基于EXCEL的高職高專地理教學信息可視化

吳國文 梁海

【摘要】收集、整理和分析地理信息數(shù)據(jù)，并將其應用到教學過程中；運用有效手段表達地理探究的見解和體會，指導學生應用信息技術將地理信息數(shù)據(jù)進行處理和可視化表達是提高教學有效性的關鍵。將信息技術與地理探究活動的有效整合是突破這一關鍵的極為有效措施。

【關鍵詞】地理教學 地理信息 信息技術 EXCEL

一、問題的提出

在地理教學中，以圖形、圖像和地圖等直觀形式呈現(xiàn)教學內容，可充分激發(fā)學生的學習興趣，調動學生的注意力，提高教學質量。然而，現(xiàn)行教材中大量的教學內容卻是以數(shù)字、表格等形式呈現(xiàn)，即使有部分直觀圖表，也存在數(shù)據(jù)過時、形式陳舊或遠離學生的生活體驗等問題。新時期地理教學要求在教學中重視探究的過程和方法，要求學生“通過多種途徑、運用多種手段去收集地理信息，嘗試運用所學的地理知識與技能對地理信息進行整理、分析，并把這些地理信息運用于地理學習過程中”；“嘗試從學習和生活中發(fā)現(xiàn)地理問題，提出探究方案，與他人合作開展調查研究，提出解決問題的對策”。筆者認為有意識地指導學生應用信息技術手段，將收集到的地理信息數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚?，轉化為圖表、地圖等直觀形式，能夠有效地應用這些信息；使得學生能借此有效表達、交流和反思地理學習和探究的體會、見解和成果。針對教材中出現(xiàn)和地理調查中的常見數(shù)據(jù)，探討應用最廣泛的電子表格軟件Excel在數(shù)據(jù)處理和可視化方面的初步嘗試。

二、基于Excel的地理數(shù)據(jù)處理

Excel可以完成復雜的數(shù)據(jù)運算，進行數(shù)據(jù)的分析和預測，并具備強大的圖表功能，在中學信息技術課程教學中使得學生初步掌握了Excel的基本應用。以下便是筆者在教學實踐中應用Excel，指導學生對地理數(shù)據(jù)進行適當?shù)奶幚?，實現(xiàn)信息處理整合于地理教學的過程的途徑。

1.由數(shù)字到圖像，變無形為有形

應用Excel強大的圖表向導，可以將生硬的表格數(shù)據(jù)轉化為直觀圖表展現(xiàn)出來，如世界人口垂直分布趨勢。我們可以在Excd中輸入其中數(shù)據(jù)（圖1），應用圖表工具繪制出“復合條餅圖”，將其底圖更改為地形實景即可（圖2）。

2.由數(shù)字到曲線，變無序為有序

應用Excel對地理數(shù)據(jù)進行分析處理，有助于凸現(xiàn)表面上紛繁復雜的地理數(shù)據(jù)背后隱藏的地理規(guī)律。如太陽系中主要行星物理性質比較，其中的公轉周期、與太陽的距離等就有深層次的規(guī)律性。我們將這些數(shù)據(jù)輸入Excel，統(tǒng)一單位（圖3），插入“XY散點圖”，選定B1：C10數(shù)據(jù)區(qū)域，按照向導提示，即可得到散點圖（圖4）。

下一步就是關鍵的數(shù)據(jù)分析了，首先在任一“散點”上單擊鼠標右鍵，在彈出的上下文菜單中選擇“添加趨勢線”，由于散點分布接近冪函數(shù)分布，從而在彈出的對話框中試選擇“乘冪”趨勢預測/回歸類型，確定完成，即得到Excel繪出的趨勢線（圖5），可以看出曲線與散點擬合很好。用鼠標右鍵單擊趨勢線，選擇“趨勢線”格式，在趨勢線格式對話框中選擇“選項”選擇卡，鉤選“顯示公式”選項，Excel便立刻在散點圖上給出趨勢曲線的解析式，如圖5右上角所示，即y2=x2其含義為，行星公轉周期的平方與其和太陽的距離的立方成正比。這就是著名的開普勒行星運動第三定律。這樣的探究學習過程，學生既能在信息處理過程中不斷有驚喜發(fā)現(xiàn)，進一步激發(fā)學習的興趣和探究的熱情，更能逐步鍛煉出一種適應現(xiàn)代社會探索學習的能力，這對于其終生發(fā)展十分有利。

