基于EXCEL的地理教學(xué)信息分析和可視化表達(dá)

董建勛

（江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué), 江蘇 鎮(zhèn)江 212017）

基于EXCEL的地理教學(xué)信息分析和可視化表達(dá)

董建勛

（江蘇省鎮(zhèn)江中學(xué), 江蘇 鎮(zhèn)江 212017）

收集、整理和分析地理信息，并將其應(yīng)用到學(xué)習(xí)過(guò)程中；運(yùn)用有效手段表達(dá)地理探究的見(jiàn)解和體會(huì)，這是新課程改革的要求。指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)將地理信息進(jìn)行處理和可視化表達(dá)是提高教學(xué)有效性的關(guān)鍵。指導(dǎo)學(xué)生將信息技術(shù)與地理探究活動(dòng)的有效整合是突破這一關(guān)鍵的有效措施。

地理教學(xué)；地理信息；信息技術(shù)；EXCEL

一、問(wèn)題的提出

在地理教學(xué)中，以圖形、圖像和地圖等直觀形式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，可充分激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的注意力，提高教學(xué)質(zhì)量。然而，現(xiàn)行教材中大量的教學(xué)內(nèi)容卻是以數(shù)字、表格等形式呈現(xiàn)，即使有部分直觀圖表，也存在數(shù)據(jù)過(guò)時(shí)、形式陳舊或遠(yuǎn)離學(xué)生的生活體驗(yàn)等問(wèn)題。課程改革要求我們?cè)诮虒W(xué)中重視過(guò)程和方法，要求學(xué)生“通過(guò)多種途徑、運(yùn)用多種手段收集地理信息，嘗試運(yùn)用所學(xué)的地理知識(shí)和技能對(duì)地理信息進(jìn)行整理、分析，并把地理信息運(yùn)用于地理學(xué)習(xí)過(guò)程”；“嘗試從學(xué)習(xí)和生活中發(fā)現(xiàn)地理問(wèn)題，提出探究方案，與他人合作開(kāi)展調(diào)查研究，提出解決問(wèn)題的對(duì)策”；“運(yùn)用適當(dāng)?shù)姆椒ê褪侄危磉_(dá)、交流、反思自己地理學(xué)習(xí)和探究的體會(huì)、見(jiàn)解和成果”。筆者認(rèn)為有意識(shí)地指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)將收集的地理信息進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚聿⑥D(zhuǎn)化為圖表、地圖等直觀形式，就能更有效地應(yīng)用這些信息；學(xué)生也能借此有效表達(dá)、交流和反思自己地理學(xué)習(xí)和探究的體會(huì)、見(jiàn)解和成果。現(xiàn)行的高中信息技術(shù)應(yīng)用課程標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了學(xué)生必須初步掌握信息處理的基本方法和以電子表格為核心的信息處理軟件。筆者針對(duì)教材中出現(xiàn)和地理調(diào)查中的常見(jiàn)數(shù)據(jù)，探討應(yīng)用最廣泛的電子表格軟件Excel的數(shù)據(jù)處理和可視化圖表的自制方案。

二、基于Excel的地理數(shù)據(jù)處理

Excel是Microsoft Office的重要組件，可以完成復(fù)雜的數(shù)據(jù)運(yùn)算，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析和預(yù)測(cè)，并具備強(qiáng)大的圖表功能，中學(xué)信息技術(shù)課程標(biāo)準(zhǔn)也要求學(xué)生初步掌握Excel的基本應(yīng)用。以下便是筆者在教學(xué)實(shí)踐中應(yīng)用Excel，指導(dǎo)學(xué)生對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚瑢?shí)現(xiàn)信息處理整合于地理教學(xué)的過(guò)程的途徑。

1.由數(shù)字到圖像，變無(wú)形為有形

應(yīng)用Excel強(qiáng)大的圖表向?qū)В梢詫⑸驳谋砀駭?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為直觀圖表展現(xiàn)出來(lái)，如新課標(biāo)魯教版必修二表1-3-3，世界人口垂直分布趨勢(shì)。我們可以在Excel中輸入其中數(shù)據(jù)（圖1），應(yīng)用圖表工具繪制出“復(fù)合條餅圖”，將其底圖更改為地形實(shí)景即可（圖2）。

圖1 在Excel中輸入表格數(shù)據(jù)

圖2 Excel生成的統(tǒng)計(jì)復(fù)合條餅圖

2.由數(shù)字到曲線，變無(wú)序?yàn)橛行?/p>

應(yīng)用Excel對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，有助于凸現(xiàn)表面上紛繁復(fù)雜的地理數(shù)據(jù)背后隱藏的地理規(guī)律。如新課標(biāo)魯教版必修一表1-1-1太陽(yáng)系中主要行星物理性質(zhì)比較，其中的公轉(zhuǎn)周期、與太陽(yáng)的距離等就有深層次的規(guī)律性。我們將這些數(shù)據(jù)輸入Excel，統(tǒng)一單位（圖3），插入“XY散點(diǎn)圖”，選定B1:C10數(shù)據(jù)區(qū)域，按照向?qū)崾荆纯傻玫缴Ⅻc(diǎn)圖（圖4）。

