周澤甬

（寧波市春曉中學(xué)，浙江 寧波 315000）

2022版初中地理新課標(biāo)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(xí)慣，感悟信息技術(shù)的發(fā)展給生活帶來的便利是其中最新的學(xué)業(yè)要求［1］。正確編制并使用符合課程標(biāo)準(zhǔn)要求和學(xué)生認(rèn)知發(fā)展規(guī)律的教學(xué)用圖，是培養(yǎng)學(xué)生分析、解決問題能力的重要前提之一。

在日常教學(xué)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(quán)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(zhǔn)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(shù)來編制教學(xué)所需的地圖，是有效解決教學(xué)過程中圖表資源不足的突破口。

一、GIS制圖技術(shù)在教學(xué)中的作用

地理信息技術(shù)（Geographic Information System）被譽(yù)為地理學(xué)習(xí)的第三代語言，正是因其體現(xiàn)了對數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的強(qiáng)大功能。在地理學(xué)習(xí)過程中，GIS技術(shù)能更加高效地幫助學(xué)習(xí)者完成對地理信息的處理，這正是提高學(xué)生區(qū)域認(rèn)知、綜合思維的有效途徑。GIS制圖技術(shù)在初中地理教學(xué)中發(fā)揮了重要作用，可概括為以下三點：其一，GIS制圖技術(shù)可以通過獲取的數(shù)據(jù)，將復(fù)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(xué)生在學(xué)習(xí)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(qiáng)，教師可按照教學(xué)內(nèi)容的需求，對地圖進(jìn)行加工和處理，通過制圖放大所要表達(dá)的信息點，這更容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，從而達(dá)到更好的教學(xué)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(xué)科紛紛引入了信息科學(xué)的研究手段和方法，從而推動學(xué)科的發(fā)展。作為21世紀(jì)社會主義的建設(shè)者和接班人，青少年學(xué)生也應(yīng)加強(qiáng)利用地理信息技術(shù)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(shù)的發(fā)展，有越來越多的軟件應(yīng)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(jī)移動端的App也能為地理學(xué)科的教學(xué)帶來助力。地理學(xué)科強(qiáng)調(diào)綜合性和實踐性，加之“雙減”政策背景下研學(xué)活動得到支持，地理學(xué)科教師可以組織學(xué)生參與研學(xué)活動，這些移動端App因其使用便捷靈活的特點，在戶外研學(xué)實踐過程中可以發(fā)揮重要的作用，為研學(xué)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(shù)的教學(xué)應(yīng)用示例

1.示例1：“降低學(xué)生認(rèn)知負(fù)荷”——ArcGIS軟件在人文地理教學(xué)中的應(yīng)用

（1）教學(xué)設(shè)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(xué)材料呈現(xiàn)，大量的信息會對學(xué)生的閱讀和理解產(chǎn)生干擾，勢必會增加學(xué)生的認(rèn)知負(fù)荷。教師應(yīng)在備課過程中巧用制圖表達(dá)，幫助學(xué)生通過視覺影像來構(gòu)建心理模型，減少其外在認(rèn)知負(fù)荷［3］。

表2 各地區(qū)人口數(shù)據(jù)

（2）教學(xué)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(jìn)Excel表格中）—在屬性中設(shè)置不同字段的分類色值—最后導(dǎo)出地圖，并在PS中美化地圖（圖略）。

【教師導(dǎo)入】仔細(xì)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(xué)生思考】結(jié)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(jié)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(rèn)為導(dǎo)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(xué)生思考】結(jié)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(jié)合已有的知識嘗試分析變化原因（自然環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)狀況等）。

（3）教學(xué)建議

通過制圖將復(fù)雜的信息和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為形象的地圖，減少學(xué)生的外在認(rèn)知負(fù)荷，鍛煉地圖判讀和空間思維能力。學(xué)生對地圖進(jìn)行了初步的空間分析之后，還需引導(dǎo)其對人口、資源、環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展等問題進(jìn)行綜合分析，促進(jìn)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(jié)構(gòu)、分布等多方面情況，其中人口三率、性別構(gòu)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(xué)中的應(yīng)用

