谷歌地球教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)與可再生能源選址

付 萍

(陵城鎮(zhèn)中心中學(xué)，山東曲阜273155)

地理空間技術(shù)在我們的日常生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用，包括地理信息系統(tǒng)(GIS)、全球定位系統(tǒng)(GPS)、谷歌地球(Google Earth)等全球可視化工具，以及基于Web的地球景觀。這些工具可對(duì)多層次的地理數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化和分析。地理空間技術(shù)是了解地理環(huán)境的一種有價(jià)值的工具(National Research Council，2006:1)。

谷歌地球是一個(gè)虛擬地球，它包含并整合了由不同時(shí)間和不同地點(diǎn)的衛(wèi)星和航拍數(shù)據(jù)所創(chuàng)建的大量遙感和模擬圖像。只要在日常生活中熟悉某個(gè)實(shí)物或現(xiàn)象，進(jìn)入虛擬地理環(huán)境中也很容易理解(林琿，2007:1-7)。人們可從任何虛擬的方向或角度觀察地球，其分辨率可達(dá)到約1米/像素，使用戶可識(shí)別道路、建筑物、植被和較小的水體。谷歌地球的全功能版本是免費(fèi)的，并可在 Linux、Macintosh和Windows操作系統(tǒng)上使用。雖然谷歌地球在空間分析方面不如地理信息系統(tǒng)可靠，但它卻是一種相對(duì)易學(xué)的工具。

1 課程設(shè)計(jì)

課程模塊旨在使教材和評(píng)估與學(xué)習(xí)目標(biāo)一致起來。教材除了促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)之外，還應(yīng)為教師提供學(xué)科教學(xué)知識(shí)。筆者嘗試開發(fā)一個(gè)中學(xué)地理課程模塊，利用谷歌地球作為主要工具，促進(jìn)學(xué)生對(duì)地球和環(huán)境概念的學(xué)習(xí)。本文所討論的教學(xué)模塊是為期四周的一個(gè)地球環(huán)境問題——可再生能源。這一課程模塊利用谷歌地球作為教學(xué)的學(xué)習(xí)工具，介紹一系列的設(shè)計(jì)原則。我們在教學(xué)活動(dòng)中以這些原則作為導(dǎo)向，促進(jìn)學(xué)生對(duì)地球和環(huán)境知識(shí)的學(xué)習(xí)。谷歌地球不僅在教學(xué)內(nèi)容方面能與地理教學(xué)進(jìn)行有效的整合，而且在教學(xué)手段、教學(xué)方法、教學(xué)資源等方面也能與地理教學(xué)進(jìn)行有效的整合(孫漢群，2010:47-50)。我們以可再生能源問題為例，討論如何將設(shè)計(jì)原則納入我們的地理學(xué)習(xí)活動(dòng)中。利用谷歌地球作為學(xué)習(xí)工具進(jìn)行課程開發(fā)，對(duì)教師的專業(yè)教學(xué)具有重要意義。

2 設(shè)計(jì)活動(dòng)——可再生能源

在該可再生能源模塊設(shè)計(jì)中，我們利用可免費(fèi)下載的谷歌地球和MyWorld地理信息系統(tǒng)(My-World GIS)，使學(xué)生了解有多種能源可為我們提供能量。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生對(duì)不同能源產(chǎn)生能量的物理概念進(jìn)行學(xué)習(xí)，了解這些能源如何用于發(fā)電，并通過調(diào)查地球上能源分布來提高他們的地理知識(shí)。要求學(xué)生對(duì)可再生能源的利用進(jìn)行調(diào)查，并考慮如何保護(hù)我們的環(huán)境。該學(xué)習(xí)活動(dòng)可解決學(xué)生對(duì)能源概念的常見誤解和知識(shí)不足。

在首次利用谷歌地球?qū)W習(xí)可再生能源時(shí)，應(yīng)向?qū)W生提出一些啟發(fā)性的問題，比如:什么地方最適合建設(shè)太陽能電站。首先，讓學(xué)生查找并了解世界各地現(xiàn)有的一些太陽能電站;了解太陽能電站的占地面積，并利用谷歌地球的測量工具測量其周長，從而引入定量地理空間分析。在該活動(dòng)過程中，學(xué)生可利用MyWorld地理信息系統(tǒng)，對(duì)太陽能電站的場址和多年平均日照數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來評(píng)估場址的適宜性。