圖3 將行星物理性質(zhì)數(shù)據(jù)填入Excel

圖4 Excel圖表向?qū)У玫降纳Ⅻc(diǎn)圖

圖5 Excel給出的趨勢(shì)曲線及其解析式

下一步就是關(guān)鍵的數(shù)據(jù)分析了，首先在任一“散點(diǎn)”上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的上下文菜單中選擇“添加趨勢(shì)線”，由于散點(diǎn)分布接近冪函數(shù)分布，從而在彈出的對(duì)話框中試選擇“乘冪”趨勢(shì)預(yù)測(cè)/回歸類(lèi)型，確定完成，即得到Excel繪出的趨勢(shì)線（圖5），可以看出曲線與散點(diǎn)擬合很好。用鼠標(biāo)右鍵單擊趨勢(shì)線，選擇“趨勢(shì)線”格式，在趨勢(shì)線格式對(duì)話框中選擇“選項(xiàng)”選擇卡，鉤選“顯示公式”選項(xiàng)，Excel便立刻在散點(diǎn)圖上給出趨勢(shì)曲線的解析式，如圖5右上角所示，即：

其含義為，行星公轉(zhuǎn)周期的平方與其和太陽(yáng)的距離的立方成正比。這就是著名的開(kāi)普勒行星運(yùn)動(dòng)第三定律。丹麥天文學(xué)家第谷畢生觀測(cè)才收集到這些數(shù)據(jù)，德國(guó)天文學(xué)家開(kāi)普勒終其一生，處理了這些數(shù)據(jù)，才得到了這個(gè)定律。而這兩代人的努力，我們應(yīng)用信息技術(shù)，只需要片刻時(shí)間就能完成。這樣的探究學(xué)習(xí)過(guò)程，學(xué)生既能在信息處理過(guò)程中不斷有驚喜發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步激發(fā)學(xué)習(xí)的興趣和探究的熱情，更能逐步鍛煉出一種適應(yīng)現(xiàn)代社會(huì)探索學(xué)習(xí)的能力，這對(duì)于其終生發(fā)展十分有利。

3.由數(shù)字到專(zhuān)題地圖，突顯地理學(xué)科特色

專(zhuān)題地圖是著重表示一種或數(shù)種自然要素或社會(huì)經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的地圖，在地理問(wèn)題的研究中有著廣泛的應(yīng)用。我們可以應(yīng)用Excel生成統(tǒng)計(jì)圖表后，用如下方法Diy專(zhuān)題地圖：

(1)在Excel生成的圖表中應(yīng)用地圖作為底圖。如研究人口隨緯度的分布情況時(shí)，按表6在Excel中輸入統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。選擇“插入—>圖表”菜單，在彈出對(duì)話框中左側(cè)“圖表類(lèi)型”列表框中選擇“條形圖”，點(diǎn)擊右側(cè)的“子圖表”框中的“簇狀條形圖”項(xiàng)，點(diǎn)擊“完成”按鈕即可得條形統(tǒng)計(jì)圖。在“繪圖區(qū)”雙擊鼠標(biāo)左鍵，在彈出的對(duì)話框中點(diǎn)擊“填充效果”按鈕，彈出對(duì)話框中選擇“圖片”選項(xiàng)卡，點(diǎn)擊“選擇圖片”按鈕，在彈出的 “選擇圖片”對(duì)話框中選擇世界地形圖，這時(shí)展現(xiàn)在你眼前的就是在世界地形底圖上呈現(xiàn)出的各緯度段人口的分布情況統(tǒng)計(jì)圖。給出了不同緯度的海陸分布、地形等相關(guān)要素，為我們綜合分析不同緯度人口的分布提供了背景資料。

圖6 人口隨緯度的分布情況

圖7 最終生成的人口隨緯度的分布圖

(2)把Excel生成的圖表打散，將需要的統(tǒng)計(jì)圖元粘貼到地理底圖的相應(yīng)位置。如在研究人口分布與海陸位置的關(guān)系時(shí)，我們可以在Excel中輸入相關(guān)數(shù)據(jù)：

大洲歐洲亞洲非洲北美南美大洋洲世界沿海面積48．7% 26．9% 19．4% 38．5% 26．8% 44．2% 30．1%沿海人口54．9% 47．3% 54．1% 51．3% 62．8% 94．3% 50．3%

選擇“插入→圖表”菜單，在“圖表類(lèi)型”列表框中選擇“柱狀圖”，點(diǎn)擊右側(cè)的“子圖表”框中的“族狀柱狀圖”項(xiàng)，點(diǎn)擊“完成”按鈕，經(jīng)過(guò)美化后，得到的統(tǒng)計(jì)圖如圖8所示。

