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[摘 要]智慧课堂是指在信息与通信技术支持下，将技术融入课堂教学中，改变传统的教学方式，构建具有教学展现力、学习洞察力、课堂调和力的课堂教学环境，从而有效促进智慧能力培养的新型课堂。智慧课堂的构建是实现智慧教育的最重要的组成部分，智慧教育要通过构建智慧课堂来完成技术与教育的双向融合，从而培养学生的智慧能力。
[关键词]高中地理；智慧课堂；智慧教育；信息与通信技术；气旋
《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010-2020年）》中强调：“信息技术对教育发展具有革命性影响。”该纲要反映了信息技术在新的教育改革中的重要地位。在我国《2016年教育信息化工作重点》中明确提出：加强教育信息化统筹部署；推进教育信息化基础支撑能力建设；丰富数字教育资源，推进信息化教学应用；扩大网络学习空间应用覆盖面；完善教育资源云服务体系，提升资源服务能力。从以上可以看出，无论是国家的长远目标，还是阶段性目标，信息技术与教育如何有机整合都是未来教育的重要研究内容。课堂是教育教学的主阵地，如何利用先进的信息技术构建智慧课堂，教学方法是否改善关系到新的教育改革的成败。
一、智慧课堂的概念
智慧课堂的构建是实现智慧教育的最重要的组成部分，智慧教育要通过构建智慧课堂来完成技术与教育的双向融合从而培养学生的智慧能力。虽然我国在近些年不断在教育教学方面尝试做出改革，但是仍然没有摆脱教育的根本问题，也就是教育创新的问题。信息技术走进教学课堂已经很多年了，课堂中存在的最本质的问题仍然没有消除，课堂形式仍以“知识立意课堂”为主，在此背景下智慧课堂的构建显得尤为重要。
对于智慧课堂概念的界定，国内外的文献中尚没有统一的论述。智慧课堂由智慧教育衍生而来。台湾教学研发专家吴权威教授认为智慧教育是指以应用ICT（Information and Communications Technology）即信息与通信技术促进教育革新与发展为宗旨，以发展智慧学校为基础，以发展智慧学区为愿景，以应用ICT为辅助，打造充满智慧的教育环境，应用现代化的教育理念，发展以学生为中心的教育理想，实现适性扬才、公平均质的境界。基于智慧教育的视角，笔者将智慧课堂定义为：在信息与通信技术支持下，将技术融入课堂教学中，改变传统的教学方式，构建具有教学展现力、学习洞察力、课堂调和力的课堂教学环境，从而有效促进智慧能力培养的新型课堂。
二、高中地理智慧课堂的构建案例
（一）学习内容
以人教版高中地理必修一第二章第三节《常见天气系统》之“气旋”为例，构建基于3D打印技术、互联网、翻转课堂的智慧课堂，不仅要让学生了解气旋的概念、气流场和气压场的关系，还要让学生学会应用气压场图分析天气、了解自然地理学的学习方法。该部分知识学习的难点在于学生对形象事物和抽象概念的相互转换，学习内容较多，对刚刚进入高一的学生来说确实是一个不小的挑战。
（二）学习者特征
学生经过一个月的高中学习生活，具备了一定的地理学习方法以及分析地理问题的能力，能够运用一些基本的地理原理来解释常见的地理现象，但是本节课涉及的气压场、空气流场以及时空维度等内容很抽象，因此教师需要充分利用信息技术等手段在课前和学生共同开发教学资源，将这些教学资源应用于本节课的教学当中，提升学生的直接和间接体验，便于知识的建构。
（三）教学目标
1.知识与技能。使学生理解大气运动的主要形式——气旋的形成、气流特征和天气特点，掌握简易天气图及分析对应的天气情况；能够判读、绘制气旋的示意图；学会识读简易天气图；了解台风气象灾害发生的原因及危害。
2.过程与方法。通过3D打印模型演示、学生实验模拟及微课，让学生尝试运用实验法和对比分析法，分析气旋的形成原理及天气特点。
