“三維數(shù)字地球”在地理課堂情境教學中的應(yīng)用

張根華 竇靜

摘 要：“三維數(shù)字地球”是國產(chǎn)的專業(yè)虛擬地球類軟件，具有集成數(shù)據(jù)及影像豐富、數(shù)據(jù)及影像分析處理能力強、支持數(shù)據(jù)下載及傾斜投影、真實呈現(xiàn)各種地理信息等優(yōu)勢。將“三維數(shù)字地球”應(yīng)用到課堂情境教學中，有利于學生開闊視野、從宏觀上正確地認識地理環(huán)境、了解區(qū)域環(huán)境的差異與人類活動、理解人地關(guān)系及可持續(xù)發(fā)展的重要性。文章主要討論了“三維數(shù)字地球”在地理課堂情境教學中的優(yōu)勢和主要應(yīng)用功能，并舉例進行剖析，以此豐富地理課堂教學的技術(shù)手段和應(yīng)用情境，更好地服務(wù)于地理課堂教學。

關(guān)鍵詞：三維數(shù)字地球;地理課堂;情境教學

隨著信息技術(shù)水平的不斷提高，越來越多的虛擬技術(shù)融入課堂教學中，并且與課堂教學的融合不斷深入?！叭S數(shù)字地球”具有強大的數(shù)據(jù)技術(shù)優(yōu)勢、多樣化的操作應(yīng)用功能，發(fā)揮虛擬技術(shù)優(yōu)勢構(gòu)建課堂教學“虛擬”情境，能夠幫助學生更好地建立空間概念、認識“真實”的地球與地理環(huán)境、掌握區(qū)域環(huán)境與人類活動的關(guān)系、從宏觀上理解人地關(guān)系等。

一、“三維數(shù)字地球”的數(shù)據(jù)和技術(shù)優(yōu)勢

三維數(shù)字地球作為地球虛擬技術(shù)類應(yīng)用軟件，融合了眾多數(shù)字地球類應(yīng)用的數(shù)據(jù)優(yōu)勢和技術(shù)優(yōu)勢，具有地圖數(shù)據(jù)豐富、分析處理技術(shù)功能強大等優(yōu)勢。

三維數(shù)字地球融合了大量地圖在線數(shù)據(jù)，如谷歌地形、谷歌影像、天地圖、地質(zhì)圖、海洋圖、氣象圖、歷史地圖及各類專題地圖，為教師尋找教學專題地圖節(jié)省了大量時間。三維數(shù)字地球提供的大量在線地圖數(shù)據(jù)，已經(jīng)基本能夠滿足教學的需要。同時，三維數(shù)字地球作為開放性虛擬地球演示軟件還可以加載本地數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)的演示、分析和處理，為針對性地進行課堂情境教學提供了操作平臺（圖1）。

三維數(shù)字地球在技術(shù)上具有強大的數(shù)據(jù)分析處理優(yōu)勢，利用三維數(shù)字地球不僅可以進行在線地圖數(shù)據(jù)的演示，還可以進行在線數(shù)據(jù)影像下載、測量及在線分析、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、地圖標繪編輯、人工模型和場景建立、傾斜攝影等操作。利用三維數(shù)字地球的技術(shù)優(yōu)勢，能夠更好地演示地理現(xiàn)象和分析各種地理事物的變化（圖2）。

二、“三維數(shù)字地球”在地理課堂教學中的主要應(yīng)用功能

三維數(shù)字地球的多樣化地圖數(shù)據(jù)和分析處理技術(shù)優(yōu)勢，為信息技術(shù)環(huán)境下的地理課堂教學提供了更加廣闊的空間和平臺。

借助三維數(shù)字地球的“在線地圖”和“本地數(shù)據(jù)”加載功能，可以展示海量的、多樣的、真實的、三維立體的地圖和影像，可以應(yīng)用到所有需要地圖的地理教學中，如區(qū)域地理、常見地形地貌、聚落空間形態(tài)、自然環(huán)境對人類活動的影響等，能幫助學生有效地建立空間概念、形成對區(qū)域和地理環(huán)境的正確認知。利用“經(jīng)緯網(wǎng)格”顯示功能，可以立體地、多角度地呈現(xiàn)經(jīng)緯網(wǎng)，有利于學生培養(yǎng)空間思維、正確地認識和掌握經(jīng)緯網(wǎng)的知識（圖3）。

借助“測量”功能可以實現(xiàn)圖上實際距離、高度、面積的測量，為開展線上虛擬教學提供參考數(shù)據(jù)。利用等高線預(yù)覽功能或地形下載、等高線生成功能，可以實現(xiàn)立體地形與等高線的轉(zhuǎn)化、疊加，滿足學生學習掌握等高線地形圖的需求，提高學生立體與平面的空間轉(zhuǎn)化能力[1]（圖4）。

借助“分析”功能的可視分析、剖面分析、淹沒分析、緩沖區(qū)分析等，能夠?qū)崿F(xiàn)兩點之間通視判讀、特定地點可視域范圍分析、剖面圖的繪制、水位變化導致淹沒區(qū)變化等。借助這些功能可以為區(qū)域開發(fā)、工程建設(shè)選址、自然環(huán)境對人類活動的影響等內(nèi)容的教學，提供可模擬化的、可視化的案例分析，有助于學生對教學內(nèi)容的深度理解（圖5）。

