周澤甬

（寧波市春曉中學，浙江 寧波 315000）

2022版初中地理新課標中提出積極運用地理工具是初中地理課程的一項重要內(nèi)容，能夠閱讀和提取地圖上的地理信息，并利用地理信息說明和分析地理事物和現(xiàn)象，養(yǎng)成在生活中使用數(shù)字地圖的習慣，感悟信息技術的發(fā)展給生活帶來的便利是其中最新的學業(yè)要求［1］。正確編制并使用符合課程標準要求和學生認知發(fā)展規(guī)律的教學用圖，是培養(yǎng)學生分析、解決問題能力的重要前提之一。

在日常教學中，可供教師選擇的圖表資源主要有兩大來源：一是教材提供的圖表，二是互聯(lián)網(wǎng)搜索所得。然而這兩種獲取途徑在實際運用中都有著較大的局限性：教材用圖權威，但可供選擇的數(shù)量和種類過少，難以滿足不同類型的授課需求；互聯(lián)網(wǎng)搜索的圖表則存在內(nèi)容冗雜、準確度存疑與清晰度過低等問題。因此，掌握并熟練運用信息技術來編制教學所需的地圖，是有效解決教學過程中圖表資源不足的突破口。

一、GIS制圖技術在教學中的作用

地理信息技術（Geographic Information System）被譽為地理學習的第三代語言，正是因其體現(xiàn)了對數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的強大功能。在地理學習過程中，GIS技術能更加高效地幫助學習者完成對地理信息的處理，這正是提高學生區(qū)域認知、綜合思維的有效途徑。GIS制圖技術在初中地理教學中發(fā)揮了重要作用，可概括為以下三點：其一，GIS制圖技術可以通過獲取的數(shù)據(jù)，將復雜的地理概念圖像化，除了常見的二維圖像，還能以三維的形式呈現(xiàn)，幫助學生在學習過程中更直觀地理解抽象的概念和知識。其二，GIS軟件制作的地圖美觀、視覺沖擊力強，教師可按照教學內(nèi)容的需求，對地圖進行加工和處理，通過制圖放大所要表達的信息點，這更容易激發(fā)學生的學習興趣，從而達到更好的教學效果。其三，如今社會各行各業(yè)日新月異的發(fā)展，都與信息化變革有著不可分割的聯(lián)系。許多傳統(tǒng)的自然、人文學科紛紛引入了信息科學的研究手段和方法，從而推動學科的發(fā)展。作為21世紀社會主義的建設者和接班人，青少年學生也應加強利用地理信息技術獲取知識并分析、解決問題的能力培養(yǎng)。

二、GIS制圖的常用軟件介紹

隨著信息技術的發(fā)展，有越來越多的軟件應用可以在制圖中發(fā)揮重要的作用。表1是筆者對常用制圖軟件的梳理。

除表1所述桌面端軟件外，手機移動端的App也能為地理學科的教學帶來助力。地理學科強調綜合性和實踐性，加之“雙減”政策背景下研學活動得到支持，地理學科教師可以組織學生參與研學活動，這些移動端App因其使用便捷靈活的特點，在戶外研學實踐過程中可以發(fā)揮重要的作用，為研學者提供豐富的圖像信息支持。

表1 GIS制圖的常用軟件

三、GIS制圖技術的教學應用示例

1.示例1：“降低學生認知負荷”——ArcGIS軟件在人文地理教學中的應用

（1）教學設計思路

2021年以來，國家陸續(xù)公布了第七次全國人口普查的系列數(shù)據(jù)，大多數(shù)數(shù)據(jù)都是以表格和數(shù)字的形式呈現(xiàn)，如普查公報（第三號）地區(qū)人口情況［2］（表2）。若直接將其作為課堂教學材料呈現(xiàn)，大量的信息會對學生的閱讀和理解產(chǎn)生干擾，勢必會增加學生的認知負荷。教師應在備課過程中巧用制圖表達，幫助學生通過視覺影像來構建心理模型，減少其外在認知負荷［3］。

表2 各地區(qū)人口數(shù)據(jù)

（2）教學過程

【制圖過程】選擇采用ArcGIS軟件來制作第七次全國人口普查的人口分布圖。打開安裝好的ArcGIS軟件—加載數(shù)據(jù)“行政區(qū)劃-省界_區(qū).shp”“國界線”（制全國地圖時切記不能遺漏南海九段線）—在“省界_區(qū).shp”文件屬性表中連接到“各省份人口數(shù)據(jù).xls”（將表2數(shù)據(jù)輸入進Excel表格中）—在屬性中設置不同字段的分類色值—最后導出地圖，并在PS中美化地圖（圖略）。

