教学, 顾名思义先要考虑从抽象、晦涩难懂的知识概念入手, 运用多媒体技术, 通过图形、动画、音频等方式结合, 将抽象概念可视化, 令其直观、易懂, 以提高教学效果。[5]教师首先要明确教学目标, 选择需要进行概念可视化设计的知识点, 然后根据整体教学流程, 选择合适的可视化表达方式进行设计与修订。具体流程如图2。
2.结合可视化工具
可视化课堂是否等于使用PPT和思维导图?这个问题困扰了很多师生。事实上, 在实际的教学中, 很多教师都是这么认为并开展相应实践的。概念可视化教学应尽可能组合使用可视化工具, 发挥各种教具的优点, 让学生更直接更多样地接触疑难概念知识。
例如:在高中地理必修一《山地的形成》这一课中, 教师就可以采取以下方法: (1) 用PPT作为板书引导, 在其中插入阿尔卑斯山、喜马拉雅山、华山、泰山、富士山的图片让学生观察不同类型山地的特点; (2) 使用Google Earth分别加载川东平行岭谷、庐山、华山和富士山图层, 动态浏览皱褶山、断块山、火山这三类山脉的实景; (3) 让学生描述这三类地貌的特征, 并试着分析其成因; (4) 用动态映像资料演示各类地貌的成因及所属地质构造类型; (5) 使用PPT结合思维导图总结皱褶山、断块山、火山三类概念知识点。
在这一教学过程中, 以PPT为平台, 穿插了二维图片、3D实景和动态视频, 并以思维导图构建概念知识网络。相较于传统的以PPT为主的授课而言, 通过组合使用可视化工具, 不仅提高了学生学习的积极性, 而且将抽象的地理概念变得直观、清晰, 便于学生分析和归纳, 有效地提高教学的科学性和综合性。[6]
3.课堂的全方位渗透
概念可视化教学的思想应贯穿整个课堂, 而不是为了实施可视化教学而去做概念可视化教学。概念可视化教学的目的在于让疑难、抽象的知识概念能够清晰、直观地展现在课堂, 让学生更轻松地接受这些知识, 并能够建立起清晰的知识网络。而在教学环节的设计上, 也要让学生明白任务目标并展开探究, 注重启发式学习。
由此可见, 概念可视化教学强调了从明确教学任务到教学过程再到知识构建的整个过程。因此, 在实施的过程中要从全局性、整体性上思考, 不应单单考虑到“课堂教学”这一部分, 还要注重课前课后的衔接。
四、结束语
本文从知识可视化与现代课堂出发, 阐述了地理概念可视化教学的概念, 对较具代表性的不同类型可视化工具进行介绍与对比, 并结合中学地理课堂展开探索。通过文献研究发现当前地理教学应用方式单一、地理课堂信息技术观念滞后、教学模式僵化的问题, 提出了概念可视化教学的设计原则和教学模式, 便于教师了解如何使用既有的信息技术进行概念可视化教学, 为今后可视化学习的发展而试水。
摘要：本文着重探讨“学习可视化”中的“概念可视化”这一微观层面。通过阐述可视化教学的理论基础、比较常用可视化工具以及分析信息技术环境下的中学地理课堂现状, 探索使用多种知识可视化工具实现中学地理概念可视化教学的方法。
关键词：概念可视化,可视化工具,地理教学
参考文献
[1]朱良学.学习可视化的意义与内涵研究[J].软件导刊 (教育技术) , 2013, (05) :86-87.
[2]钟达.知识可视化及其教学应用[D].重庆:西南大学, 2010.
[3]郭艳霞.基于思维导图的教学模式研究[D].长沙:湖南师范大学, 2011.
[4]邓珊珊.高中地理信息技术辅助教学软件设计与开发[D].广州:广州大学, 2011.
[5]黄凤春, 邹琴, 余晓峰, 等.“信号与系统”课程教学中抽象概念的可视化探索[J].计算机教育, 2009, (19) :93-96.
