Google Earth在中學(xué)地理課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究
——以“長江”為例

張雪松鐘小輝李家清鄭 昕

1．華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院（430079） 2．深圳市龍崗區(qū)福安學(xué)校 （518172）

Google Earth在中學(xué)地理課堂教學(xué)中的應(yīng)用研究
——以“長江”為例

張雪松1鐘小輝2李家清1鄭 昕1

1．華中師范大學(xué)城市與環(huán)境科學(xué)學(xué)院（430079） 2．深圳市龍崗區(qū)福安學(xué)校 （518172）

一、Google Earth功能簡介

Google Earth是一款虛擬地球的軟件，以三維地球的形式把大量的衛(wèi)星照片、航拍照片和三維圖像組織在一起，實(shí)現(xiàn)從全新的角度來瀏覽地球，就象一個(gè)立體的地球儀，通過鼠標(biāo)轉(zhuǎn)動(dòng)地球縮放視野，大到海陸山川的分布，小到城市街道上的汽車都可以盡收眼底。它具有強(qiáng)大地圖搜索功能，可以在地圖上搜索任何一塊區(qū)域，并對(duì)該區(qū)域范圍按需求進(jìn)行放大和縮小；能夠隨意調(diào)整觀看的高度、方向和傾角，從大視野到小范圍，獲取該地區(qū)的地理信息。

隨著Google Earth軟件版本的不斷升級(jí)，其功能也日益豐富，與地理教學(xué)相關(guān)的功能有：①強(qiáng)大的地圖瀏覽與地點(diǎn)搜索功能，能夠檢索并在視窗中切換到要查詢的位置，分層顯示地理信息，如國界、河流、道路等與地理教學(xué)密切相關(guān)的內(nèi)容，以及賓館、學(xué)校等與日常生活相關(guān)的信息；②創(chuàng)建并編輯地標(biāo)，以便查看或共享已搜索的地點(diǎn)；③ 繪制路徑與多邊形，從而可以在視窗中定制自己感興趣的地理線路或區(qū)域范圍；④顯示三維地形，可以瀏覽許多重要山脈的三維模擬地形，如美國大峽谷、珠穆朗瑪峰等；⑤可以顯示全球的經(jīng)緯網(wǎng)，從而使得經(jīng)緯網(wǎng)的概念變得淺顯易懂, 有利于中學(xué)生掌握經(jīng)緯網(wǎng)的本質(zhì)與規(guī)律；⑥可以瀏覽星空圖，觀看月相變化以及各個(gè)星座；⑦顯示陽光功能，可以用它觀看晝夜交替、極晝極夜現(xiàn)象以及虛擬的日出日落現(xiàn)象；⑧呈現(xiàn)不同海域的海底地形、海域的溫度、風(fēng)速、壓強(qiáng)等信息，顯示云層和天氣狀況；⑨測量兩點(diǎn)間直線距離或路徑長度，量算某區(qū)域面積；⑩定制瀏覽與模擬飛行，可從一個(gè)地點(diǎn)飛往另一個(gè)地點(diǎn)、查看地形以及觀看期望的內(nèi)容，并可添加音頻。

Google Earth的功能雖然強(qiáng)大，但使用非常簡單。Google Earth主要操作均可通過鼠標(biāo)的拖放與滾動(dòng)來完成, 不需要用戶做太多的設(shè)置，同時(shí)能保存諸如點(diǎn)、線、圖像、多邊形、多媒體或三維模型等用KML或者KMZ標(biāo)記的地理信息[1-2]。其中，KML是 Keyhole 標(biāo)記語言（Keyhole Markup Language）的縮寫，是一種采用XML語法與格式的語言，用于描述和保存地理信息（如點(diǎn)、線、圖像、多邊形和模型等）。它與HTML一樣使用包含名稱、屬性的標(biāo)簽（tag）來確定顯示方式，借助KML可以與其他Google Earth用戶共享地標(biāo)信息；KMZ文件是壓縮過的KML文件，不僅能包含KML文本，還能包含其它類型的文件，如地標(biāo)中鏈接的本地圖片。

