基于GIS技術(shù)的鄉(xiāng)土情境教學(xué)研究

汪小清 劉寶康

【摘要】教師信息技術(shù)應(yīng)用能力的提升是推動教育實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路，縱觀地理教育，GIS技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用，能夠使地理教學(xué)和現(xiàn)代科技發(fā)展相結(jié)合，推動地理教育實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。文章以“秦州大櫻桃農(nóng)業(yè)區(qū)位因素”為例，讓學(xué)生利用GIS技術(shù)，分析影響農(nóng)業(yè)區(qū)位的自然與人文因素，培養(yǎng)學(xué)生地理核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】GIS；鄉(xiāng)土地理；農(nóng)業(yè)區(qū)位因素

【中圖分類號】G641【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A【文章編號】1004—0463（2023）22—0065—06

黨的二十大首次將“推進(jìn)教育數(shù)字化”寫進(jìn)報告，標(biāo)志著國家層面提高了對教育數(shù)字化重要性的認(rèn)識，把落實教育數(shù)字化戰(zhàn)略行動作為今后重點工作。2022年4月教育部印發(fā)了《新時代基礎(chǔ)教育強師計劃》，將信息技術(shù)應(yīng)用能力與思想政治素質(zhì)、師德修養(yǎng)、教育教學(xué)能力并列為教師素質(zhì)和水平提升的四個維度。2022年11月，教育部又發(fā)布了《教師數(shù)字素養(yǎng)》教育行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。可見，教師信息技術(shù)應(yīng)用能力的提升是推動教育實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必經(jīng)之路[1]。

地理信息技術(shù)是指獲取、管理、分析和應(yīng)用地理信息的現(xiàn)代技術(shù)的總稱，包括地理信息系統(tǒng)（GIS）、遙感（RS）、全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)（GNSS）等空間信息技術(shù)。GIS技術(shù)是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)[2]。其功能優(yōu)勢在于它可以對空間信息進(jìn)行分析和處理，具有圖形生成和可視化表達(dá)手段，以及地理過程的演化模擬和空間決策支持功能等。隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展，其已廣泛應(yīng)用于國情監(jiān)測、資源調(diào)查、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害監(jiān)測、城市建設(shè)與規(guī)劃、人口管理、交通運輸?shù)阮I(lǐng)域[3]。對地理教學(xué)而言，課堂中可以使用GIS技術(shù)提供實時更新的電子地圖、高清可編輯的專題地圖，實現(xiàn)交互式教學(xué)；課堂外使用GIS技術(shù)開展測量、觀測等地理實踐活動。因此，GIS技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用，能夠使地理教學(xué)和現(xiàn)代科技發(fā)展相結(jié)合，推動地理教育實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)》（2017年版2020年修訂）（以下簡稱《新課標(biāo)》）明確要求：“要充分利用地理信息技術(shù)，為學(xué)生營造直觀、實時、生動的地理教學(xué)環(huán)境?！钡乩硇畔⒓夹g(shù)是教學(xué)的工具，需要在一定的教學(xué)情境中施展。新課標(biāo)在基本理念中指出，學(xué)生應(yīng)具備家國情懷和世界眼光，形成關(guān)注地方、國家和全球地理問題及可持續(xù)發(fā)展問題的意識。因此，選取GIS技術(shù)二次開發(fā)地理教材內(nèi)容，結(jié)合學(xué)生所在區(qū)域的自然和人文現(xiàn)象，創(chuàng)設(shè)學(xué)生能夠感受和體驗的教學(xué)情境[4]，讓學(xué)生在真實、有效的地理情境中完成學(xué)習(xí)任務(wù)，符合新課標(biāo)對創(chuàng)新型教學(xué)的要求。

二、秦州大櫻桃農(nóng)業(yè)區(qū)位因素教學(xué)示例

（一）示例選擇依據(jù)

