基于地理信息系統(tǒng)軟件的中學(xué)地理教學(xué)設(shè)計(jì)

袁明

《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》指出，初中地理教學(xué)中要重視地理信息載體的運(yùn)用，改進(jìn)地理教學(xué)活動(dòng)的形式，幫助學(xué)生掌握讀圖、析圖的方法，培養(yǎng)其從地理圖像中獲取地理信息、利用圖像說(shuō)明地理問題的能力。地理圖像的獲取途徑并不局限于簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)搜索，教師還可借助專業(yè)的地理信息系統(tǒng)軟件如ArcGIS、圖新地球、Global Mapper等制作契合教學(xué)實(shí)際需求的各種專題地圖。本文以“等高線地形圖的判讀”一節(jié)為例，探索在教學(xué)設(shè)計(jì)、課堂教學(xué)中進(jìn)行地理信息系統(tǒng)軟件與初中地理課堂深度融合的有效途徑。

一、教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)重難點(diǎn)

本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容是：在等高線地形圖上，識(shí)別山峰、鞍部、山脊、山谷，判讀坡的陡緩，估算海拔與相對(duì)高度。

教學(xué)目標(biāo)是：掌握等高線地形圖的繪制原理，會(huì)描述等高線地形圖的基本特征;能夠依據(jù)等高線地形圖的細(xì)節(jié)特征識(shí)別山體的基本地形部位，會(huì)計(jì)算任意兩點(diǎn)的相對(duì)高度;理解地形剖面圖的繪制原理，會(huì)使用地形剖面圖判斷地勢(shì)的變化趨勢(shì);引導(dǎo)學(xué)生借助學(xué)案以小組為單位開展“云游九龍山”研學(xué)活動(dòng)，通過(guò)開展合作學(xué)習(xí)完成知識(shí)構(gòu)建，理解等高線地形圖在實(shí)際生產(chǎn)、生活中的用途。

教學(xué)重點(diǎn)是：等高線地形圖與地形剖面圖的繪制原理;掌握利用這兩種地圖判斷具體地形部位、地勢(shì)變化的具體方法。教學(xué)難點(diǎn)是：山脊與山谷的地形形態(tài)差異及其在等高線地形圖上的特征差異;地形剖面圖的繪制原理與具體應(yīng)用;理解等高線的疏密和坡度陡緩之間的關(guān)系。

二、教學(xué)過(guò)程

（一）創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入新課

上課伊始，教師播放介紹明魯荒王陵的航拍視頻：在我們的家鄉(xiāng)曲阜城南九龍山南麓有座明王陵，里面埋葬著一位19歲的少年，他是明太祖朱元璋第十子魯王朱檀。他信奉道教，為求長(zhǎng)生不老，終日焚香誦經(jīng)，燒煉“仙丹”，結(jié)果中毒身亡，僅活了19歲。朱元璋認(rèn)為他的行為荒唐，所以謚封其為“荒王”。

陽(yáng)春三月，學(xué)校計(jì)劃帶領(lǐng)大家去九龍山踏青游玩。為了確?；顒?dòng)的順利開展，我們先在地理課堂上“云游”一次九龍山。老師給大家準(zhǔn)備了九龍山區(qū)域的等高線地形圖和3D地形模型圖（如圖1、圖2），你們能看懂這些抽象的地圖嗎？

【設(shè)計(jì)意圖】《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出，教學(xué)中要多挖掘?qū)W生身邊的地理事物、地理現(xiàn)象、地理問題，使學(xué)生在學(xué)習(xí)的過(guò)程中有代入感，引發(fā)學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。在本環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)基于鄉(xiāng)土地理背景的教學(xué)情境，合理設(shè)疑，可調(diào)動(dòng)學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，為后續(xù)的教學(xué)活動(dòng)提供教學(xué)主線。

圖1和圖2采用Surfer軟件（一款強(qiáng)大的等值線、網(wǎng)格化和3D曲面圖形繪制軟件）繪制而成。首先，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取30 m分辨率DEM數(shù)據(jù)并進(jìn)行預(yù)處理;然后，用Surfer軟件中的“新等值線圖”工具制作圖1，用“新3D曲面圖”工具制作圖2。

（二）等高線地形圖的原理與特征

以Global Mapper軟件為展示平臺(tái)，首先利用其“分析”工具生成起始海拔高度為60 m、等高距為15 m的等高線，然后在3D視圖下利用“淹沒模擬”工具演示等高線的繪制原理，引導(dǎo)學(xué)生觀察九龍山等高線地形圖，通過(guò)探究活動(dòng)歸納總結(jié)等高線地形圖具有的同圖等距、同線等高、閉合曲線、密陡疏緩四個(gè)基本特征（如圖3至圖6）。

【設(shè)計(jì)意圖】本部分內(nèi)容是等高線地形圖判讀與應(yīng)用的基礎(chǔ)，較為抽象難懂。為了降低學(xué)生學(xué)習(xí)門檻，變抽象為具體，教師利用Global Mapper軟件加以直觀演示，幫助學(xué)生準(zhǔn)確把握等高線的基本特征，也為后續(xù)的學(xué)習(xí)活動(dòng)奠定了良好的基礎(chǔ)。