电子技术和信息技术的发展为学科教学带来了新的理念，教师在物理学科教学设计中，利用各种技术手段辅助物理教学，将物理实验、物理知识和规律、思维的过程以及学生的学习反馈形象地、及时地展示出来，形成可视化的教学呈现方式与物理学科教学的整合。
物理学科是一门以实验为基础的自然学科，以实验探究和逻辑推理发展学生的思维能力。许多学生都反映物理学科太抽象、难学，现行的教学和考试模式也较多地让学生关注抽象的物理知识，缺乏对实验的过程和知识获得的思维过程的关注。其实，物理学科并不是冰冷的，而是我们对物理知识抽象的呈现方式给了人这种感觉。电子技术和信息技术的发展为学科教学带来了新的理念，教师在物理学科教学设计中，利用各种技术手段将物理实验、物理知识、物理规律、思维的过程以及学生的学习反馈形象地、及时地展示出来，形成可视化的教学与物理学科教学的整合。学生借助可视化教学能直观地观察、体验、利用这些生动形象的物理实验和模型等，透过生动形象的物理现象，探索本质，形象地建立起物理知识和规律。
研究表明人脑的80%的功能都是用于处理视觉信息的。教师通过应用可视化教学策略，帮助学生减少认知负担，使学生全身心的投入到解决问题的过程中，从而培养学生成功解决问题的能力，提高和拓展学生的认知能力和创新能力。教师在进行教学设计时可以从以下几个方面入手，提高教学的可视化程度。
1物理实验的可视化策略
物理实验是物理教学中的一个重要环节，无论是教师演示实验还是学生分组实验都是花了大量的教学时间，但教学效果大多不是很理想。例如在教师在做演示实验时，大部分学生离讲台的距离太远，学生不能清晰地看到演示的操作细节、实验的过程和结果，演示实验的效果大打折扣。学生难以从全方位看清、看懂老师的实验演示过程，学生分组实验时，学生在完成实验时就很难正确地操作仪器设备，高效地完成实验。教师在教学设计时应该考虑怎样将实验的效果提高，通过什么样的手段将实验的细节变得可视化。在实验教学中，教师可以利用实物展示台、摄像头、相机甚至手机的电子设备，实现实验的细节可视化目的。例如，利用洛伦兹力演示仪观察带电粒子在磁场中的运动的实验中，演示器材离学生距离远，同时里面充有稀薄气体的玻璃罩反光特别厉害，很难看清玻璃罩中带电粒子运动路径上稀薄气体发出的辉光。实验中教师可以利用摄像头或数码相机的实时取景功能对实验进行实时展示，通过数据线连接到电脑和投影机，可以在大屏幕上看到实验的细节；利用一块不透明的遮光布就可以解决玻璃罩的反光问题，摄影头或相机在遮光布里面可以拍到非常清晰的实验效果。例如在研究的弹簧中力的瞬时性问题，可以利用相机或手机拍摄下小球在弹簧的作用下，剪断细线的瞬间，小球运动和弹簧的形变情况，在电脑上利用播放器慢速播放，将极短时间内眼睛难以观察的实验现象在屏幕上可视化，学生在慢速镜头下看到的实验效果对弹簧中的力不能瞬时突变的理解有着巨大的帮助，亲眼所见一次比别人讲许多遍的效果都要好。现在有的手机本身就带有慢动作的拍摄功能，在很多物理实验中都可以派上用场。在演示微小的实验时，可以利用数码相机的实时取景功能，在实时取景下相机的对焦点可以放大×1倍、×5倍、×10倍，微小的实验细节都可以放大可视化。随着电子技术的发展，手机、相机、电脑等电子产品基本人人都有，开发这些电子产品的教学功能，需要教师们开动脑筋和学习借鉴。
2物理情景的可视化策略
物理规律的获得和应用都离不开物理情景，能够建立的清晰的物理情景和物理模型，物理问题的解决工作已经完成了一半。高中物理中一部分物理情景来源于生活、来源于实验，这些情景是可以通过图片、视频和实验操作展示给学生。例如课本上大量的演示实验和学生实验，如验证小球下落时机械能守恒，带电粒子在磁场中的偏转，在气垫导轨上演示两滑块的几种碰撞情景等。实验教学能够调动学生学习物理的兴趣，帮助学生建立物理情景和物理模型，提高学生的物理素养和解决物理问题的能力。物理教师要开足实验课，不能因为怕麻烦，不去做实验。学生做实验和听实验是有区别的，亲身经历过的事情有些是终生难忘的。高中物理教学中还有很多物理情景因为设备，资金等客观原因无法展现给学生，教师可以借助多媒体技术和信息技术展现给学生。例如回旋加速器中带电粒子的运动情况和交变电压的周期变化情况在flash制作的动画中能够非常直观地观察到带电粒子的运动情景。卫星的发射与回收也可以观看相应的动画，帮助学生建立物理情景。几何画板是一种数形结合的工具，利用它不仅能够展示物理情景，还能反映数量关系，在小船过河的教学中，利用几何画板制作的动画能够很好地展现小船过河的三种情景。教师在教学之余，经常地收集一些与物理教学相关的动画、视频等，在需要的时候够能为物理教学服务。
