摘 要：在新課標(biāo)和教育信息化背景下，如何促進信息技術(shù)與教學(xué)深度融合是亟需研究的重要教學(xué)實踐課題。本文以GIS在地理探究學(xué)習(xí)活動中的教學(xué)價值分析為基礎(chǔ)，以“維護國家海洋權(quán)益”為例，從輔助教學(xué)主題選取著力核心素養(yǎng)、驅(qū)動核心問題探究等方面探索GIS賦能地理探究學(xué)習(xí)的教學(xué)路徑。實踐表明，融合GIS的地理探究學(xué)習(xí)可有效培育學(xué)生地理核心素養(yǎng)和信息素養(yǎng)并充分發(fā)揮學(xué)生主體作用，有利于促進教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；探究學(xué)習(xí)；GIS；海洋權(quán)益

中圖分類號：G633.55? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ?文章編號：1005-5207（2024）03-0021-04

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》提出信息技術(shù)為學(xué)生提供自主學(xué)習(xí)、探究學(xué)習(xí)和合作學(xué)習(xí)的開放空間，促進地理學(xué)習(xí)的拓展和深入。地理信息系統(tǒng)（GIS）是地理學(xué)最重要的技術(shù)手段之一，其強大的分析和處理功能為學(xué)生開展探究學(xué)習(xí)提供真實情境創(chuàng)設(shè)、信息獲取、定量定性分析、可視化呈現(xiàn)等教學(xué)支持。如何在以“自主、探究、合作”的教學(xué)形式中發(fā)揮GIS的教學(xué)價值并培育學(xué)生核心素養(yǎng)，是信息技術(shù)與地理教學(xué)深度融合的重要課題之一。本文基于GIS在地理探究學(xué)習(xí)活動中的教學(xué)價值，結(jié)合“維護國家海洋權(quán)益”課例說明GIS助力地理探究學(xué)習(xí)的教學(xué)路徑，以期為一線教師應(yīng)用地理技術(shù)手段提供實踐參考。

一、GIS在地理探究學(xué)習(xí)中的價值

1.多途徑獲取教學(xué)素材，創(chuàng)設(shè)真實情境

日常教學(xué)中，教師通常使用教材、雜志、地圖冊等紙質(zhì)素材，或是借助網(wǎng)絡(luò)搜索各種地圖。但紙質(zhì)素材通常具有滯后性，而網(wǎng)絡(luò)上的地圖又難以完全契合教學(xué)需要。借助GIS將專業(yè)地理網(wǎng)站獲取的地理數(shù)據(jù)制作成課堂教學(xué)所需的各種地圖，可保障情境創(chuàng)設(shè)所需素材的真實性、實時性。例如，下載30 m分辨率的全球地表覆蓋數(shù)據(jù)，利用GIS提取出建設(shè)用地并制作某城市不同時期建設(shè)用地分布圖，認(rèn)識城市化過程。此外，在戶外調(diào)查、訪談等實踐活動中，GIS可將調(diào)查獲取的信息賦予空間屬性，形成一手教學(xué)素材。又如，在開展校園植被調(diào)查活動中，學(xué)生用手機獲取每棵植被的坐標(biāo)，利用GIS將每個坐標(biāo)賦予植被名稱、類型等屬性，從而獲得校園植被的空間分布數(shù)據(jù)，為學(xué)習(xí)情境創(chuàng)設(shè)提供教學(xué)資源。