同時(shí)，讓學(xué)生了解如何利用風(fēng)能，并對(duì)國內(nèi)幾個(gè)較大的風(fēng)電場進(jìn)行對(duì)比分析，如山東東營河口風(fēng)電場(見圖1)、山東鄒城華潤風(fēng)電場等。研究每一風(fēng)電場的占地、地形、周長和風(fēng)電等級(jí)。在這一活動(dòng)中，學(xué)生可確定風(fēng)電場的最佳場址特點(diǎn)。然后利用MyWorld地理信息系統(tǒng)對(duì)山東境內(nèi)擬建風(fēng)電場的場址進(jìn)行分析研究。

圖1 山東東營河口風(fēng)電場地理位置(圖片來自谷歌地球)

學(xué)生可利用谷歌地球研究潮汐變化，了解潮汐發(fā)電。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，首先讓學(xué)生研究位于山東乳山的白沙口潮汐發(fā)電站(見圖2)的U“字”形狀，這種位置有利于建設(shè)潮汐電站。然后讓學(xué)生將該區(qū)的水體形狀與墨西哥灣這類低潮區(qū)域的水體形狀進(jìn)行比較。

圖2 白沙口潮汐發(fā)電站(圖片來自谷歌地球)

接著，讓學(xué)生對(duì)三峽水電大壩(見圖3)及其周邊地區(qū)的特點(diǎn)進(jìn)行研究，包括大壩的地理位置、高度和大壩容量等。然后，測量大壩的寬度以及大壩與附近居民中心的距離。將大壩水庫的形狀和大小與大壩下游的長江形狀和大小進(jìn)行比較。在該活動(dòng)中，學(xué)生利用MyWorld地理信息系統(tǒng)查詢?nèi)龒{水電大壩的特點(diǎn)。

最后是地?zé)岚l(fā)電。通過提問什么地點(diǎn)最適合建設(shè)地?zé)岚l(fā)電站，來讓學(xué)生利用谷歌地球了解冰島的“熱地”地區(qū)。學(xué)生利用google查找地?zé)峄顒?dòng)的地球特征，包括間歇泉、天然溫泉、熔巖以及火山特征等。然后，讓學(xué)生查找位于中國西藏的羊八井地?zé)犭娬?見圖4)，了解其地理特征。

圖3 三峽水電大壩(圖片來自谷歌地球)

圖4 西藏羊八井地?zé)犭娬?圖片來自谷歌地球)

3 設(shè)計(jì)原則

課程的設(shè)計(jì)原則是實(shí)用。我們的原則不僅強(qiáng)調(diào)課堂的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)也要使課堂的學(xué)習(xí)環(huán)境通用化。

3.1 設(shè)計(jì)課程活動(dòng)，配合課堂教學(xué)需求

近幾年，全國大多中學(xué)在技術(shù)方面已有了較大投資，例如寬帶網(wǎng)絡(luò)，教師可在課堂教學(xué)中使用互聯(lián)網(wǎng)。一種教學(xué)模式或一套學(xué)習(xí)活動(dòng)未必適用于每個(gè)學(xué)生或每個(gè)任課教師的教學(xué)風(fēng)格?；顒?dòng)的目標(biāo)受眾可能不具有相同的前提技能或課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容的背景。我們開發(fā)學(xué)習(xí)活動(dòng)時(shí)，教師可定制教學(xué)順序，且滿足各單元的學(xué)習(xí)目標(biāo)。我們在教材中納入這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)，除了認(rèn)知能力較高的學(xué)生之外，也能使能力較低的學(xué)生理解科學(xué)概念和過程。例如，我們在網(wǎng)頁上提供動(dòng)畫和圖像，以幫助學(xué)生直觀地了解科學(xué)概念。此外，我們設(shè)計(jì)的活動(dòng)應(yīng)促進(jìn)學(xué)生利用谷歌地球主動(dòng)學(xué)習(xí)。

3.2 所設(shè)計(jì)的活動(dòng)應(yīng)具有可擴(kuò)展性和可移植性

可擴(kuò)展性是指對(duì)學(xué)生的調(diào)查經(jīng)歷要求不能太高，使他們可以在合理的時(shí)間內(nèi)得出結(jié)論，但也要有足夠的細(xì)節(jié)，使學(xué)生與更復(fù)雜的環(huán)境問題聯(lián)系起來?？梢浦残允侵富顒?dòng)中解決的問題應(yīng)包括概念和實(shí)踐，適用于不同的環(huán)境和情況，讓學(xué)生推斷他們對(duì)未接觸問題的認(rèn)識(shí)，使學(xué)生看到區(qū)域與全球的聯(lián)系、具體案例與一般情況的聯(lián)系，以便使教育價(jià)值最大化。