3物理知识的可视化
有些学生认为高中物理知识点和公式太多，太难记忆；他们利用机械地方式背公式，孤立地学习物理知识，记忆效果较差、容易遗忘。物理是一门有着自身知识系统和方法论的学科，知识问的联系极其紧密，纵横交错、环环相扣。物理学科知识就像是一颗知识之树，有主干，有分支，有细叶。就拿力和运动的知识模块来说吧，两条处理动力学的思路是力和能量，方法分别是牛顿运动定律和动能定理，而动能定理的推导就是在牛顿第二定律和运动学公式的基础上推导出来的，可以说高中物理的动力学问题就是一个牛顿第二定律。教师教学的关键就是帮助学生建立知识间的联系，将知识形成可视化的网络及图像。教师在学科教学的设计是就应当考虑到物理知识的可视化和学科教学的整合，利用如MindMapper等思维导图软件，可以将物理知识网络化、可视化，帮助学生形成物理命题网络、物理图式等系统化的知识网络记忆结构。教师既要教授系统化的物理知识，也要教组织知识的方法——如列表、结构图、逻辑关系以及综合运用等。当学生有了一定的组织知识的经验时，完全可以由学生完成列表格或画知识结构图等组织知识的任务，并在课上交流；其他学生评判知识间的关系是否真实、清晰，及时补充。如图为学生利用知识结构图示画出的机械能的知识网络结构，将知识形成可视化的图式结构，有利于在问题解决的过程中及时地在记忆中提取相关知识。
4学习反馈的可视化
学生对物理知识的掌握的程度如何，在课堂上必须有一个及时的反馈。学生用粉笔在黑板上板演、板画是课堂七传统的教学效果的反馈方式；实物投影也可以用来展示学生的学习成果。交互式电子白板的出现，真正实现了白板与计算机、演示者与听众之间的双向互动。教师或学生直接用感应笔或手指在白板上操作（相当于传统教学中师生用粉笔在黑板上操作）：写字或调用各种软件，然后通过电磁感应反馈到计算机中并迅速通过投影仪投射到电子白板上，学生可以将解题的过程和思路，及时地展示到电子白板上。学习结果反馈的可视化，可以帮助教师迅速的调整教学的进度和难度，也可以帮助学生借鉴其他同学的学习中的得失对自己的学习进行反思。近些年信息技术在辅助教学中的发展为大规模的学生学习结果的反馈提供了可能。点阵数码笔是最近刚刚兴起的一种学习辅助工具，它通过在普通纸张上印刷一层不可见的点阵图案，简称为点阵纸：在笔的前端的高速摄像头随时捕捉笔尖的运动轨迹，同时压力传感器将压力数据传回数据处理器，最终将信息通过蓝牙或者USB线向外传输的新型书写工具。多人用点阵数码笔在纸上书写的同时，他们的书写结果会同步到电脑中，老师可以实时掌握每个人在纸上的书写内容，可以随机在大屏幕上点取任何一个学生的答题内容进行展示，突破了现有的交流模式，节约了时间，使教师在课堂上关注每一位学生的学习情况成为可能。但是点阵笔价格昂贵，给每位学生配置一支点阵笔，普通学校经济难以承受。教师还可以用一个比较经济简单的方法实现每个学生的学习结果反馈可视化：利用在同一个网络中的智能手机和电脑，利用一个叫做苹果录屏大师的小软件，可以将手机屏幕上的内容在电脑屏幕和投影上产生镜像，利用手机拍摄学生完成的成果就可以实时地展示在大屏幕上，分析学生的学习掌握情况。这种经济可行的教学辅助手段能够实现学生学习结果反馈的可视化，能够帮助教师对教学效果进行诊断，及时调整教学的策略。
远程可视化对外汉语教学平台的设计
随着中国进一步改革开放,经济持续增长,中国与世界的交往和联系日趋广泛和深入,不少国家出现了学习汉语的热潮,对汉语言教学工作要求也日趋强烈.文章通过学习者需求分析、美国专家访谈,构建远程可视化对外汉语教学平台的概念模型,设计平台的`结构与功能,并介绍此平台的特色.旨在打造符合外国人学习风格的汉语言可视化教学平台,为汉语学习的师生提供专业化的汉语言教学空间,为数字化的汉语资源提供全方位的服务.