二、Google Earth在中學(xué)地理課堂教學(xué)中的應(yīng)用方法與過程

地理課堂教學(xué)的基礎(chǔ)是地理課堂設(shè)計(jì)。地理課程設(shè)計(jì)是運(yùn)用現(xiàn)代教學(xué)設(shè)計(jì)理論和方法，系統(tǒng)規(guī)劃地理教學(xué)活動(dòng)的過程，教學(xué)媒體是其重要的組成那個(gè)部分[3]。傳統(tǒng)的多媒體教學(xué)平臺(tái)，如PPT、Authorware、Flash等，雖然也可以把多媒體教學(xué)素材集成在一起，但它們都沒有地理學(xué)科自己的特色。與其相比，Google Earth最大的特點(diǎn)是基于位置服務(wù)，具有顯著的地理特色，有利于學(xué)生建立地理空間概念，培養(yǎng)地理思維[4]。

這一特點(diǎn)使它在中學(xué)地理教學(xué)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢，教師可將Google Earth大量應(yīng)用于自然地理、人文地理相關(guān)的教學(xué)內(nèi)容中。以人教版地理教材為例，在高中地理必修一的行星地球、地表形態(tài)的塑造、自然地理環(huán)境的整體性與差異性，與必修二的城市與城市化、交通運(yùn)輸布局及其影響，以及必修三的“區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展”等教學(xué)內(nèi)容，都很適合用Google Earth輔助教學(xué)，動(dòng)態(tài)展現(xiàn)地理空間現(xiàn)象。對(duì)于初中地理中的地球和地圖、陸地和海洋、居民與聚落、區(qū)域與國家、自然環(huán)境與自然資源、中國的地理差異、省級(jí)區(qū)域與省內(nèi)區(qū)域等教學(xué)內(nèi)容，教師借助Google Earth教學(xué)，能夠容易地把抽象生硬的地理知識(shí)講得更加生動(dòng)具體，極大提高初中生的地理學(xué)習(xí)興趣，進(jìn)而提高教學(xué)效率。不僅如此，新版本的Google Earth還增加了許多有關(guān)環(huán)境意識(shí)的題材，如在“人類活動(dòng)層”中，可以展示人類活動(dòng)對(duì)海洋影響的空間分布差異性；對(duì)比不同時(shí)間衛(wèi)星地圖，發(fā)現(xiàn)自然災(zāi)害對(duì)人類生活的影響，以及人類活動(dòng)對(duì)自然生態(tài)環(huán)境的影響；根據(jù)圖片庫中地震帶分布了解全球板塊構(gòu)造，并了解地震對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆畹挠绊憽?/p>

Google Earth輔助課堂教學(xué)設(shè)計(jì)主要包括教案設(shè)計(jì)、Google Earth輔助教學(xué)的課堂設(shè)計(jì)開發(fā)和課堂反饋習(xí)題。地理課堂設(shè)計(jì)應(yīng)該遵循系統(tǒng)性原則，特別注重教學(xué)內(nèi)容的開放、緊密聯(lián)系生活。在教學(xué)設(shè)計(jì)的指導(dǎo)下，通過Google Earth多媒體資源集成思路實(shí)現(xiàn)Google Earth輔助地理課堂教學(xué)。

1. Google Earth在中學(xué)地理課堂教學(xué)中的應(yīng)用方法

Google Earth在中學(xué)地理課堂教學(xué)中的應(yīng)用，其核心是定制一個(gè)關(guān)于某個(gè)主題的基于Google Earth的地理多媒體教學(xué)平臺(tái)，本質(zhì)上就是開發(fā)一個(gè)該主題的大型的KML資源文件，把各種地理多媒體資源合理有序地組織在一起，通過Google Earth基于空間位置的3D顯示界面展示出來。在課堂設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先設(shè)計(jì)和整理大量的地理多媒體資源（文字、圖片、表格、視頻、音頻以及flash動(dòng)畫等），然后通過Google Earth集成在一起，如圖1所示。