3.情感态度价值观。通过气旋的学习，了解其对天气的影响，认识地理要素间的辩证关系；通过地理实验操作，培养学生理论联系实际的能力，培养学生的地理素养和学习地理的兴趣。
（四）教学重难点
1.教学重点。气旋的形成、气流特征和天气特点。
2.教学难点。南北半球气旋的气流状况与差异，天气图的判读。
（五）教学过程设计
1.课前准备。在互联网上找到大量的关于制造大气上升和气流旋转的地理实验，将实验的视频传到班级的QQ群，通过实验启发学生利用简易手段制作地理实验（确保实验的易操作性和安全性），并将实验录成视频供全体师生筛选；录制关于台风原理的微课，准备课上使用；利用3DMAX软件制作气旋立体图形，并使用3D打印机打印气旋的模型（如图1）；利用地理信息系统软件ARCGIS制作动态卫星云图。
图1 3D打印气旋模型
图2 动态卫星云图
2.新课导入。
教师活动：借助地理信息系统软件ARCGIS制作动态卫星云图（如图2），通过展示太平洋8-11月份的云系的运动状态，让学生观察云的运动状态，引出气旋的概念。
学生活动：根据教师的引导，观察动态云图，积极思考运动规律。
设计意图：通过教师展示动态云圖的过程，激起学生学习气旋的兴趣。
3.气旋的概念及成因。
教师活动：教师通过气旋的3D打印模型，让学生尝试总结气旋的气流运动状态；展示气旋的概念，设置问题情境，问题是“低压系统的形成原因”和“在低压系统中气流的运动情况”。为了解决上述两个问题，让学生通过幻灯片展示课下自己设计的两组实验，第一组实验是通过羽毛受热上升实验（如图3），用电子气压计测量气压的变化（如图4），进而得出低压系统的形成过程。第二组实验是用水槽流水模拟空气涡旋的形成（如图5）。引导学生掌握地理原理，让学生学会在气压场图中画出气流的运动情况，并分析气旋这种天气系统是如何影响天气的。 学生活动：观察气旋模型，形成直观印象，参与同学们展示的实验过程，完成老师布置的学习任务。
设计意图：用3D打印模型和地理实验这种直观教学法来理解抽象的地理概念和地理原因，提高学习的效率，也可以通过实验法让学生了解科学探索的过程，由表及里地理解气旋这种天气系统的形成原因及对天气的影响，进而了解自然地理学的研究方法。
4.台风的危害及防御措施。
教师活动：让学生观看关于台风的微课，通过微课视频学习台风的原理，并通过小组合作学习的方式，探究台風的防御措施。
学生活动：观看微课，分组探究教师布置的问题，小组派代表进行陈述发言。
设计意图：采用微课这种新的授课方式讲解台风的原理、危害及防御措施，激发学生的学习兴趣和学习热情，将学生所学知识与生活实际相联系，提高知识学习的实效性，让学生真正学到有用的知识。
5.课后作业。
教师活动：引导学生完成教师布置的与课程内容相关的练习题，并让学生通过QQ群下载教师录制的关于反气旋的微课，让学生自主完成反气旋的学习。
学生活动：学生自主进行反气旋微课的学习，将学习中遇到的问题通过QQ群反馈给教师。
设计意图：通过翻转课堂营造让学生主动学习的学习环境，提高学生自主学习的兴趣与能力。
（六）课后反思
在课堂教学设计中信息技术很好地起到了辅助教学的作用，让地理知识更形象直观，也让地理教学更生活化、趣味化、图像化、活动化以及多元化，更能激起学生的学习兴趣。利用互联网的交互、开放以及拥有大信息量的优势，培养了学生自主创新和探索的科学精神。
随着信息技术的不断进步，教育在硬件、软件和环境建设等方面取得了卓越的进步，为高中地理智慧课堂的构建带来了新的发展契机，但是如何将信息技术与课堂教学恰当正确地融合还存在诸多问题。在当前智慧教育理念的指引下构建有效高中地理智慧课堂有利于培养学生的地理核心素养，也有利于创新课堂教学模式。本文以笔者“省培计划”展示课为案例，尝试构建智慧地理课堂。在课堂上应用互联网、翻转课堂、3D打印等方式从根本上实现教学方式方法的创新、教学资源的共享和教学环境的变革。由于受技术、资源等方面的限制，这样的课堂模式还不能全面应用到高中地理的每一节课中，智慧课堂的构建与实际应用还有很远的路要走。