作 者：李向农 张屹 何敏 LI Xiang-nong ZHANG Yi HE Min 作者单位：李向农,LI Xiang-nong(华中师范大学,文学院,湖北武汉,430079)张屹,何敏,ZHANG Yi,HE Min(华中师范大学,信息技术系,湖北武汉,430079)
刊 名：云南师范大学学报（对外汉语教学与研究版） 英文刊名：JOURNAL OF YUNAN NORMAL UNIVERSITY(TEACHING AND RESEARCH ON CHINESE AS A FOREIGN LANGUAGE EDITION) 年，卷(期)： 6(1) 分类号：H195 关键词：对外汉语教学 可视化平台 概念模型——听刘濯源教授《基于“思维可视化技术”的教学效能提升策略》
龙文区实验小学 郭耀梅
刘教授所研究的思维可视化高效教学体系，从思维和心理两个维度阐述了学习力对人终身发展的重要性，提出心智时代的教育，不靠记忆而靠思考，太多老师把课堂教学理解为知识教育，太多家长把享乐家教误解为快乐家教，那些无法体验生命燃烧之感的孩子们如何有梦想有力量？作为教师，是否点燃学生的绿色思维，是否触发学生的学习原动力，便决定了我们的课堂是否有效。
关注思维 提升能力
9月20日，我们有幸聆听了华东师范大学现代教育技术研究所刘濯源主任的专题报告《基于思维可视化技术的学生学习力系统发展策略》。报告中刘主任讲座风趣幽默，内容深入浅出。他先后从可视化思维的基本理念，思维导图的类型、基本画图方法等方面给我们树立了思维大于知识，过程大于结果的教学理念。如何关注知识背后的思维能力？他分别从知识层、规律层、能力层、心态层四个方面进行分析和指导。并结合不同学科对思维导图的画法从提要素、理关系、建结构三方面进行类比指导。从中让我深刻感悟到关注思维的意识，关注思维的过程，关注思维的方法才是提升学生学习能力的关键。
眉县首善镇东关小学 李荣
加强自主
探究学习
刘教授在报告中讲到我国学生现在的教育现状——“增其技而堕其心，强其识而弱其智。学生没有自己的爱好，没有自己的探究，没有自己梦想，没有学习力。”这样的现状，这样的学生不由让我想起：在花卉市场看到的一盆盆被园艺工人精雕细琢的盆景，没有自主生长的权利，只能遵循着园艺工人的意愿成长，美得太“家化” 了。其实，学生天生就喜欢自主探索，这是天性，是最重要的学习途径。然而长期以来，无论是备课还是 上课，我们总是一厢情愿去理解教材，把握教材，精心设计“教学高招”。上课时直接教学生如何做，甚至 举手代劳，更有甚者把教参中的“标准答案”一字不落地抄给学生。学生被剥夺了参与学习的机会，长期 没有了“自主学习”的权利，慢慢地他们的学习热情越来越淡漠，能力越来越差，久而久之，他们没有了 自己的思想，完全被塑造成一个个循规蹈矩，亦步亦趋跟着教师的节拍向前走的“木偶”。我想，今后应该树立以生为本，让学生会学习，会思考，充分发挥学生的主观能动性，真正做个学习的主人。
陈仓区周原镇军辉中心小学 杨利平
改变固有思维模式 构建新颖思维导图
昨天听了刘濯源教授题为《基于思维可视化技术的中小学学生学习力提升策略》的学术报告，触动很深。他说：教育追求的结果是促进儿童的全面发展；游戏注重的是过程、是快乐、是积极的参与、是不断的体验与感受。刘教授这段开场白给我留下了非常深刻的印象。刘教授报告语言简练诙谐幽默，报告形式以互动问答、体验感受为主，他与学员们一起互动，气氛活跃，脸上始终洋溢着孩童般的笑容，刘濯源教授用他的人格魅力感染着我们，使我受益匪浅。
岐山县安乐中心小学 兰文学
在行动中探索
刘老师讲的“思维可视化技术的小学生学习力系统发展策略”非常符合我们教师的教学实际，主张在教学过程中，大胆创新，进行实践，改过去满堂灌的教学方法，积极发展学生思维，切实提高教学质量。
面对课改，找准位置，做完善课改的促进者。并找准问题症结，抓住思维方法，要树立起正确的思维方法。思维不偏激不绝对，从整体方位来解决问题。
听了刘老师的报告，我深刻的感觉到，作为教师，我们的责任重大，我们要在教学中不断探索，不断发展学生的思维对每个学生负责！
千阳县水沟镇中心小学 秦晓婉
聚集思维