1.依據(jù)新課標(biāo)要求。新課標(biāo)對“農(nóng)業(yè)區(qū)位因素”的要求是“結(jié)合實例，說明農(nóng)業(yè)的區(qū)位因素”。行為條件“結(jié)合實例”，要求教師引用真實情境案例。行為動詞“說明”屬于理解水平，要求學(xué)生能夠結(jié)合案例說出影響農(nóng)業(yè)區(qū)位的自然、人文因素，并能從因地制宜的角度靈活分析農(nóng)業(yè)區(qū)位因素對農(nóng)業(yè)選擇的影響。

2.依據(jù)鄉(xiāng)土地理資源。引用鄉(xiāng)土地理為案例素材，能夠幫助學(xué)生了解家鄉(xiāng)的地理環(huán)境，拓展學(xué)生的地方性知識，增強學(xué)生依托地方案例設(shè)計問題的探究欲，進(jìn)一步引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合實例分析影響農(nóng)業(yè)的區(qū)位因素[5]。秦州區(qū)得天獨厚的自然條件被眾多果樹專家認(rèn)為是西北地區(qū)適宜種植優(yōu)質(zhì)大櫻桃的地區(qū)之一。近年來，通過觀察實踐及大眾點評一致認(rèn)為，秦州地區(qū)所產(chǎn)的大櫻桃不僅風(fēng)味獨特，而且色澤艷美，其品質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于其他大櫻桃生產(chǎn)基地。結(jié)合這一鄉(xiāng)土地理資源，確定以秦州大櫻桃農(nóng)業(yè)區(qū)位因素為案例，探討農(nóng)業(yè)區(qū)位因素。

3.依據(jù)GIS技術(shù)的功能優(yōu)勢。GIS技術(shù)具有電子地圖功能，存儲大量的空間數(shù)據(jù)，能夠體現(xiàn)地理事物在時間和空間上動態(tài)發(fā)展的變化；具有疊加分析、緩沖區(qū)分析等空間分析功能，有利于學(xué)生分析多要素對地理成因和現(xiàn)象的影響；還具有三維可視化功能，立體地呈現(xiàn)地理要素特征，增強教學(xué)內(nèi)容的空間感。此外，GIS軟件平臺作為地理學(xué)科中重要的技術(shù)平臺，在教學(xué)中應(yīng)用GIS技術(shù)有利于促進(jìn)師生交流、人機互動，實現(xiàn)交互式教學(xué)。

GIS軟件不僅包括商業(yè)軟件ArcGIS、Global Mapper、SuperMap GIS、MapGIS等；還包括開源軟件QGIS、OpenGeoDa等。此外，也包括GIS技術(shù)支持下的Google Earth（谷歌地球）、LocaSpace Viewer（圖新地球，簡稱LSV）等數(shù)字地球軟件。其中，ArcGIS是ESRI公司開發(fā)設(shè)計的有自己的一套桌面端、web端、手機端和云平臺的地理信息系統(tǒng)平臺產(chǎn)品，是較為成熟的商業(yè)軟件，具有較強的地理信息處理能力，能提供強大的數(shù)據(jù)采集、編輯、存儲、管理、空間分析、建模、地圖制作等功能。LSV集成Google Earth、天地圖等多種互聯(lián)網(wǎng)地圖資源，支持自定義圖源；可免費下載數(shù)據(jù)，支持二、三維地理數(shù)據(jù)、模型數(shù)據(jù)的瀏覽和輸出；支持多種類型的量測和空間分析。在高中地理教學(xué)中，需要LSV這樣操作簡單，交互性高，利于普及的GIS軟件，同樣也需要ArcGIS這樣涉及地理專業(yè)性、能夠進(jìn)行空間分析、專題制圖的GIS軟件[6]。

綜上所述，本文以ArcGIS桌面軟件ArcMap和LSV為教學(xué)工具，以秦州大櫻桃農(nóng)業(yè)區(qū)位因素為例，探討農(nóng)業(yè)區(qū)位因素。