（三）地形部位的判讀

探究活動(dòng)1：結(jié)合九龍山西側(cè)的亭山等高線地形圖與3D渲染圖（如圖7），歸納山峰的等高線特征，然后思考盆地的等高線有什么特征，自己嘗試畫一畫。

探究活動(dòng)2：結(jié)合九龍山的局部等高線與3D渲染圖（如圖8），標(biāo)出圖中兩座山峰、鞍部并估算其海拔高度;畫出圖中的山脊線和山谷線，歸納兩者的區(qū)別。

探究活動(dòng)3：利用Global Mapper軟件繪制從A地到B地的地形剖面圖（如圖9），觀察剖面圖的起伏變化，首先說(shuō)出從A到B的地勢(shì)變化，然后結(jié)合3D渲染圖說(shuō)出該路線經(jīng)過(guò)的地形部位，并在剖面圖的相應(yīng)位置標(biāo)出地形部位名稱。

【設(shè)計(jì)意圖】本部分內(nèi)容是等高線地形圖判讀的難點(diǎn)。教學(xué)中，教師要結(jié)合立體的3D渲染圖，將等高線的3D地貌直觀地呈現(xiàn)給學(xué)生，先讓學(xué)生明確地形部位的名稱與位置，再歸納等高線的特點(diǎn)，從而降低學(xué)習(xí)難度，提高學(xué)習(xí)效率。

（四）等高線地形圖的應(yīng)用

在這一環(huán)節(jié)，筆者以學(xué)案的形式提供給學(xué)生有關(guān)九龍山地區(qū)的背景材料：魯荒王陵背依九龍山，東有臥虎山，西有玉泉山，南與朱雀山遙遙相對(duì)，按古代“四神方位”定穴。下有白馬泉，為白馬河源頭。

對(duì)此，筆者設(shè)計(jì)了“云游九龍山”研學(xué)活動(dòng)（見表1）：學(xué)生6～8人為一組，合理分配研學(xué)活動(dòng)內(nèi)容，小組內(nèi)討論、協(xié)商解決研學(xué)問題，完成學(xué)案內(nèi)容，并利用展臺(tái)投影展示本組的研學(xué)成果與研學(xué)心得。

【設(shè)計(jì)意圖】該部分教學(xué)內(nèi)容為培養(yǎng)學(xué)生地理實(shí)踐力的重要環(huán)節(jié)。學(xué)生通過(guò)完成“云游九龍山”的虛擬研學(xué)活動(dòng)，掌握從地圖中獲取地理信息、根據(jù)應(yīng)用要求綜合分析以解決實(shí)際問題的能力。

（五）課堂鞏固練習(xí)

讀圖10所示的某區(qū)域等高線地形圖，完成1～2題。

1.對(duì)圖中地形部位的判斷，正確的是（???）。

A.①地是陡崖B.③地是鞍部

C.⑤地是山脊 D.⑥地是山谷

2.對(duì)圖中地理事物的判斷，正確的是（???）。

A.②地海拔高度一定是900 m

B.①地位于②地的正西方

C.④地河流流速比⑤地快

D.⑦地可能形成瀑布

【設(shè)計(jì)意圖】鞏固練習(xí)選擇了濟(jì)寧市2021年初中學(xué)業(yè)水平考試真題。教學(xué)中，教師先讓學(xué)生獨(dú)立思考、完成試題，然后給學(xué)生展示基于試題平面等高線生成的3D模型，讓學(xué)生說(shuō)出做題的具體思路與得失。3D模型采用ArcGIS和Surfer軟件制作而成：首先利用ArcGIS軟件將平面等高線矢量化，再利用“地形轉(zhuǎn)柵格”工具對(duì)其柵格化處理，最后以Surfer軟件作為展示平臺(tái)加以展示。

三、教學(xué)反思

等高線地形圖的判讀歷來(lái)是初中地理教學(xué)的一個(gè)重難點(diǎn)，突破該重難點(diǎn)的關(guān)鍵是采用合適的教學(xué)手段去彌補(bǔ)學(xué)生空間想象能力不足的短板。在本教學(xué)設(shè)計(jì)中，筆者充分利用現(xiàn)代信息技術(shù)分別構(gòu)建了基于真實(shí)地貌和等高線試題的3D地形模型來(lái)輔助教學(xué)，同時(shí)挖掘鄉(xiāng)土地理素材，將其融入地理課堂，讓學(xué)生感悟身邊的地理現(xiàn)象、地理規(guī)律，學(xué)習(xí)生活中有用的地理知識(shí)，從而提高學(xué)生的地理實(shí)踐力。完成以上教學(xué)后，教師還要努力創(chuàng)造條件，組織學(xué)生去九龍山開展戶外考察地理實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生體驗(yàn)“認(rèn)知—實(shí)踐—深化認(rèn)知”這一完整的地理實(shí)踐過(guò)程。

正文

（作者系山東省曲阜市杏壇中學(xué)地理教師，中小學(xué)二級(jí)教師）

責(zé)任編輯：孫建輝