听了刘濯源教授的《基于思维可视化技术的中小学生学习力提升策略》，我感受颇深，纵观现在教育现状，传统的课堂教学增其技而堕其心，强起识而弱其智，而刘濯源的思维可视化教学聚焦知识，聚焦思维，依据学生的认知规律，大大提高了教学效率。感谢刘濯源教授，你的讲座不但弥补了现在教育的不足，传承了文明，而且还引领了现在教育的发展方向，我要将您的教学理念带到我的实际工作中去，为教育事业贡献力量。
麟游县丈八小学 何亚贞
更新理念
提高认识
听完刘教授的讲座，我感触很深，我们常说：“要想给学生一碗水，自己必须成为源源不断的自来水。”不再做以前的“教书匠”。要做学生的引领者、合作者和建设者。适应社会发展与人才需求。这就要求我们：
1、一定要树立终身学习的观念，给自己不断充电，消除职业倦怠。
2、随着时代不断更新自己的教学理念和教学思想，努力实践、探索，潜心摸索教学方法。
3、我们不仅要尊重我们的学生，还要与时俱进，勇于探索，敢于创新，更要具有专业化知识和技能。做一名合格的人民教师。
首先我们来看看专家对教学设计的理解。美国教育心理学家加涅在《教学设计原理》 (1988年) 中这样界定教学设计:“教学设计是一个系统化规划教学系统的过程。教学系统本身是对资源和程序作出有利于学习的安排。”我国学者乌美娜等认为:“教学系统设计是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标, 建立解决教学问题的策略方案, 试行解决方案, 评价试行结果和对方案进行修改的过程。”
我们再来看看传统的教学设计特点, 传统的教学设计主要是线性文本表达。线性文本容易让思考变得僵化, 缺乏立体思考、创造性思考和整体视角。同时, 线性的教学设计缺乏图示化表达, 容易让大脑感到“疲劳”。因此, 我们需要利用思维工具进行教学设计的重构, 改变人的思维模式。
那么, 如何借助思维工具进行可视化的教学设计呢?我认为需要从宏观、中观和微观三个层面, 以课程的视角进行教学设计, 确保教学设计的科学性和准确性。
首先是宏观层面的设计。这里的宏观层面主要是学科层面和整册教材的视角。从整个学科的层面看, 我们可以把学科内容结构化, 让学科内部元素之间的关联可视化, 便于教师从整体和宏观的视角“俯瞰”学科。如小学语文, 我们可以利用思维导图轻松地呈现语文课程所包含的核心领域, 识字教学、阅读教学、写作教学、综合性学习、口语交际等, 通过网状连线揭示各个要素之间关联。例如, 识字与阅读之间的关联是“在识字中阅读, 在阅读中识字”, 阅读与写作之间的关联是“读写互动”, 阅读与综合性学习之间的关联是“引发问题研究”等。从整册教材的角度看, 可通过对整册教材的设计, 明确单元 (或章节) 主题, 有效整合单元内容, 从宏观层面让教师明确“教什么”。
其次是中观层面的设计。这里的中观层面主要是指单元或章节层面。每册教材都是由若干单元或章节组成, 单元的主题设置不是随意的, 而是根据课程标准的要求, 聚焦于学生的语文素养培养。中观层面的教学设计需要聚焦于单元主题, 单元内的相关课文或小节的内容要围绕单元主题进行挖掘, 确保教学内容的准确性。
再次是微观层面的设计。这里的微观层面主要是指每一篇课文, 或者每一个小节。在教学设计中, 我们倡导用“逆向设计”的思路进行教学设计, 也就是教师首先要聚焦教学目标的达成, 要完成教学目标需要学生掌握哪些学科知识, 学习这些学科知识需要运用什么样的学习方式和教学方式。
通过宏观、中观、微观三个层面的教学设计, 让教师对学科教学内容、教学方式、教学组织等认识更清楚, 让教学实践的路径变得更为清晰, 这样可以有效指导教师开展教学。
关键词：高等数学；可视化教学案例；数学软件
中图分类号：G642 文献标识码：B 文章编号：1002-7661（2015）09-316-01
高等数学是高等学校理工科学生最重要的基础课程之一，它一方面为学习后续课程和现代化科技知识提供必要的教学工具，另一方面也是对学生抽象思维能力、逻辑推理能力、运算能力、分析和解决实际问题能力进行综合培养的关键课程。因此，高等数学的教学显得尤为重要。
传统的教学模式是教师在课堂上讲，用粉笔在黑板上进行演算和推导，学生在底下听课作笔记。这种教学模式，加上高等数学这门课的枯燥、抽象，使得许多学生学习积极性不高，主观能动性不强。课堂教学的单一化、程式化已经成为启发学生思维、培养学生素质的绊脚石。因此，如何优化教学模式、提高教学效率成为摆在广大教育工作者面前的课题。随着数学软件技术的发展，可视化教学成为提高高等数学教学效率的一条有效途径，通过在课堂教学中构建可视化的教学案例，让数学思维和理论“可视化”，从而加深对概念和理论的理解，增强应用理论解决问题的能力，增强教学和学习效果。