2.定性和定量分析結(jié)合，提升探究深度

解決地理問題應(yīng)是由定性分析到定量分析，再由定量分析到新的定性分析螺旋式上升的思維過程。利用GIS的圖層疊加，輔助學(xué)生定性分析地理要素之間的關(guān)聯(lián)。GIS的緩沖區(qū)分析、疊加分析、路徑分析、空間插值、分區(qū)統(tǒng)計等空間分析工具可對地理問題進行定量分析。如學(xué)習(xí)“人口分布”時，首先在GIS軟件中將人口密度圖層疊加在地形、河流分布、氣候分布等圖層之上并逐一顯示，定性分析人口分布與自然地理環(huán)境要素的關(guān)聯(lián)，逐步實現(xiàn)單要素綜合到多要素綜合的思維進階。然后，將某區(qū)域高程數(shù)據(jù)和人口密度柵格數(shù)據(jù)導(dǎo)入GIS，利用分區(qū)統(tǒng)計工具計算出不同海拔、坡度、坡向的人口比重，定量分析人口分布與地形的關(guān)系［1］。讓學(xué)生更加全面地認(rèn)識地理規(guī)律，以提升探究學(xué)習(xí)深度。

3.可視化呈現(xiàn)探究結(jié)果，增強展示效果

展示交流探究學(xué)習(xí)的成果是對學(xué)生語言、文字、創(chuàng)造和實踐能力進行表現(xiàn)性評價的重要方式，也有利于增強學(xué)生學(xué)習(xí)活動的獲得感。利用GIS將地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為專題地圖、3D地形圖，用地圖語言表達地理事象的空間位置、空間關(guān)系和空間演變，既凸顯了地理學(xué)科特點，也使得復(fù)雜的數(shù)據(jù)變得直觀和易于理解。此外，利用GIS將探究學(xué)習(xí)的成果形成地理數(shù)據(jù)上傳到網(wǎng)絡(luò)平臺，瀏覽者可通過縮放、平移、查詢等操作與地圖進行互動，讓更多人深入了解研究內(nèi)容，并提出反饋意見。

二、GIS輔助地理探究學(xué)習(xí)的教學(xué)路徑

1.選取主題：契合GIS技術(shù)輔助優(yōu)勢

高中階段融合GIS開展地理探究學(xué)習(xí)，選取的主題除了應(yīng)能夠激發(fā)學(xué)生探究欲望，培育地理核心素養(yǎng)，具有時代和科學(xué)價值之外，還應(yīng)該考慮探究主題與GIS技術(shù)的契合度。其一，GIS主要關(guān)注地理空間的分析和模擬，所選主題應(yīng)具有一定的空間特征和空間關(guān)聯(lián)性。如本次選取“維護國家海洋權(quán)益”作為主題，可利用GIS收集領(lǐng)海基點數(shù)據(jù)、海底地形數(shù)據(jù)等，繪制領(lǐng)海、專屬經(jīng)濟區(qū)分布示意圖和大陸架剖面圖，辨識海洋權(quán)益的空間范圍。進一步疊加春曉油田位置和日本提出的所謂“中間線”圖層，借助GIS的地圖查看、縮放、測量等功能認(rèn)識空間關(guān)聯(lián)。其二，GIS依賴地理數(shù)據(jù)進行分析和可視化，因此，需要確保所選主題有較豐富的相關(guān)數(shù)據(jù)并容易獲取。其三，很多GIS軟件操作難度大，確保開展主題探究活動所涉及的軟件操作難度較低或經(jīng)過簡單培訓(xùn)學(xué)生便能上手操作。如本次活動中涉及的“數(shù)據(jù)導(dǎo)入、圖層疊加、距離測量、地圖縮放”等操作，在QGIS軟件中均可直接上手，所涉及的“緩沖區(qū)分析”也是經(jīng)過簡單培訓(xùn)即可。

2.預(yù)設(shè)目標(biāo)：融合地理核心素養(yǎng)和信息素養(yǎng)