（二）教學(xué)設(shè)計思路（見表1）

（三）教學(xué)目標(biāo)（見表2）

二、教學(xué)過程

環(huán)節(jié)一：播放視頻，導(dǎo)入新課

播放秦州大櫻桃宣傳片片段，讓學(xué)生感受家鄉(xiāng)農(nóng)產(chǎn)品的魅力，并提出問題：為何秦州大櫻桃備受青睞？

【設(shè)計意圖】以家鄉(xiāng)農(nóng)產(chǎn)品導(dǎo)入新課，讓學(xué)生感受地理學(xué)習(xí)的親切感，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時為后面情境的創(chuàng)設(shè)作鋪墊。

環(huán)節(jié)二：帶入問題，講授新課

【教學(xué)活動】教師展示秦州區(qū)行政區(qū)劃圖，引導(dǎo)學(xué)生明確秦州區(qū)的地理位置、行政區(qū)概況等基本信息。

【設(shè)計意圖】一方面，抓住學(xué)生渴望了解家鄉(xiāng)的心理，培養(yǎng)學(xué)生區(qū)域認(rèn)知素養(yǎng)；另一方面，教師展示秦州區(qū)行政區(qū)劃圖，為后面學(xué)生動手制圖起到拋磚引玉的作用。

環(huán)節(jié)三：問題探究，小組合作

【教學(xué)活動】教師提出問題：影響秦州大櫻桃種植的因素有哪些？分別產(chǎn)生什么影響？先按照自然因素的分類將學(xué)生分為地形組、氣候組、水源組和土壤組（見表3）。

【結(jié)果匯總】教師組織學(xué)生匯報小組合作成果并組間分享制圖數(shù)據(jù)，學(xué)生將各組數(shù)據(jù)添加至圖層，實現(xiàn)疊加分析，明確地形、氣候、土壤、水源等因素對秦州大櫻桃農(nóng)業(yè)區(qū)位的影響，并確定秦州大櫻桃最適宜種植區(qū)集中在玉泉鎮(zhèn)、藉口鎮(zhèn)、太京鎮(zhèn)、皂郊鎮(zhèn)、關(guān)子鎮(zhèn)。

【設(shè)計意圖】教師引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作制作和分析專題地圖各自然要素對櫻桃種植的影響，提高學(xué)生制作、閱讀專題地圖和提取地理信息的能力，培養(yǎng)學(xué)生地理信息素養(yǎng)。學(xué)生分組制圖，既節(jié)省了課堂時間，減輕了制圖壓力，又實現(xiàn)了交互式教學(xué)的目的。結(jié)果匯總，讓學(xué)生分享數(shù)據(jù)，實現(xiàn)疊加分析，有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力。

【教學(xué)活動】教師引導(dǎo)學(xué)生在圖新地球上定位秦州大櫻桃最適宜種植區(qū)（玉泉鎮(zhèn)、藉口鎮(zhèn)、太京鎮(zhèn)、皂郊鎮(zhèn)、關(guān)子鎮(zhèn)），找到與秦州大櫻桃相關(guān)的地點。如，遇見大櫻桃采摘園、羅玉溝櫻桃批發(fā)市場。并給出材料（見表4），探討秦州大櫻桃種植的人文因素。

學(xué)生綜合上述材料分析得知秦州大櫻桃種植的人文因素如下。

科技因素：果樹栽培新技術(shù)、防霜新技術(shù)、水冷技術(shù)、自動檢測技術(shù)、櫻桃保鮮技術(shù)。

社會經(jīng)濟因素：市場、交通條件、政府政策、種植歷史、當(dāng)?shù)厝讼彩硻烟业取?/p>

教師引導(dǎo)學(xué)生用圖新地球定位功能定位遇見大櫻桃采摘園、羅玉溝櫻桃批發(fā)市場、綠之源農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司、天水機場、天水南站等地點。利用其路徑規(guī)劃功能，明確秦州大櫻桃產(chǎn)銷路線。