一、可视化教学案例
1、函数的极限
重要极限之一 是高等数学的重要内容，其证明过程相对复杂，许多学生仅仅从理性上认识其证明过程。但利用matlab作出其函数图像（如图1），就可以让学生更加深入直观地了解这个极限的趋近过程。
2、函数的渐近线
函数的渐近线的求法是转化为求函数的极限，但对于这个过程，学生单凭抽象思维理解较困难。但如果给出这复杂函数曲线的直观图形，学生就可以很直观的看出函数的渐近线。例如，利用matlab，分别给出了函数 和 的图像在图1和图2中，由此清楚地看到函数的渐近线如图中直线所示。
3、曲面作图
在学习空间解析几何时，由于其抽象性、复杂性，很多学生学习起来比较困难。尤其对一些曲面作图，感到很吃力。教师上课时，画的图有时也可能立体感不强，导致学生理解起来比较困难。此时，借助于数学软件，可以非常直观、立体地展现曲线曲面，让学生更具体、更形象地了解这些曲线曲面。比如，在学习空间直线和曲面的参数方程时，根据理论知识，由空间直线 绕 轴旋转一周时，得到一个单叶双曲面 。但对此过程，大部分学生觉得很困惑，一条直线绕轴旋转一周怎么会得到一个单叶双曲面呢。此时，可以利用matlab将此曲面画出，如图3所示，再联系到前面讲到用截痕法分析单叶双曲面的截痕刚好有两条直线，由此就可以让学生解开困惑。
二、结束语
通过借助数学软件，设计的几个可视化教学案例，可以在教學过程中直观、形象地将抽象的数学概念和理论展现出来，从而在一定程度上起到增强教学和学习效果的作用。但也要注意到借助于数学软件的可视化教学只是实施高等数学教学的一种手段，不能丢掉高等数学最精彩的部分，演算和推导。因此，在高等数学的教学中，一方面，传统的黑板板书教学模式不能丢，另一方面，要结合其它一些有效的教学手段（如可视化教学）来取得更好的教学效果。
参考文献：
[1] 杜 莹.高等数学教育的现状及改革分析[J].科教导刊，2014.83：82-83.
[2] 刘雄伟 李建平 王 晓.高等数学可视化实验教学案例的研究与实现 [J].中国教育技术装备：2012.30：114-116.
[3] 张 萸 张敬华.Matlab动画演示教学 [J]. 福建电脑：2008（6）：212.
[4] 孙 欣 冯 艳 吴志丹 王 涛.Matlab软件可视化效果在大学数学中的应用[J].沈阳师范大学学报：自然科学版，2014（4）：549-552.
答：
我在教学中经常用过Microsoft PowerPoint制作教学课件，因为分析教学目标主要是让学生从中得到知识。PowerPoint是制作和演示幻灯片的软件，能够制作出集文字、图形、图像、声音以及视频剪辑等多媒体元素于一体的演示文稿，把自己所要表达的信息组织在一组图文并茂的画面中，用于介绍、展示自己的教学成果。用户不仅在投影仪或者计算机上进行演示，也可以将演示文稿打印出来，制作成胶片，以便应用到更广泛的领域中。
Microsoft
PowerPoint应用于教学的优势： 第一，PowerPoint简单易学，许多媒体制作工具软件如authorware软件、flash软件等开发出来的课件质量较高，但学习制作难度大，繁琐，不易掌握；
第二，支持的媒体类型也比较多，利用PowerPoint能开发出兼具文字、图像、声音、动画等特点的媒体演示型课件；
第三，能满足一般的课堂教学需求。
2、除了用来辅助教学目标分析，你认为知识可视化工具还可以支持哪些教学活动？张开想象的翅膀吧，看谁想到的多。
答： 我认为可以用于如下活动：
（1）语文课堂上老师通过一张“某某课思维导图”的解释，让学生复述课文梗概，了解课文脉络，看着图像理清课文内容，是大有益处的。
（2）小学科学实验课活动中的预测，观察活动中的记录等等。
（3）在数学课上对复杂难以理解的教学重难点等应用图解的方式，解析、传达和建构复杂的知识，辅助教学。
（4）思维导图可以应用在笔记、写作、讨论、会议、设计等方面。
重点介绍了智能可视化的各种形式和内容,包括研讨信息统计可视化、关注水平及其状态可视化、共识水平及其状态可视化、共识分析可视化、共识变化预测与建议可视化等,并最终在ECBAR系统中实现了其功能.