預(yù)設(shè)目標(biāo)有助于引導(dǎo)教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)范圍和深度的界定，也是對學(xué)生進行表現(xiàn)性評價的依據(jù)。課程標(biāo)準(zhǔn)對地理學(xué)習(xí)的每個模塊內(nèi)容在必備知識、關(guān)鍵能力和核心素養(yǎng)方面都有具體要求，這是教師確定學(xué)習(xí)目標(biāo)的基本依據(jù)。本節(jié)課對應(yīng)的課標(biāo)有“通過探究有關(guān)人文地理問題，了解地理信息技術(shù)的應(yīng)用；結(jié)合實例，說明國家海洋權(quán)益；運用資料，說明釣魚島及其附屬島嶼是中國固有領(lǐng)土，中國對其擁有無可爭辯的主權(quán)”。信息素養(yǎng)是指學(xué)生在信息時代中獲取、評估、使用和傳達信息的能力和意識，是學(xué)生應(yīng)對未來信息化環(huán)境下的生活、學(xué)習(xí)、工作的必備素養(yǎng)之一。融合GIS開展地理探究可培育學(xué)生地理數(shù)據(jù)獲取、評價、空間分析、制圖表達等信息素養(yǎng)。因此，GIS融合下的學(xué)習(xí)目標(biāo)應(yīng)該體現(xiàn)出對學(xué)生信息素養(yǎng)培育的要求。基于課程標(biāo)準(zhǔn)和信息素養(yǎng)的要求，預(yù)設(shè)了本節(jié)課的教學(xué)目標(biāo)如下：①能夠收集春曉油田的坐標(biāo)并制作區(qū)位圖，認(rèn)識其地理位置的特殊性。②能夠利用GIS軟件制作海洋權(quán)益示意圖，理解海洋權(quán)益相關(guān)概念。③能夠利用GIS軟件的測量工具，定量分析海洋權(quán)益爭端事件并說明維護國家海洋權(quán)益的意義。

3.開展活動：借助GIS探究核心問題

（1）創(chuàng)設(shè)核心問題

研究地理問題的視角通常包括“它在哪里？它是什么樣的？它為什么在那里？它是什么時候發(fā)生的？它產(chǎn)生了什么作用？怎樣使它有利于人類和自然環(huán)境”［2］。首先，認(rèn)識研究對象的位置是理解海洋權(quán)益相互依存關(guān)系的前提，也是本次探究學(xué)習(xí)的開始。其次，學(xué)生借助GIS軟件通過不同尺度切換和不同類型區(qū)域疊加對比，明確海洋權(quán)益的范圍、界線和權(quán)益主張是探究學(xué)習(xí)的認(rèn)知基礎(chǔ)。最后，面對真實問題情境，利用GIS輔助表達觀點辯護國家主權(quán)是探究學(xué)習(xí)的落腳點。基于“認(rèn)識爭議位置、知曉海洋權(quán)益、辯護國家主權(quán)”的教學(xué)主線，引導(dǎo)學(xué)生思維和能力不斷發(fā)展，創(chuàng)設(shè)核心問題如下：①春曉油田所處海域為什么容易引起爭端，借助QGIS繪制區(qū)位示意圖說明；②春曉油田是否處于我國海洋權(quán)益的范圍，請借助QGIS繪制海洋權(quán)益示意圖說明；③學(xué)生借助QGIS，闡述日本提出的所謂“中間線”侵犯了我國哪些海洋權(quán)益？

（2）圍繞核心問題驅(qū)動探究

【探究活動一】知“春曉”之爭端

情境激疑：教師播放春曉油田開發(fā)爭端事件的相關(guān)視頻，并配文說明：近20年以來，我國在東海海域開發(fā)春曉油田，日本以該海域為爭議海域為由頻頻提出抗議，并強烈要求中方停止開發(fā)。

核心問題：春曉油田所處海域為什么容易引起爭端，借助QGIS繪制區(qū)位示意圖說明。

GIS輔助探究：學(xué)生通過查閱資料得到春曉油田地理坐標(biāo)，將數(shù)據(jù)保存為CSV文件，依次點擊QGIS菜單欄“圖層”→“添加圖層”→“添加分割文本圖層”將坐標(biāo)數(shù)據(jù)導(dǎo)入圖層，疊加在“中日海岸線”圖層上。觀察地圖了解春曉油田距周邊海岸的相對位置，利用QGIS“要素之間最短線”工具計算出油田距我國赤尾嶼約142.6海里，距漁山島約174.1海里，距離日本琉球群島的久米島約151.7海里。最后，在QGIS“新建打印布局”窗口中依次點擊右側(cè)菜單欄中“添加地圖”和“添加比例尺”，繪制出“春曉油田區(qū)位圖”（圖1）。