[关键词]高中地理；智慧课堂；智慧教育；信息与通信技术；气旋
《国家中长期教育改革与发展规划纲要（2010-2020年）》中强调：“信息技术对教育发展具有革命性影响。”该纲要反映了信息技术在新的教育改革中的重要地位。在我国《2016年教育信息化工作重点》中明确提出：加强教育信息化统筹部署；推进教育信息化基础支撑能力建设；丰富数字教育资源，推进信息化教学应用；扩大网络学习空间应用覆盖面；完善教育资源云服务体系，提升资源服务能力。从以上可以看出，无论是国家的长远目标，还是阶段性目标，信息技术与教育如何有机整合都是未来教育的重要研究内容。课堂是教育教学的主阵地，如何利用先进的信息技术构建智慧课堂，教学方法是否改善关系到新的教育改革的成败。
一、智慧课堂的概念
智慧课堂的构建是实现智慧教育的最重要的组成部分，智慧教育要通过构建智慧课堂来完成技术与教育的双向融合从而培养学生的智慧能力。虽然我国在近些年不断在教育教学方面尝试做出改革，但是仍然没有摆脱教育的根本问题，也就是教育创新的问题。信息技术走进教学课堂已经很多年了，课堂中存在的最本质的问题仍然没有消除，课堂形式仍以“知识立意课堂”为主，在此背景下智慧课堂的构建显得尤为重要。
对于智慧课堂概念的界定，国内外的文献中尚没有统一的论述。智慧课堂由智慧教育衍生而来。台湾教学研发专家吴权威教授认为智慧教育是指以应用ICT（Information and Communications Technology）即信息与通信技术促进教育革新与发展为宗旨，以发展智慧学校为基础，以发展智慧学区为愿景，以应用ICT为辅助，打造充满智慧的教育环境，应用现代化的教育理念，发展以学生为中心的教育理想，实现适性扬才、公平均质的境界。基于智慧教育的视角，笔者将智慧课堂定义为：在信息与通信技术支持下，将技术融入课堂教学中，改变传统的教学方式，构建具有教学展现力、学习洞察力、课堂调和力的课堂教学环境，从而有效促进智慧能力培养的新型课堂。
二、高中地理智慧课堂的构建案例
（一）学习内容
以人教版高中地理必修一第二章第三节《常见天气系统》之“气旋”为例，构建基于3D打印技术、互联网、翻转课堂的智慧课堂，不仅要让学生了解气旋的概念、气流场和气压场的关系，还要让学生学会应用气压场图分析天气、了解自然地理学的学习方法。该部分知识学习的难点在于学生对形象事物和抽象概念的相互转换，学习内容较多，对刚刚进入高一的学生来说确实是一个不小的挑战。
（二）学习者特征
学生经过一个月的高中学习生活，具备了一定的地理学习方法以及分析地理问题的能力，能够运用一些基本的地理原理来解释常见的地理现象，但是本节课涉及的气压场、空气流场以及时空维度等内容很抽象，因此教师需要充分利用信息技术等手段在课前和学生共同开发教学资源，将这些教学资源应用于本节课的教学当中，提升学生的直接和间接体验，便于知识的建构。
（三）教学目标
1.知识与技能。使学生理解大气运动的主要形式——气旋的形成、气流特征和天气特点，掌握简易天气图及分析对应的天气情况；能够判读、绘制气旋的示意图；学会识读简易天气图；了解台风气象灾害发生的原因及危害。
2.过程与方法。通过3D打印模型演示、学生实验模拟及微课，让学生尝试运用实验法和对比分析法，分析气旋的形成原理及天气特点。
3.情感态度价值观。通过气旋的学习，了解其对天气的影响，认识地理要素间的辩证关系；通过地理实验操作，培养学生理论联系实际的能力，培养学生的地理素养和学习地理的兴趣。
（四）教学重难点