圖1 多媒體資源的組織結(jié)構(gòu)圖

圖2 “添加”菜單下的選項(xiàng)

Google Earth客戶端可以免費(fèi)在互聯(lián)網(wǎng)上下載與安裝，實(shí)現(xiàn)圖1中的資源集成，不需要用戶了解具體的KML語言標(biāo)簽及KML語法，以及其它的專業(yè)軟件開發(fā)知識(shí)。因?yàn)?，Google Earth本身就是一個(gè)很好的撰寫KML文件的工具，運(yùn)行它后用戶可按照自己的要求組織需要的數(shù)據(jù)，并保存成一個(gè)獨(dú)立的文件即可。具體來說，在運(yùn)行界面中，右擊“位置”（Places）窗口，“添加”（Add）菜單下有許多選項(xiàng)，如圖2所示。首先，選擇“文件夾”（Folder）為課堂內(nèi)容主題設(shè)置一個(gè)名稱；然后再根據(jù)課堂資源內(nèi)容與結(jié)構(gòu)，分別選用“地標(biāo)”（Placemark）、“路徑”（Path）、“多邊形”（Polygon）、“游覽”（Tour）、“照片”（Photo）和“圖像疊加層”（Image Overlay）等子菜單。全部工作完成后，就可以用KML格式保存整個(gè)文件夾以生成一個(gè)KML文件，基于Google Earth的中學(xué)地理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)就基本完成。

2. 基于Google Earth的中學(xué)地理課堂教學(xué)設(shè)計(jì)——以“長江”為例

下面以初中地理中“長江”一節(jié)為例，描述Google Earth用于輔助地理教學(xué)的課堂設(shè)計(jì)。

（1） 制作目錄文件夾

編寫本節(jié)教學(xué)課堂教案時(shí)，應(yīng)對(duì)該節(jié)內(nèi)容進(jìn)行分

類，創(chuàng)建不同等級(jí)和類別的文件夾（Folder）。將

同一類別的內(nèi)容放在同一個(gè)文件夾中，根據(jù)文件

夾樹形結(jié)構(gòu)構(gòu)建知識(shí)結(jié)構(gòu)目錄，如圖3。

圖3 知識(shí)結(jié)構(gòu)目錄

（2） 加載地標(biāo)文件

創(chuàng)建文件夾后，對(duì)文件夾相關(guān)內(nèi)容制作地標(biāo)文件。實(shí)際教學(xué)中，直接在“我的位置”中打開目錄文件夾，雙擊某個(gè)地標(biāo)，虛擬地球就會(huì)“飛”到該地的上空，并顯示相應(yīng)的文字描述，如圖4。

圖4 主要地標(biāo)

（3）建立點(diǎn)線面文件

在“長江”一節(jié)中，有很多線文件需要標(biāo)記，建立相關(guān)點(diǎn)線（路徑）文件并保存，通過縮放地球就可瀏覽長江干流的整體走勢和主要支流的具體細(xì)節(jié)。為能瀏覽沿江各湖泊的自然特征，還需建立面域（多邊形）文件，借此并可通過歷史圖片可以比較湖泊的演變特征，從而研究相關(guān)的環(huán)境演變。

（4）載入多媒體資源

本實(shí)例中，用添加照片和覆蓋圖、視頻的方法將相關(guān)多媒體資源導(dǎo)入Google Earth中，以便在課堂中瀏覽。如圖5為加載的“三峽工程介紹”視頻。