作 者：张兴学 黄继鸿 张朋柱 ZHANG Xing-xue HUANG Ji-hong ZHANG Peng-zhu 作者单位：张兴学,张朋柱,ZHANG Xing-xue,ZHANG Peng-zhu(上海交通大学,安泰管理学院,上海,52)
黄继鸿,HUANG Ji-hong(杭州电子科技大学,管理学院,杭州,310018)
关键词：《建筑功能材料》；授课方法；教学实践
中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2014）49-0169-02
土木工程材料（即建筑材料）是指修建房屋、道路、铁路、桥梁、隧道、市政工程等所用的材料，也是土木工程的物质基础。发展功能建材，大力开发和推广应用新技术、新品种，带动建材行业整体素质的提高，是从根本上促进建材和建筑业现代化的重要措施。
现阶段笔者所在学校西安建筑科技大学“材料科学与工程”专业下设三个专业方向——材料科学、材料工程及材料应用，其中材料应用主要围绕建筑材料的生产、应用及销售来展开教学。材料应用方向的主干专业课《建筑结构材料》、《混凝土学》的教学大纲，要求学生重点掌握各类传统建筑材料（混凝土、钢材、普通烧结砖等）的技术性质及其选用原则，教材内容虽涉及部分建筑功能材料的知识点，但受学时限制，课堂上难以向学生系统讲授国内外不断涌现的品种繁多、性能优异的建筑材料的性能特点及其选用原则，造成学生掌握的建筑材料知识落后于工程应用实际，不能适应社会对毕业大学生知识结构的要求。
现在材料应用专业方向的学生，包括材料科学和材料工程专业的许多学生，其就业单位多为中铁、中建，岗位多为预拌混凝土搅拌站及重大工程的施工现场等，这些岗位都需要对建筑材料有相关的知识。为了使同学经过大学阶段的学习与训练后能够胜任上述相关岗位的工作，展现与发挥自己的聪明才智，在大学阶段对该课程进行系统地学习就显得非常有必要了。
为此，笔者所在学校于2014年增设《建筑功能材料》课程，期望经过该课程的讲授，让学生掌握生产配制、组成、性能、应用、质量控制与检验等知识，能阐述各类建筑功能材料的技术性能与内部组成结构之间的关系及其变化规律，注重基本理论与工程实际的结合，进而正确地选择和使用各类建筑功能材料。
一、《建筑功能材料》的授课内容
许多高校的材料科学与工程、建筑学、土木工程、工程管理等专业均开设了此课程，但授课内容均有不同。结合本专业及学生的就业特点，该课程的内容设置为：建筑保温隔热材料、建筑防水材料、建筑防火材料、建筑隔（吸）声材料、建筑光学及装饰材料、建筑维护材料、建筑加固和修复材料、建筑耐磨材料、建筑防腐材料等九大类建筑功能材料。
《建筑功能材料》课程作为本专业学生的专业课，课时量并不大，共计32个学时，平均到九大类建筑功能材料中，每种建筑功能材料需讲3～4个学时。而每种建筑功能材料里面品种繁多，如何在3～4个学时里既重点突出，又能让学生掌握，是需要好好考虑的。
以“建筑光学及装饰材料”为例，讲授内容包括玻璃、陶瓷、内墙涂料、木漆、纸面石膏板、地板及各种复合板等材料。这一大类材料要给学生教授清楚，需讲授每种功能材料的组成、性能、应用、检验等知识，3～4个学时是远远不够的。如何在少学时的情况下讲清楚，授课内容就显得尤为重要了。结合学生将来的工作性质和岗位，举例如下三类建筑功能材料的授课内容。
1.建筑保温隔热材料。保温隔热材料的种类较多，重点教授膨胀珍珠岩制品、微孔硅酸钙制品、聚苯乙烯泡沫塑料制品的生产工艺、性能指标及工程应用；胶粉聚苯颗粒保温涂料的生产工艺，保温体系的性能指标，保温体系的构造及施工工艺。
通过这些内容的学习，使学生掌握内外保温系统的区别与联系，保溫、隔热材料的内部组成与热传递之间的关系。理解保温、隔热材料的热传递（导热性能）与保温、隔热效果的相互关系；了解建筑保温、隔热体系构造及施工工艺。
