基于Google Earth理念下的高中地理可視化教學實踐
——以人教版高中地理必修一“山地的形成”為例

沈新榮

（江蘇省天一中學, 江蘇 無錫 214101）

基于Google Earth理念下的高中地理可視化教學實踐
——以人教版高中地理必修一“山地的形成”為例

沈新榮

（江蘇省天一中學, 江蘇 無錫 214101）

一、相關概念介紹

“可視化教學”是指借助于圖形化手段來表達和傳遞信息的過程。利用“可視化教學資源”，如實物、模型、圖像、視頻、軟件等資源開展教學活動，可以化抽象為具體、化靜態(tài)為動態(tài)，有利于增強地理事物的直觀效果，調(diào)動學生的形象思維能力，加深其對抽象知識的理解和記憶；有利于提升學生的圖文轉換能力，引導學生自主歸納地理事物的特征、差異及成因，實現(xiàn)感性認識向理性知識的轉變。

地理作為一門研究地球表面自然和人文環(huán)境及其相互關系的學科，有大量直觀的圖形、實物可以運用。受限于課堂教學的時空環(huán)境，教師在組織教學時很少會將學生帶至戶外，實地考察、研究地理現(xiàn)象、歸納總結地理規(guī)律，這既加大了對抽象事物理解的難度，也削弱了學生實踐探索的能力。此外，對于山地、河流等大尺度的地理事物，即便你身處野外，也會陷入“不知廬山真面目，只緣身在此山中”的困境。

Google Earth作為一款數(shù)字地球軟件，以三維地球的形式整合了衛(wèi)星照片、航空照相等多種資料，可以便捷地實現(xiàn)衛(wèi)星圖像、地形、3D建筑、街景視圖、城市夜景、地外天體等豐富內(nèi)容的查看與探索。Google Earth軟件的出現(xiàn)，為在有限的課堂教學中，實施大尺度地理事物和現(xiàn)象的可視化教學提供了可能。下面，以人教版高中地理必修一“山地的形成”一節(jié)為例，談談我的有關教學實踐與思考。

二、直觀呈現(xiàn)，歸納特征

1.褶皺構造

(1)技術手段

在備課時，使用Google Earth的“添加-地標”功能創(chuàng)建“川東平行嶺谷”的地標文件（圖1），并使用“添加-照片”功能向Google Earth載入外部圖片——“水平巖層示意圖”。

圖1 創(chuàng)建地標文件

(2)教學過程

打開Google Earth，在側邊欄“位置-我的地點”中點擊“川東平行嶺谷”，軟件便會自動將視場轉移至該地上空。學生不僅可以直觀地看到山嶺山谷相間分布的地貌，還可以看到教師添加的說明性文字。點擊照片疊加層“水平巖層示意圖”，學生便可以在Google Earth中查看教師添加的外部圖片資料。

根據(jù)上述資料，請學生完成兩項任務：①描述“川東平行嶺谷”地區(qū)的地貌特征；②分析該地地貌的成因及所屬地質(zhì)構造的類型。

相較于傳統(tǒng)的教師講授法而言，通過“軟件”呈現(xiàn)“川東平行嶺谷”地區(qū)的實景圖，更能吸引學生的注意力，提高學習興趣和積極性；更能使抽象的地理概念變得直觀、明了，便于學生學習、分析和歸納；可以有效的提高課堂教學的科學性、綜合性與實效性。

2.斷層構造

(1)技術手段

使用Google Earth“添加-游覽”功能創(chuàng)建“廬山三疊泉”“華山西峰”等地的路線設計，并再次使用“添加-照片”功能載入外部圖片——“斷層示意圖”。

(2)教學過程

在側邊欄中“位置-我的地點”中點擊“廬山三疊泉游覽”文件，Google Earth將自動播放教師錄制的游覽路線：從“廬山三疊泉”地區(qū)的谷底開始，順著山坡，抬高視角的海拔高度，將整個斷崖面陡峭、險峻的特點真實地呈現(xiàn)在學生面前，造成強烈的視覺沖擊。此時，請學生描述“廬山三疊泉”與“川東平行嶺谷”地區(qū)的褶皺山在地貌景觀上的差異。