借助影像地圖、地形下載功能，可以對在線的影像和地形（DEM）數(shù)據(jù)下載，借助三維數(shù)字地球或其他軟件的數(shù)據(jù)處理功能，可為教學案例的制作提供有效數(shù)據(jù)。教師可以根據(jù)實際教學需要進行數(shù)據(jù)的下載和加工轉(zhuǎn)化，制作教學案例提升教學的有效性和針對性。三維數(shù)字地球還可以根據(jù)需要繪制虛擬場景、添加3D人工模型、加載和編輯傾斜影像等（圖6）。

三、“三維數(shù)字地球”在地理課堂情境教學中的應(yīng)用案例

結(jié)合高中地理課堂情境教學的需求，借助“三維數(shù)字地球”海量數(shù)據(jù)及智能化的分析操作功能，能夠有效地提高教學效率、激發(fā)學生的積極性，現(xiàn)階段筆者在課堂情境教學中使用“三維數(shù)字地球”的教學案例主要有以下幾例。

1.典型地形地貌類型分析

2017年普通高中地理課程標準中明確提出了培養(yǎng)學生的地理實踐力，通過戶外考察、實驗、社會調(diào)查等研究方法，培養(yǎng)學生的意志品質(zhì)和行動能力。課程內(nèi)容設(shè)計中也有大量的地理實踐內(nèi)容，如內(nèi)容標準“1.4 ?野外觀察或運用視頻、圖像，識別3～4種地貌，說明其景觀的主要特點”。

帶領(lǐng)學生進行野外實踐是幫助學生認識地貌的最佳途徑，但受典型地貌分布分散、實踐安全等因素影響，通過野外實踐認識地貌的實施難度較大。借助“三維數(shù)字地球”平臺呈現(xiàn)地形和影像數(shù)據(jù)，可以將真實的、立體的地形多角度呈現(xiàn)，學生可有效了解各類典型地形地貌的分布、區(qū)域環(huán)境特征等，進而了解地形特點、分析地貌成因[2]。如以認識沖積扇地貌為例，教師可以在“三維數(shù)字地球”中標注出沖積扇的位置，并從不同的角度讓學生觀看沖積扇的特點。通過觀察可以了解到?jīng)_積扇與河流、沙源之間的關(guān)系，為分析沖積扇的成因奠定基礎(chǔ)（圖7）。

2.地質(zhì)構(gòu)造分析

利用“三維數(shù)字地球”，以3D視圖形式瀏覽各類地形地貌，為學生還原一個真實的、立體的、三維的空間地形，將地形與地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)疊加，可以為學生學習地質(zhì)構(gòu)造提供便利。在學習地質(zhì)構(gòu)造內(nèi)容時，通過加載地形數(shù)據(jù)、地質(zhì)構(gòu)造數(shù)據(jù)進行圖形疊加，可呈現(xiàn)立體構(gòu)造地形[3]。以“我國的地質(zhì)構(gòu)造”為例，學生通過圖8可以了解我國不同地區(qū)的地形與地質(zhì)情況，輔助學生學習地質(zhì)構(gòu)造相關(guān)內(nèi)容。這樣既可以有效地呈現(xiàn)真實的地理信息，同時有利于激發(fā)學生學習的積極性。

3.等值線的判讀分析

等值線的判讀與分析是高中地理教學中的重要內(nèi)容，如等高線、等壓線等，“三維數(shù)字地球”可實現(xiàn)等值線的預(yù)覽與生成，為等值線的學習提供大量的案例。利用“三維數(shù)字地球”的等高線預(yù)覽功能，根據(jù)教學實際需求選擇“繪制矩形”或是“選擇面”，可直接生成選擇區(qū)域內(nèi)的等高線。學生可以將等高線與地形、地貌進行一一對應(yīng)，并從不同角度觀察等高線特點，幫助學生理解等高線與地形之間的關(guān)系（圖9）。

4.自然條件對聚落的影響分析

自然條件如地形、河流、礦產(chǎn)等方面對聚落選址、形態(tài)等方面有重要的影響，如果教學中僅空洞地描述，無法使學生形成形象的認知。利用三維數(shù)字地球可以選取真實的聚落案例，從多角度形象地分析自然條件對聚落的影響。如選取平原、山地、丘陵等不同地形區(qū)的典型聚落形態(tài)，使學生觀察、感受不同地形影響下聚落形態(tài)的具體、真實影像，進而理解地形對城市的影響。如平原地區(qū)地形對聚落束縛少，聚落多呈團狀;山區(qū)地形束縛聚落發(fā)展，使聚落多為條帶狀，且多分布在河谷地區(qū)（圖10）。

以上是近年來筆者在課堂情境教學中應(yīng)用“三維數(shù)字地球”的部分案例。三維數(shù)字地球的數(shù)據(jù)優(yōu)勢、分析處理技術(shù)優(yōu)勢以及智能化操作優(yōu)勢，非常適合應(yīng)用于地理課堂情境教學?！叭S數(shù)字地球”在高中地理課堂中的應(yīng)用是學科教學發(fā)展、信息技術(shù)與學科教學融合的必然趨勢，但還有待更多地理教師的共同探索和研究，為此筆者將繼續(xù)不遺余力地進行探索和實踐。

參考文獻：

[1]季靜宇.AR技術(shù)在初中地理教學中的應(yīng)用——以“等高線地形圖”為例[J]. 地理教育，2018（04）：51-52.

[2]范文娟.身未動 心已遠——Google Earth在地理教學中大顯身手[J].地理教育，2008（01）：65-66.

[3]于濤，尊珠桑姆.虛擬地球逐次添加圖層法在高校地理教學中的應(yīng)用[J].教育現(xiàn)代化，2017（53）：183-184.