2.建筑防水材料。建筑防水材料大致分为防水卷材、防水涂料、密封材料和刚性防水材料等，此部分内容主要讲授这几类防水材料及其常见品种的组成、性能特点及应用。如改性沥青防水卷材、高分子防水卷材的主要性能指标、施工工艺及工程应用；改性沥青防水涂料、聚氨酯防水涂料的组成、主要性能指标、施工工艺及工程应用；硅酮密封胶、遇水膨胀止水条、橡胶止水带的主要性能指标及工程应用。
通过这些内容的学习，使学生掌握各种防水材料的使用性能和使用环境；了解防水、密封材料的组成，各种防水材料的技术指标和检验方法规范；能根据具体使用条件合理选材。
3.建筑光学及装饰材料。这部分内容是这门课的一个难点和重点，品种多，知识点多，重点讲授装饰材料的基本要求及选用概述。
通过本部分的学习使学生掌握建筑装饰陶瓷（釉面砖、墙地砖、陶瓷锦砖等）、建筑装饰石材（大理石、花岗岩等）、装饰砂浆/混凝土、装饰木材的种类、性能及选用。重点在于装饰材料的组成、结构和性能之间的关系；难点在于装饰材料的绝热、防火、防潮、吸声、隔音的辅助效果及老化。
二、《建筑功能材料》的授课方法
考虑到《建筑功能材料》中涉及到的各种材料及施工，如采用文字来描述则难以理解和接受。为此，笔者在备课的时候，采用了多种可视化的途径，即采用照片、动画和录像等来辅助讲解内容。
在授课过程中，各部分均使用了照片。如讲授玻璃时，有中空玻璃和真空玻璃，这两种玻璃是我们日常生活中常遇到的，可我们却不一定分得清楚，因此以照片为例，见图1所示。
由照片学生就很容易地分清楚并记住了这两种玻璃之间的区别：真空节能玻璃包括上层玻璃板和下层玻璃板。上层玻璃板和下层玻璃板的四周设封边玻璃体，两层玻璃中间为真空腔；真空玻璃中心部位传热由辐射传热和支撑物传热构成，其中忽略了残余气体传热。而中空玻璃则由气体传热和辐射传热构成，两片或两片以上的玻璃组合，玻璃与玻璃之间保持一定的间隔，间隔中是干燥的空气，周边用密封材料包裹。而且从图1上还可以看出，中空玻璃不能切割，真空玻璃不需后期做中空或夹胶工序，可直接安装在门窗或幕墙上。
在一些重要环节的讲授过程中，还采用了动画和录像。如强化地板是现在室内装修常用的一种装饰木材，但质量相差很大，如何正确地选择很重要，可以给学生放动画，动画上有一个动画人物在解说，判定以下三个方面：一是用砂纸打磨看耐磨性，二是看拼接效果是否完好（不能有缝隙、偏角等），三是闻一下是否有刺激性气味（主要是甲醛不能超标），这三个方面都很好，就表明是合格的强化地板。
通过以上种种的可视化的教学方式，学生很直接的记住了而且记忆深刻，有助于知识点的学习。
三、《建筑功能材料》的考核方式
该课程的知识点多，上课学时短，再加上此课程被安排在大四上学期进行，这个时期很多学生面临找工作的问题，很多教师对于此阶段上课深有体会，上课不太容易。对于以何种方式对学生进行考核，经过授课教师的讨论，决定考试以开卷的方式进行，再加上一次讨论课和每位学生一次上台演讲的方式进行（内容必须是与建筑功能材料相关的，而且教师要提问），这些都是计算到成绩当中的。采用这种弹性的考试方式，有利于学生对课程的掌握。
四、《建筑功能材料》的授课效果
在2013年《建筑功能材料》课程讲授完毕之后，采用调查问卷的形式对该课程进行了反馈，根据问卷调查结果，同学们结合认识实习和生产实习在建筑施工现场的所见所闻，对该课程的教学作了以下评价。
1.该课程讲授的知识点易于理解，并有利于用来分析工程实际问题。
2.教学内容贴近实际应用，利于学生将来在工作岗位上发挥自己的才能。
3.采用的可视化教学模式，利用了照片、动画及录像片段直观、易于理解和消化的特点，提高了学生的学习兴趣，使教学目的更容易实现。
《建筑功能材料》课程内容紧扣各种建筑功能材料的最新发展，采用易于知识理解和吸收的可视化教学模式，将建筑功能材料的特点、应用及检验进行了重点讲解，不仅收到了较好的教学效果，而且对学生的就业和将来的工作也有很好的影响。
参考文献：
[1]马保国，刘军.建筑功能材料[M].武汉理工大学出版社，2004.