（5）創(chuàng)建游覽

基于位置的場景瀏覽是Google Earth輔助地理教學(xué)一大特色。在本節(jié)中，打開Google Earth，點(diǎn)擊長江上游實(shí)景游覽，從長江的源頭出發(fā)經(jīng)過巫山一帶的長江河段，見萬里長江順江向東，奔涌而來，切穿巫山。瞿塘峽、巫峽、西陵峽三峽地表地貌清晰可見。順江滾動(dòng)鼠標(biāo)，過巴東、秭歸等城市，就可見到橫跨大江南北的三峽大壩。游覽到下游，河汊縱橫交錯(cuò)，湖泊星羅棋布。完整而真實(shí)的游覽過程能給學(xué)生非常強(qiáng)烈的視覺沖擊。

（6）設(shè)計(jì)交互型課堂練習(xí)

一個(gè)完整的課堂設(shè)計(jì)，少不了課堂練習(xí)。本文按選擇題、是非題、討論題等題型要求，設(shè)計(jì)了交互型的課堂鞏固練習(xí)。將設(shè)計(jì)好的練習(xí)題保存在“我的位置”中，打開Google Earth中名為“長江之旅練習(xí)題”的文件夾，點(diǎn)擊題號(hào)，會(huì)出現(xiàn)相對(duì)應(yīng)題目。學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)，選擇正確的答案，則“飛”到該答案指的實(shí)地場景，并顯示事先定制的內(nèi)容，包含圖片、文字和視頻。否則，在界面上出現(xiàn)“不正確，請?jiān)僭?！”字樣，提示學(xué)生繼續(xù)嘗試答題。該交互型的課堂練習(xí)與傳統(tǒng)習(xí)題相比，更加生動(dòng)有趣。

圖5 加載“三峽工程介紹”視頻

三、結(jié)語

地理環(huán)境作為地理學(xué)的研究對(duì)象之一，是復(fù)雜的巨系統(tǒng)。建立與之相關(guān)的課程資源庫涉及廣闊的地理空間與類型各異的地域，僅教學(xué)用圖一項(xiàng)就很難滿足需求。Google Earth作為免費(fèi)、操作簡單的軟件，首先可以提供豐富地理課程資源，為地理教師備課提供了極大的便利。更為重要的是，Google Earth以其交互性的生動(dòng)的展現(xiàn)方式，能豐富地理學(xué)習(xí)內(nèi)容，增強(qiáng)地理學(xué)習(xí)的樂趣，使學(xué)生在充滿趣味性的過程中形成良好的地理思維方式和地理學(xué)習(xí)技能。教師在課堂上適當(dāng)運(yùn)用Google Earth并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用，對(duì)提高學(xué)生發(fā)現(xiàn)地理問題與解決地理問題的能力，以及培養(yǎng)學(xué)生的探究式學(xué)習(xí)方式都有極大的幫助。

[1] Google Earth and X ML: Advanced Visualization and Publishing of Geographic Information[M]. Springer Berlin Heidelberg，2008(2):143-153.

[2] C hia Hung C hen,Jun Sing Jwoand ,C hih Chi Wang. Proposal for KML Designer with Web-Based Environment. Heidelberg：Springer Berlin，2004.

[3] 何克抗等.建構(gòu)主義的教學(xué)模式、教學(xué)方法與教學(xué)設(shè)計(jì)[J]. 北京師范大學(xué)學(xué)報(bào)，1997（5）：75-81.

[4] 張雪松，張繼峰等.基于Google Earth 的地理多媒體教學(xué)平臺(tái)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)[J].中國教育信息化，2009(08):79-82

本文系湖北省教育科學(xué)“十二五”規(guī)劃2011年度立項(xiàng)課題“數(shù)字地球技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2011B604），湖北省教育廳教學(xué)研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：2009076），華中師范大學(xué)教師教育理論創(chuàng)新與實(shí)踐研究重大招標(biāo)項(xiàng)目“教師教育課程創(chuàng)新與教學(xué)改革研究”（項(xiàng)目編號(hào)：985ZB0403）階段性研究成果。