展示匯報：通過QGIS定量分析了油田與中國和日本海岸線距離，表明春曉油田居于中日之間，且距離均小于200海里專屬經(jīng)濟區(qū)的最大范圍，從而導(dǎo)致兩國主張權(quán)益范圍存在重疊區(qū)（日本主張釣魚島主權(quán)歸日本為劃界基點）。

【探究活動二】明海域之權(quán)利

概念學(xué)習(xí)：學(xué)生閱讀湘教版教材必修第二冊P102“各類海域分布示意”和關(guān)于海洋權(quán)益的描述，說出圖中相關(guān)區(qū)域的含義及其空間范圍并討論我國在海洋中享有的各種權(quán)利和利益。

核心問題：春曉油田是否處于我國海洋權(quán)益的范圍，請借助QGIS繪制海洋權(quán)益示意圖說明。

GIS輔助探究：學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)查找1996年5月15日和2012年9月10日我國政府先后發(fā)表的聲明以及公布的部分領(lǐng)?；c，整理出春曉油田周邊海域的基點。利用QGIS“點轉(zhuǎn)線”工具將基點連成線，生成領(lǐng)海基線。利用QGIS“緩沖區(qū)”工具在領(lǐng)海基線圖層的基礎(chǔ)上生成領(lǐng)海和大陸架范圍，制作“領(lǐng)海、專屬經(jīng)濟區(qū)示意圖（圖2）；利用“Terrain profile”插件工具在“海底地形”柵格數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上生成地形剖面圖，制作“大陸架示意圖（圖3）”。學(xué)生分組合作完成，每組由課前受過培訓(xùn)的學(xué)生負(fù)責(zé)主要操作，其他學(xué)生可參與體驗和協(xié)助完成任務(wù)。

展示匯報：學(xué)生在QGIS的輔助下制作了示意圖，學(xué)生代表結(jié)合示意圖闡述如下觀點：①春曉油田位于我國專屬經(jīng)濟區(qū)范圍，根據(jù)《聯(lián)合國海洋法公約》，我國對該海域有無可爭辯的主權(quán)權(quán)利和管轄權(quán)。②春曉油田位于我國東海大陸架上，我國享有勘探、開發(fā)包括海床、底土的自然資源的主權(quán)權(quán)利。

【探究活動三】護海洋之主權(quán)

情境創(chuàng)設(shè)：日本認(rèn)為兩國在劃定距離不足400海里的專屬經(jīng)濟區(qū)分界線時，要以雙方等距離的中心線進行劃分，提出所謂的“中間線”，利用QGIS將日本所謂“中間線”導(dǎo)入圖層。

核心問題：學(xué)生借助QGIS，闡述日本提出的所謂“中間線”侵犯了我國哪些海洋權(quán)益？

GIS輔助研究：學(xué)生滾動鼠標(biāo)滑輪在QGIS中縮放地圖，觀察大比例尺地圖，發(fā)現(xiàn)所謂“中間線”把中國釣魚島和赤尾嶼劃到了日本一側(cè)。利用QGIS“測量”工具測量所謂“中間線”距東海大陸架邊緣的距離約82海里至114海里。最后，在QGIS的“打印布局”視圖下制作出“中間線”與我國島嶼和大陸架的空間關(guān)系示意圖（圖4）。