點擊照片疊加層“斷層示意圖”，并結合Google Earth中廬山地區(qū)的高空俯視圖，請學生完成三項任務：①分析斷層構造的形成過程；②斷層構造可能形成的地貌類型；③在廬山和華山等斷塊山（地壘）附近尋找對應的斷陷盆地（地塹）。

通過“游覽路線”的設計，不僅可以清晰地展現(xiàn)斷塊山的地貌特征，而且對學生形成了強烈的視覺沖擊，可以提高學生在野外區(qū)分褶皺山與斷塊山的實踐能力。另外，尋找“斷陷盆地”的設計，可以引導學生建立正確的地理空間概念，培養(yǎng)科學的地理思維。

3.火山構造

(1)技術手段

在聯(lián)網(wǎng)的情況下，加載Google Earth提供的“圖層-圖片庫-火山”和“圖層-圖片庫-地震”圖層（圖2），并創(chuàng)建“日本富士山”的地標文件。

圖2 加載“火山”和“地震”圖層

(2)教學過程

點擊側邊欄的“圖層—圖片庫—火山”和“圖層—圖片庫—地震”圖層，Google Earth會自動加載全球各地的火山及地震分布情況。將虛擬地球的視場調(diào)至合適的大小，可以清晰地看到環(huán)太平洋、地中?！柴R拉雅山一帶有較多的火山分布和地震歷史記錄。在側邊欄中點擊“日本富士山”，查看富士山山體的外部形態(tài)。

請學生完成三項任務：①歸納火山、地震帶的分布規(guī)律；②分析火山、地震帶的成因及其與板塊構造之間的關系；③描述火山與褶皺山、斷塊山等在地貌景觀上的差異。

Google Earth提供了豐富的“圖層”，如氣象實況及預報、海洋探索、城市夜景等，教師應該充分運用這些豐富的網(wǎng)絡資源，調(diào)用與課堂教學相關的資源庫，實現(xiàn)大尺度及遠距離地理事物的探索。

三、觀察比較，分析差異

1.技術手段

使用Google Earth創(chuàng)建“巫峽—巫峽村”“北京門頭溝—黃草梁風景區(qū)”等地標文件，加載“背斜成山、向斜成谷”的視頻資料，并可嵌入“交互型練習”在課堂上進行訓練。

2.教學過程

先后點擊“巫峽—巫峽村”“北京門頭溝—黃草梁風景區(qū)”等地標文件，呈現(xiàn)兩地上空的俯視圖及相關文字資料，接著點擊“背斜成山、向斜成谷”視頻資料。請學生分小組探討：①兩地的巖層走向及其與地形之間的對應關系；②背斜山、向斜谷，背斜谷、向斜山的形成過程，之后完成下表。

表1 地質(zhì)作用及其對地形的影響

插入視頻，可以通過地理事物的動態(tài)變化，引導學生建立正確的邏輯順序，理清背斜山與向斜山，背斜谷與向斜谷在形成過程中的先后順序和因果聯(lián)系。交互型練習的設計，不僅達成了傳統(tǒng)課堂練習及時鞏固的目的，還顯著提高了答題的趣味性，有助于教學目標的實現(xiàn)和教學重難點的突破。

四、聯(lián)系實際，尋找規(guī)律

1.褶皺構造與資源分布

(1)技術手段

在聯(lián)網(wǎng)的情況下，加載Google Earth提供的“圖層-全球意識-阿巴拉契亞山山頂煤礦”圖層，加載“褶皺與油氣資源分布示意圖”“褶曲示意圖”等外部圖片。

(2)教學過程

點擊加載“阿巴拉契亞山山頂煤礦”圖層，同時點擊加載“褶皺與油氣資源分布示意圖”“褶曲示意圖”等外部圖片，并補充一些必要的介紹性材料，如阿巴拉契亞山為褶皺山，煤炭和油氣資源豐富等。

請學生分小組探討：①背斜與向斜哪個是良好的儲水構造；②哪個是良好的儲油氣的構造；③背斜與向斜構造中，中心與兩側的巖層新老關系分別如何；④為何產(chǎn)煤量較多的二疊紀、三疊紀等地質(zhì)年代的古老巖層會出露，而成為可供開采的煤礦？