【教師導入】仔細觀察我國的人口分布圖，通過地圖的色彩和明暗度的變化，找到我國人口最多的幾個省份并嘗試概括出我國的人口分布特點。

【學生思考】結合地圖，觀察并找出人口最多的（顏色最深）幾個省份，并概括出總體分布特點（色塊整體的明暗程度）。

【教師提問】結合地區(qū)人口變化示意圖，找出人口增長/減少比重最大的數(shù)個省份；你認為導致這種變化的主要原因是人口自然增長還是人口遷移，并嘗試分析其動因。

【學生思考】結合地圖，通過顏色的深淺程度和飽和度的差異，找出人口變化較多的數(shù)個省份（廣東/東三省），并結合已有的知識嘗試分析變化原因（自然環(huán)境、社會經(jīng)濟狀況等）。

（3）教學建議

通過制圖將復雜的信息和數(shù)據(jù)轉化為形象的地圖，減少學生的外在認知負荷，鍛煉地圖判讀和空間思維能力。學生對地圖進行了初步的空間分析之后，還需引導其對人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展等問題進行綜合分析，促進綜合思維的鍛煉。

不同的數(shù)據(jù)和信息適用于不同的制圖表現(xiàn)。普查公報發(fā)布了我國人口數(shù)量、結構、分布等多方面情況，其中人口三率、性別構成等數(shù)據(jù)更適合以統(tǒng)計圖的形式呈現(xiàn)，這類制圖可以在Excel中輕松實現(xiàn)［4］。最需要利用到GIS軟件制圖的是第三號公報地區(qū)人口情況類數(shù)據(jù)，原公報中只有一組數(shù)字，選擇采用ArcGIS軟件來制作這一張第七次全國人口普查的人口分布圖，可以充分展現(xiàn)人口的空間屬性特點。

2.示例 2：“人—圖交互”——Surfer軟件在鄉(xiāng)土地理教學中的應用

（1）教學設計思路

家鄉(xiāng)是養(yǎng)育我們成長成才的一方土地，是記憶深處最美麗的地方。一名具有良好文化修養(yǎng)、全面發(fā)展的學生，應當具有社會責任和國家認同感，這就要求加強鄉(xiāng)土地理教學，引導學生加深對家鄉(xiāng)自然環(huán)境和社會生活特點的認知。

對于一線教師而言，鄉(xiāng)土地理教學的現(xiàn)實困境在于找到清晰準確的教學用圖。范圍越小的區(qū)域，相應的地圖資源就越稀缺，而制圖技藝的掌握則會讓這些難題迎刃而解。下面以“溯源甬江”這一鄉(xiāng)土教學內(nèi)容為例，淺論Surfer軟件制圖的優(yōu)點和在教學中的應用。

（2）教學過程

【制圖過程】操作步驟簡述如下：打開Surfer軟件—新建“等值線圖”—加載奉化江源頭地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)文件（提前在Global Mapper軟件中轉換為grd格式文件）—加載成功后在“屬性管理器”中設置分層設色—調整經(jīng)緯網(wǎng)格式、設置圖例和注記等—導出地圖—后期美化—最終成圖（圖1）。

圖1 奉化江源頭地區(qū)等高線地形圖、三維地形示意圖、壺潭村平面圖

【教師導入】研學小分隊云端探索寧波四明山區(qū)內(nèi)小流域的開發(fā)治理，領略新農(nóng)村建設成果，感受鄉(xiāng)村振興變化。通過經(jīng)緯度定位該地區(qū)的位置，熟悉奉化江的流向。

【學生思考】通過判讀經(jīng)緯度，在寧波地形圖上找到奉化江源頭的地理位置；并在奉化江源頭段等高線地形圖（圖1）上大致勾勒出奉化江上游的河道位置。

【教師提問】接下來利用等高線地形圖和三維地形示意圖，進行等高線地形圖的判讀訓練（分組進行）。

【學生活動】學生A在平面地形圖上找到山脊、山谷、鞍部等部位。學生B操作Surfer軟件，在三維地形圖上也找到相應位置。兩人相互印證（有電子白板的教室還可進行交互操作）。