展示匯報：學(xué)生借助QGIS觀察和測量發(fā)現(xiàn)，日本提出所謂的“中間線”侵犯了我國領(lǐng)土主權(quán)和大陸架的海洋權(quán)益，并結(jié)合示意圖闡述如下：①日本所謂“中間線”是以釣魚島主權(quán)屬于日本且釣魚島作為劃界基點為前提，這侵犯了我國釣魚島及其附屬島嶼的領(lǐng)土主權(quán)。②“中間線”根本否定了中國依據(jù)《公約》享有本國領(lǐng)土全部自然延伸的大陸架的權(quán)利。

4.總結(jié)評價：關(guān)注探究學(xué)習(xí)過程和成果

表現(xiàn)性評價是對學(xué)生在真實情境中解決問題時所表現(xiàn)的語言溝通、圖文表達和利用GIS分析解決問題的能力評定［3］，也是對實踐過程中表現(xiàn)出的信息收集、整理、評估等信息素養(yǎng)的評定。評價要關(guān)注全過程，評價主體要多元，包含自己、同伴和教師。筆者對本次探究活動制定了如表1所示的表現(xiàn)性評價量規(guī)。

三、總結(jié)與反思

通過本次課例的實踐，關(guān)于GIS在學(xué)生素養(yǎng)培育方面有以下感悟。其一，學(xué)生在核心問題的驅(qū)動下開展探究活動，體驗了GIS在數(shù)據(jù)獲取、分析、可視化等方面的應(yīng)用，提高了地理實踐力。其二，借助QGIS繪制示意圖表達觀點，學(xué)會運用“空間—區(qū)域”的觀點認(rèn)識地理環(huán)境，培育了區(qū)域認(rèn)知素養(yǎng)，實踐中也鍛煉了信息收集、整理、評價、分析等能力，培育了信息素養(yǎng)。其三，利用QGIS測量工具認(rèn)識到赤尾嶼面積雖?。y算出約0.1 km2）但海洋權(quán)益大（測算出領(lǐng)海范圍約1 600 km2），并在不同尺度地圖的切換下有了更加直觀的視覺沖擊，形成強烈的主權(quán)意識：哪怕是地圖上的一小點，都是國家不可分割的主權(quán)領(lǐng)土。增強了學(xué)生的主權(quán)意識和家國情懷，落實立德樹人的教育根本任務(wù)。

筆者關(guān)于GIS融合地理探究學(xué)習(xí)需要注意的事項有以下反思。第一，處理好探究學(xué)習(xí)過程中學(xué)生和教師的關(guān)系。探究活動中應(yīng)充分調(diào)動學(xué)生積極性，通過自主、合作、探究學(xué)習(xí)形成有意義建構(gòu)，教師可給予學(xué)生情感鼓勵、方法指導(dǎo)、技術(shù)支持、評價提升。第二，恰當(dāng)選擇GIS應(yīng)用平臺?？捎糜谥袑W(xué)地理教學(xué)的電腦端或網(wǎng)絡(luò)端GIS平臺類型多樣，應(yīng)基于校情和學(xué)情選擇易學(xué)習(xí)、易安裝、易獲取的應(yīng)用平臺，降低技術(shù)門檻。第三，發(fā)揮好GIS在學(xué)習(xí)活動中的教學(xué)價值。GIS融合地理教學(xué)是為了促進教學(xué)目標(biāo)的達成和素養(yǎng)的提升，應(yīng)基于探究活動需要尋找合適的技術(shù)融合錨點，避免技術(shù)過度使用。

參考文獻：

［1］ 王俊生.QGIS在地理項目式學(xué)習(xí)中的應(yīng)用探索——以“衢州人口分布與地形關(guān)系的定量分析”為例［J］.地理教學(xué)，2021（18）：61-64.

［2］ 馮以浤.地理教育國際憲章［J］.地理學(xué)報，1993（4）：289-296.

［3］ 李玉鈞.高中地理課堂觀察量表的開發(fā)原則與途徑［J］.地理教育，2017（7）：11-13.