3.3 提供與個(gè)人相關(guān)的、有意義的范例

對(duì)于地球和環(huán)境知識(shí)的學(xué)習(xí)，我們可利用學(xué)生熟悉的范例，使學(xué)習(xí)具有意義和相關(guān)性。在教學(xué)過程中，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)學(xué)生認(rèn)識(shí)到所涉及的問題與其日常生活密切相關(guān)時(shí)，他們會(huì)更主動(dòng)地了解這些問題。在該能源模塊中，利用谷歌地球分析所熟悉的可再生能源發(fā)電站，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到這些設(shè)施對(duì)環(huán)境的影響。

3.4 利用地理空間技術(shù)促進(jìn)空間思維能力

教學(xué)活動(dòng)應(yīng)利用方便的工具，支持空間思維和推理。我們可識(shí)別谷歌地球的航拍照片和衛(wèi)星圖像作為工具來支持這種學(xué)習(xí)。例如，在對(duì)三峽水電大壩的情況進(jìn)行調(diào)查時(shí)，我們可先將谷歌地球放大到湖北省，最后是長江。然后，我們在谷歌地球上對(duì)長江上的水電站依次進(jìn)行探索，使學(xué)生識(shí)別長江沿岸的地理特征。我們利用谷歌地球資源對(duì)學(xué)生進(jìn)行指導(dǎo)，以顯示地形層次，強(qiáng)調(diào)自然地理特征，如山脈和峽谷，可創(chuàng)建帶顏色的多邊形，使學(xué)生了解長江沿岸的一些城市。

3.5 開發(fā)課程教材，以更好地適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)需要

今天的課堂相當(dāng)多元化，學(xué)生的認(rèn)知能力、語言表達(dá)能力和特殊學(xué)習(xí)需要也是多樣化的。我們在教材中應(yīng)納入這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)，以適應(yīng)不同的學(xué)習(xí)需要。在課程教材中，我們應(yīng)保持語言簡潔，利用地理空間學(xué)習(xí)工具幫助學(xué)生理解所學(xué)內(nèi)容。

3.6 為學(xué)生能動(dòng)思考搭建平臺(tái)

學(xué)生可利用開放的調(diào)查和數(shù)據(jù)分析使其問題得到成功解決，并對(duì)證據(jù)精心考慮而得出結(jié)論。在設(shè)計(jì)課程活動(dòng)時(shí)，可在學(xué)習(xí)活動(dòng)中嵌入提示，以幫助學(xué)生對(duì)所觀察到的現(xiàn)象進(jìn)行批判性的思考。例如，在利用谷歌地球探索水電大壩的活動(dòng)中可以給出如下提示，以幫助學(xué)生思考水電大壩的特征:(1)所有的大壩是否都具有相同的形狀、長度和高度嗎;(2)每個(gè)大壩的周圍地區(qū)是否相似或不同;(3)大壩為什么修建在這些位置;(4)大壩兩側(cè)的河流是什么樣子;(5)大壩上游水庫與大壩下游河流在形狀和大小方面有什么不同。

4 結(jié)束語

輔以恰當(dāng)設(shè)計(jì)的支持材料，谷歌地球可作為地理學(xué)習(xí)的一種有效工具。在學(xué)習(xí)環(huán)境中，谷歌地球可以用來培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，探索和調(diào)查地球表面的自然和人為特征，幫助學(xué)生見證并理解地球變化的過程。教育工作者、科學(xué)家、設(shè)計(jì)師和課堂實(shí)踐者可一起設(shè)計(jì)和開發(fā)教材，用適當(dāng)且引人入勝的方式為學(xué)生展示地球和環(huán)境的內(nèi)容及概念。

［1］ National Research Council.Learning to think spatially:GIS as a support system in K-12 education［M］.Washington DC:National Academy Press，2006.

［2］ 韓金榮.Google Earth在美國地理教育中的應(yīng)用及啟示［J］.中國電化教育，2009，(3):78-81.

［3］ 教育部.全日制普通高中地理新課程標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京:人民教育出版社，2004.

［4］ 林琿，徐丙立.關(guān)于虛擬地理環(huán)境研究的幾點(diǎn)思考［J］.地理與地理信息科學(xué)，2007，(2):1-7.

［5］ 孫漢群.用Google Earth整合地理教學(xué)［J］.江蘇教育學(xué)院學(xué)報(bào):自然科學(xué)，2010，(6):47-50.