【教師提問】壺潭村是奉化江源頭的一個小村落，近年來，因地制宜發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，助推鄉(xiāng)村振興。結合平面圖（圖1右上），運用所學知識分析壺潭村振興的主要原因。

【學生思考】結合地圖描述該村落的自然環(huán)境特點，并思考自然和人文要素（圖中信息）間的關聯(lián)，分析鄉(xiāng)村振興的主要原因。

【課堂總結】本節(jié)課通過地圖判讀、交互體驗和案例分析，深化了學生對于區(qū)域認知的理解。將GIS制圖技術應用于鄉(xiāng)土地理教學，通過描述地理位置、分析自然環(huán)境、概括農(nóng)村發(fā)展特色，引導學生在學習過程中逐漸具備區(qū)域認知和綜合思維的意識。

（3）教學建議

Surfer軟件非常適合制作等值線地圖，用戶可以自由選擇樣式，對等高線賦予各個層級漸變的填充色值，制成分層設色地形，還可以生成三維地形圖，立體地呈現(xiàn)案例地區(qū)的地形特征。由于加載的DEM（數(shù)字高程模型）數(shù)據(jù)自帶空間屬性，也保證了地圖表達的準確性和科學性。更為關鍵的是，Surfer軟件較ArcGIS軟件更為輕量化、易操作，可作為課堂教學時的動態(tài)地圖展示以及“人—圖交互”的一款可視化工具。

3.示例 3：“立體成像”——LSV軟件在時事熱點教學中的應用

（1）教學設計思路

采用時事熱點為背景，將理論與實際相結合是寧波中考命題的一項重要原則。在日常教學中，融入時事熱點的實景教學有利于調動學生的學習積極性。

本節(jié)課采用LSV軟件，課堂展示熱點區(qū)域——北京冬奧會的三個主要賽區(qū)的遙感影像圖，并引導學生使用軟件專業(yè)的空間定位、地形測量、等高線分析等實時交互操作，分析冬奧會賽區(qū)選址的有利條件。

（2）教學過程

【制圖過程】利用LSV軟件制作北京冬奧會賽區(qū)分布示意圖（圖2），在線進行延慶賽區(qū)和張家口賽區(qū)雪上項目場地的地形分析（圖3、圖4）。

圖2 北京冬奧會賽區(qū)分布示意圖

圖3 國家高山滑雪中心（延慶）地形分析

圖4 國家越野滑雪中心（張家口）地形分析

【教師導入】第24屆冬季奧運會在北京市和河北省張家口市成功舉辦。分析北京申冬奧成功的氣候條件，并思考冬奧會為何不選址在溫度更低的哈爾濱。

【學生思考】結合北京冬奧會三個賽區(qū)的地理位置，分析其氣候特點，并思考冬奧會舉辦地的氣候條件既要符合降雪和存雪的條件，又不能溫度過低影響運動員發(fā)揮。

【教師提問】此次冬奧會為什么由兩個城市聯(lián)合承辦？分析張家口賽區(qū)、延慶賽區(qū)開展雪上項目的有利自然條件。

【學生思考】結合冬奧會比賽項目特點，思考北京冬奧會建設三個賽區(qū)的原因；結合LSV的地形測量和分析功能，分析延慶賽區(qū)和張家口賽區(qū)承辦冬奧會雪上項目的有利條件。

【課堂總結】本節(jié)課引導學生對冬奧會比賽項目有整體的認知，辯證地思考冰上項目和雪上項目承辦場館建設的異同點，在結合氣候條件的基礎之上，綜合分析張家口和延慶賽區(qū)的承辦優(yōu)勢（地形、積雪厚度等）。

（3）教學建議

LSV（圖新地球）軟件是一款國產(chǎn)專業(yè)的三維數(shù)字地球桌面軟件，無需安裝且即開即用。在網(wǎng)絡環(huán)境良好的教室中可作為日常工具輔助地理課堂教學，利用三維地圖可以更好地呈現(xiàn)和講解涉及時空概念的時事熱點事件。

隨著時代發(fā)展，信息技術的應用和普及，GIS技術也已逐漸融入日常生活。對于中學地理教師而言，學習豐富的GIS制圖軟件，可以為初中地理教學提供強有力的制圖保障和空間分析支持。在教學中運用GIS制圖技術設計符合學生認知規(guī)律的教學用圖，通過降低學生對地圖認知負荷、“人—圖交互”等方式呈現(xiàn)并開展案例教學，可以充分調動學生的學習熱情，幫助學生構建更完備的圖表分析能力。