1.教学重点。气旋的形成、气流特征和天气特点。
2.教学难点。南北半球气旋的气流状况与差异，天气图的判读。
（五）教学过程设计
1.课前准备。在互联网上找到大量的关于制造大气上升和气流旋转的地理实验，将实验的视频传到班级的QQ群，通过实验启发学生利用简易手段制作地理实验（确保实验的易操作性和安全性），并将实验录成视频供全体师生筛选；录制关于台风原理的微课，准备课上使用；利用3DMAX软件制作气旋立体图形，并使用3D打印机打印气旋的模型（如图1）；利用地理信息系统软件ARCGIS制作动态卫星云图。
图1 3D打印气旋模型
图2 动态卫星云图
2.新课导入。
教师活动：借助地理信息系统软件ARCGIS制作动态卫星云图（如图2），通过展示太平洋8-11月份的云系的运动状态，让学生观察云的运动状态，引出气旋的概念。
学生活动：根据教师的引导，观察动态云图，积极思考运动规律。
设计意图：通过教师展示动态云圖的过程，激起学生学习气旋的兴趣。
3.气旋的概念及成因。
教师活动：教师通过气旋的3D打印模型，让学生尝试总结气旋的气流运动状态；展示气旋的概念，设置问题情境，问题是“低压系统的形成原因”和“在低压系统中气流的运动情况”。为了解决上述两个问题，让学生通过幻灯片展示课下自己设计的两组实验，第一组实验是通过羽毛受热上升实验（如图3），用电子气压计测量气压的变化（如图4），进而得出低压系统的形成过程。第二组实验是用水槽流水模拟空气涡旋的形成（如图5）。引导学生掌握地理原理，让学生学会在气压场图中画出气流的运动情况，并分析气旋这种天气系统是如何影响天气的。 学生活动：观察气旋模型，形成直观印象，参与同学们展示的实验过程，完成老师布置的学习任务。
设计意图：用3D打印模型和地理实验这种直观教学法来理解抽象的地理概念和地理原因，提高学习的效率，也可以通过实验法让学生了解科学探索的过程，由表及里地理解气旋这种天气系统的形成原因及对天气的影响，进而了解自然地理学的研究方法。
4.台风的危害及防御措施。
教师活动：让学生观看关于台风的微课，通过微课视频学习台风的原理，并通过小组合作学习的方式，探究台風的防御措施。
学生活动：观看微课，分组探究教师布置的问题，小组派代表进行陈述发言。
设计意图：采用微课这种新的授课方式讲解台风的原理、危害及防御措施，激发学生的学习兴趣和学习热情，将学生所学知识与生活实际相联系，提高知识学习的实效性，让学生真正学到有用的知识。
5.课后作业。
教师活动：引导学生完成教师布置的与课程内容相关的练习题，并让学生通过QQ群下载教师录制的关于反气旋的微课，让学生自主完成反气旋的学习。
学生活动：学生自主进行反气旋微课的学习，将学习中遇到的问题通过QQ群反馈给教师。
设计意图：通过翻转课堂营造让学生主动学习的学习环境，提高学生自主学习的兴趣与能力。
（六）课后反思
在课堂教学设计中信息技术很好地起到了辅助教学的作用，让地理知识更形象直观，也让地理教学更生活化、趣味化、图像化、活动化以及多元化，更能激起学生的学习兴趣。利用互联网的交互、开放以及拥有大信息量的优势，培养了学生自主创新和探索的科学精神。
随着信息技术的不断进步，教育在硬件、软件和环境建设等方面取得了卓越的进步，为高中地理智慧课堂的构建带来了新的发展契机，但是如何将信息技术与课堂教学恰当正确地融合还存在诸多问题。在当前智慧教育理念的指引下构建有效高中地理智慧课堂有利于培养学生的地理核心素养，也有利于创新课堂教学模式。本文以笔者“省培计划”展示课为案例，尝试构建智慧地理课堂。在课堂上应用互联网、翻转课堂、3D打印等方式从根本上实现教学方式方法的创新、教学资源的共享和教学环境的变革。由于受技术、资源等方面的限制，这样的课堂模式还不能全面应用到高中地理的每一节课中，智慧课堂的构建与实际应用还有很远的路要走。