【設(shè)計意圖】通過閱讀相關(guān)文字材料，明確影響秦州大櫻桃產(chǎn)業(yè)的人文因素。使用圖新地球空間定位、路徑規(guī)劃功能從空間角度理解市場、交通等因素對農(nóng)業(yè)區(qū)位的影響，形成空間觀念，提高學(xué)生區(qū)域認(rèn)知能力。

環(huán)節(jié)四：召開座談會，升華主題

【教學(xué)活動】教師組織學(xué)生召開秦州大櫻桃如何走可持續(xù)發(fā)展道路的座談會，學(xué)生各抒己見。

【設(shè)計意圖】在學(xué)生為家鄉(xiāng)農(nóng)產(chǎn)品可持續(xù)發(fā)展出謀劃策的過程中，培養(yǎng)學(xué)生熱愛家鄉(xiāng)的情感，學(xué)生綜合考慮地方人地關(guān)系，形成關(guān)注地方發(fā)展問題的意識。

環(huán)節(jié)五：預(yù)留作業(yè)，結(jié)束新課

規(guī)劃秦州大櫻桃種植基地調(diào)查路線。

【設(shè)計意圖】規(guī)劃秦州大櫻桃種植基地調(diào)查路線時必然少不了GIS相關(guān)軟件的使用，應(yīng)用GIS技術(shù)解決實際問題，讓學(xué)生認(rèn)識GIS技術(shù)在生產(chǎn)生活中的重要性。

三、結(jié)論與討論

本研究闡述了數(shù)字化背景下，GIS技術(shù)在鄉(xiāng)土情境教學(xué)中的重要性，并以秦州大櫻桃農(nóng)業(yè)區(qū)位因素為例設(shè)計教學(xué)案例，引導(dǎo)學(xué)生使用Arc？ Map、圖形地球等GIS相關(guān)軟件，探究影響農(nóng)業(yè)區(qū)位的因素。教學(xué)建議如下：

（一）創(chuàng)設(shè)基于鄉(xiāng)土素材的教學(xué)情境

教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)可以因地制宜地從師生身邊選取，借助鄉(xiāng)土地理資源創(chuàng)設(shè)一鏡到底的情境，使課堂情境更具完整性，有利于學(xué)生串聯(lián)主體知識。依據(jù)課程需要、學(xué)生的發(fā)展需要，選取典型鄉(xiāng)土地理材料創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，培養(yǎng)學(xué)生對出生地、居住地的情感，與教學(xué)情境產(chǎn)生共鳴，深化教學(xué)情境的作用，打破教學(xué)只是教具和模型堆砌的壁壘，幫助學(xué)生理解和遷移應(yīng)用知識，落實學(xué)科核心素養(yǎng)。

（二）地理信息技術(shù)應(yīng)用流程需完整

地圖是地理教學(xué)的第二語言，GIS制圖技術(shù)已被地理教學(xué)認(rèn)可[8]，也成為新時代師生必須掌握的地理技能之一。學(xué)生遇到地理問題借助專題地圖解決時需掌握“一條龍”流程，即從數(shù)據(jù)的下載、處理、分析到出圖，完整的制圖流程讓學(xué)生知其然，知其所以然。使用圖形地球這類數(shù)字地球平臺時能找到對應(yīng)網(wǎng)頁，熟悉其基本功能。在這個過程中逐步培養(yǎng)學(xué)生的地理信息素養(yǎng)。

（三）開展研究性學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變教學(xué)方式

教師在情境創(chuàng)設(shè)過程中整合鄉(xiāng)土地理資源、應(yīng)用GIS技術(shù)開展研究性學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)變以往學(xué)生被動接受學(xué)習(xí)的方式，讓學(xué)生置身于一個貫穿課堂始終的情境，經(jīng)歷深度學(xué)習(xí)的過程。這個過程給學(xué)生提供探究空間和探究工具，培養(yǎng)學(xué)生主動探究、搭建知識結(jié)構(gòu)的能力。

參考文獻(xiàn)

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編輯：陳靜