（1）教學(xué)設(shè)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(xué)生，應(yīng)當(dāng)具有社會責(zé)任和國家認(rèn)同感，這就要求加強(qiáng)鄉(xiāng)土地理教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生加深對家鄉(xiāng)自然環(huán)境和社會生活特點的認(rèn)知。

對于一線教師而言，鄉(xiāng)土地理教學(xué)的現(xiàn)實困境在于找到清晰準(zhǔn)確的教學(xué)用圖。范圍越小的區(qū)域，相應(yīng)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(xué)內(nèi)容為例，淺論Surfer軟件制圖的優(yōu)點和在教學(xué)中的應(yīng)用。

（2）教學(xué)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(zhuǎn)換為grd格式文件）—加載成功后在“屬性管理器”中設(shè)置分層設(shè)色—調(diào)整經(jīng)緯網(wǎng)格式、設(shè)置圖例和注記等—導(dǎo)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(dǎo)入】研學(xué)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(lǐng)略新農(nóng)村建設(shè)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(xué)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(jìn)行等高線地形圖的判讀訓(xùn)練（分組進(jìn)行）。

【學(xué)生活動】學(xué)生A在平面地形圖上找到山脊、山谷、鞍部等部位。學(xué)生B操作Surfer軟件，在三維地形圖上也找到相應(yīng)位置。兩人相互印證（有電子白板的教室還可進(jìn)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(jié)合平面圖（圖1右上），運用所學(xué)知識分析壺潭村振興的主要原因。

【學(xué)生思考】結(jié)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(guān)聯(lián)，分析鄉(xiāng)村振興的主要原因。

【課堂總結(jié)】本節(jié)課通過地圖判讀、交互體驗和案例分析，深化了學(xué)生對于區(qū)域認(rèn)知的理解。將GIS制圖技術(shù)應(yīng)用于鄉(xiāng)土地理教學(xué)，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(dǎo)學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中逐漸具備區(qū)域認(rèn)知和綜合思維的意識。

（3）教學(xué)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(shè)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(dá)的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。更為關(guān)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(xué)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(xué)中的應(yīng)用

（1）教學(xué)設(shè)計思路

采用時事熱點為背景，將理論與實際相結(jié)合是寧波中考命題的一項重要原則。在日常教學(xué)中，融入時事熱點的實景教學(xué)有利于調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)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(dǎo)學(xué)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(xué)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(jìn)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(dǎo)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(xué)生思考】結(jié)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(xué)生思考】結(jié)合冬奧會比賽項目特點，思考北京冬奧會建設(shè)三個賽區(qū)的原因；結(jié)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(jié)】本節(jié)課引導(dǎo)學(xué)生對冬奧會比賽項目有整體的認(rèn)知，辯證地思考冰上項目和雪上項目承辦場館建設(shè)的異同點，在結(jié)合氣候條件的基礎(chǔ)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(xué)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(luò)環(huán)境良好的教室中可作為日常工具輔助地理課堂教學(xué)，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(shù)的應(yīng)用和普及，GIS技術(shù)也已逐漸融入日常生活。對于中學(xué)地理教師而言，學(xué)習(xí)豐富的GIS制圖軟件，可以為初中地理教學(xué)提供強(qiáng)有力的制圖保障和空間分析支持。在教學(xué)中運用GIS制圖技術(shù)設(shè)計符合學(xué)生認(rèn)知規(guī)律的教學(xué)用圖，通過降低學(xué)生對地圖認(rèn)知負(fù)荷、“人—圖交互”等方式呈現(xiàn)并開展案例教學(xué)，可以充分調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，幫助學(xué)生構(gòu)建更完備的圖表分析能力。