在這里，我們不僅探討了傳統(tǒng)課堂中都會提及的儲油、儲水構造、巖層新老關系的問題，還借助于Google Earth提供的“阿巴拉契亞山山頂煤礦”的圖層資料，進一步探討了在地殼抬升，外力侵蝕作用的綜合影響之下，隆起地區(qū)的上覆巖層剝落，背斜中心部位的二疊紀、三疊紀煤層出露，成為重要煤礦的問題。這個案例的補充使得我們在對褶皺構造與資源分布問題的分析上更為完整。

2.火山的危害與利用

(1)技術手段

使用Google Earth的“街景視圖”功能實地探訪龐貝古城。

(2)教學過程

使用加載地標文件的方式或者直接在“搜索”框內(nèi)檢索坐標或地名的方式，將虛擬地球的視場調(diào)整到“龐貝古城”地區(qū)，將Google Earth主界面右上方的“橙色小人”拖動至想要查看的街區(qū)，松開鼠標后，將自動進行“街景模式”。我們可以跟隨游客的腳步參觀龐貝古城遺址（圖3），在參觀的過程中，可以請知情的學生向全班同學介紹有關公元79年維蘇威火山爆發(fā)與龐貝城被火山灰整體掩埋的歷史災難。

圖3 龐貝古城遺址街景模式

通過加載“無錫陽山-火山”地標文件，請學生就火山灰與陽山水蜜桃種植和營銷進行開放性討論和發(fā)言。

可視化的歷史事件與鄉(xiāng)土案例的運用，都能有效地激發(fā)和維持學生的學習興趣，這對于那些從科學角度上看較為淺顯易懂而容易在教學過程中被弱化的，但在情感態(tài)度價值觀上（對火山的認識與態(tài)度）卻有重大意義內(nèi)容的教學，是十分必要的一種教學設計。

3.交通線路的布局與形態(tài)

(1)技術手段

使用Google Earth的“獲取路線”功能，走一走山區(qū)的公路。

(2)教學過程

在側邊欄的左上方，點擊“獲取路線”，在“A”框內(nèi)輸入路線的起始點——臺北，在“B”框內(nèi)輸入終點——屏東。請學生探討：①為何這條公路線繞行沿海地區(qū)，而不是走直線穿行山區(qū)。

再在“A”框內(nèi)輸入路線的起始點——昆明，在“B”框內(nèi)輸入終點——瑞麗。帶領學生沿著昆瑞公路（滇緬公路）行駛一段距離，讓學生根據(jù)切身感受分析：②昆瑞公路多修建在山區(qū)的什么地形區(qū)？③為什么修在這些地形區(qū)？

途經(jīng)“晴隆二十四道拐”地區(qū)（圖4）時，可以結合抗戰(zhàn)歷史介紹滇緬公路對于支撐中國抗日戰(zhàn)場戰(zhàn)備物資及大后方經(jīng)濟供應所起的巨大作用，并請學生分析：④山區(qū)公路的形態(tài)特征及原因。

圖4 晴隆二十四道拐

五、梳理總結，反思感悟

Google Earth作為一種基于大量地理信息和數(shù)據(jù)制作完成的“數(shù)字地球”產(chǎn)品，不僅提供了豐富的地理課程資源，其便捷、多樣化的功能還使得直觀地、動態(tài)地呈現(xiàn)地理事物成為可能。更重要的是，其開放性的特質(zhì)使得我們可以將許多外部資源與它進行整合，這進一步拓寬了該軟件的應用領域?？梢哉f，Google Earth在海陸分布、山地、河流、自然帶等大尺度的自然地理問題，以及城市、交通、資源開發(fā)與生態(tài)保護等社會經(jīng)濟問題的教學與研究上，都將發(fā)揮重要的作用。

“可視化教學”相關的軟件除Google Earth外，還有Stellarium、ArcGIS、Inspiration、Imindmap等許多，它們各有所長，如能合理運用將對教學的“可視化”起到巨大推動作用。如Stellarium可用于講解星空、天體運動、時間與歷法的問題，Inspiration可用于制作概念圖，對特定主題的知識結構進行連接與視覺化表征。