3.由數(shù)字到專題地圖，突顯地理學科特色

專題地圖是著重表示一種或數(shù)種自然要素或社會經(jīng)濟現(xiàn)象的地圖，在地理問題的研究中有著廣泛的應用。我們可以應用Excel生成統(tǒng)計圖表后，用如下方法DIY專題地圖：

（1）在Excel生成的圖表中應用地圖作為底圖。如研究人口隨緯度的分布情況時，按表中統(tǒng)計數(shù)據(jù)。選擇“插入→圖表”菜單，制作出“簇狀條形圖”，即可得條形統(tǒng)計圖。在“繪圖區(qū)”雙擊鼠標左鍵，在“填充效果”中選擇世界地形圖，展現(xiàn)在你眼前的就是在世界地形底圖上呈現(xiàn)出的各緯度段人口的分布情況統(tǒng)計圖。給出了不同緯度的海陸分布、地形等相關要素，為我們綜合分析不同緯度人口的分布提供了背景資料。

（2）把Excel生成的圖表打散，將需要的統(tǒng)計圖元粘貼到地理底圖的相應位置。如在研究人口分布與海陸位置的關系時，我們可以在Excel中輸入相關數(shù)據(jù)：

選擇“插入、圖表”菜單，在“圖表類型”列表框中選擇“柱狀圖”，點擊右側的“子圖表”框中的“族狀柱狀圖”項，點擊“完成”按鈕，經(jīng)過美化后，得到的統(tǒng)計圖如圖8所示。

三、基于EXCEL的地理數(shù)據(jù)可視化表達

1.風向玫瑰圖

風向因素在探究氣候特征和工業(yè)區(qū)位因素中不可忽視能直觀地表現(xiàn)出各個方向的風向頻率分布，可以表達一個地區(qū)的風向分布。引導學生收集當?shù)仫L向與工業(yè)布局的相關信息，進行適當處理并繪制出相應的風向玫瑰圖是探究學習的關鍵。學生通過訪問當?shù)貧庀笈_（站）獲得一年的氣象信息，應用Excel強大的數(shù)據(jù)處理功能計算出每種風向的頻率（%）。

選定風向和冬季風頻數(shù)據(jù)行（無風列不選），選擇“插入、圖表”菜單，在彈出對話框中左側的“圖表類型”列表中選擇“雷達圖”，在右側的“子圖表類型”中選擇“填充雷達圖”，點擊“完成”按鈕即可得到冬季的風向玫瑰圖，如圖10所示，同樣，我們可以完成該地區(qū)任何季節(jié)以及全年的風向玫瑰圖。

同樣的思路，我們在Excel中填寫各月平均氣溫和降水量的數(shù)據(jù)（圖11）。

四、討論

新的課程改革要求我們開發(fā)身邊的課程資源，學習對生活有用的地理。指導學生通過調查等手段可以獲取豐富的可用于探究活動的信息，指導學生應用信息處理工具對這些信息進行有效地整理，教學呈現(xiàn)，直觀地體現(xiàn)了相關地理要素之間的聯(lián)系，提高了學生探究地理問題的效率。這樣的地理信息的處理過程，體現(xiàn)了科學研究中的去粗存精，突出重點等精神。這樣的研究方法，也為學生終生發(fā)展打下了良好的基礎。Excel不僅具有數(shù)據(jù)處理與圖表制作的強大功能，且應用更加普遍。在課堂教學中，師生共同處理地理信息、分析地理問題、探究地理規(guī)律，地理學習更加有效。

本文章是GIS在高職高專地理教學中的應用研究課題的支撐材料。