圖8 經(jīng)過(guò)美化后Excel生成的族狀柱狀圖

將該圖復(fù)制，粘貼到Microsoft Powerpoint的幻燈片中去，對(duì)其執(zhí)行兩次的“取消組合”操作，將各大洲的統(tǒng)計(jì)柱分別粘貼到世界大洲大洋輪廓底圖的相應(yīng)大洲位置，即可得到十分專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)題地圖，如圖9所示。這樣的專(zhuān)題地圖，有助于指導(dǎo)學(xué)生從海岸線的曲折程度、大陸面積以及氣候等方面探究各大洲沿海地區(qū)面積的比重和人口集中程度不同的原因。

圖9 世界人口各大洲沿海地區(qū)人口比重

三、基于EXCEL的地理數(shù)據(jù)可視化表達(dá)

1.風(fēng)向玫瑰圖

風(fēng)向因素在探究氣候特征和工業(yè)區(qū)位因素中不可忽視，風(fēng)向玫瑰圖能直觀地表現(xiàn)出各個(gè)方向的風(fēng)向頻率分布，是表達(dá)一個(gè)地區(qū)風(fēng)向分布的有效手段。引導(dǎo)學(xué)生收集當(dāng)?shù)仫L(fēng)向與工業(yè)布局的相關(guān)信息，并進(jìn)行適當(dāng)處理進(jìn)而繪制出相應(yīng)的風(fēng)向玫瑰圖是探究學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。學(xué)生通過(guò)訪問(wèn)當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)（站）獲得一年的氣象信息，應(yīng)用Excel強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能計(jì)算出每種風(fēng)向的頻率（%），如下表所示。

風(fēng)向N NNE NE NEE E EES ES SSE S SSW SW SWW W WWN WN WNN無(wú)風(fēng)春3．3 10．0 7．8 7．8 4．4 2．2 10．0 13．3 6．7 3．3 2．2 2．2 1．1 1．1 3．3 8．9 12．2夏3．2 4．3 5．4 5．4 3．2 2．2 16．1 22．6 6．5 4．3 3．2 1．1 3．2 2．2 4．3 4．3 8．6秋4．6 13．6 10．2 5．7 3．4 2．3 6．8 14．8 5．7 3．4 1．1 0．0 1．1 1．1 4．6 4．6 17．1冬7．5 14．9 10．6 9．6 4．3 2．1 4．3 6．4 5．3 3．2 1．1 0．0 1．1 3．2 10．6 7．5 8．5全年4．7 10．7 8．5 7．1 3．8 2．2 9．3 14．3 6．0 3．6 1．9 0．8 1．6 1．9 5．8 6．3 11．5風(fēng)頻（%）

選定風(fēng)向和冬季風(fēng)頻數(shù)據(jù)行（無(wú)風(fēng)列不選），選擇“插入→圖表”菜單，在彈出對(duì)話框中左側(cè)的“圖表類(lèi)型”列表中選擇“雷達(dá)圖”，在右側(cè)的“子圖表類(lèi)型”中選擇“填充雷達(dá)圖”，點(diǎn)擊“完成”按鈕即可得到冬季的風(fēng)向玫瑰圖，如圖10所示，同樣，我們可以完成該地區(qū)任何季節(jié)以及全年的風(fēng)向玫瑰圖。

同樣的思路，我們?cè)贓xcel中填寫(xiě)各月平均氣溫和降水量的數(shù)據(jù)，選擇“自定義類(lèi)型”選項(xiàng)卡，在“圖表類(lèi)型”列表框中選擇“兩軸線-柱狀”，即可得氣溫降水統(tǒng)計(jì)圖，還可適當(dāng)優(yōu)化（圖11）。

圖10 Excel生成的全年風(fēng)向玫瑰圖

圖11 經(jīng)過(guò)適當(dāng)優(yōu)化設(shè)計(jì)后的氣溫降水統(tǒng)計(jì)圖

2.人口金字塔圖

人口金字塔圖可以直觀地反映出人口年齡結(jié)構(gòu)和性別比例，是指導(dǎo)學(xué)生探究人口增長(zhǎng)的有效工具。指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用Excel計(jì)算出各年齡段男女人口比重，如下表（由于作圖需要將女性人口比重設(shè)為負(fù)值）所示。

選擇表中的所有數(shù)據(jù)，插入條形圖，選擇“子圖表”框中的“簇狀條形圖”項(xiàng)，即可得人口金字塔圖的雛形，如圖12所示。其缺憾在于同一年齡段的統(tǒng)計(jì)條是相互錯(cuò)開(kāi)的。在任意統(tǒng)計(jì)條上雙擊，在彈出的“數(shù)據(jù)系列格式”對(duì)話框上選擇“選項(xiàng)”選項(xiàng)卡，將其中的“重疊比例”設(shè)為100，“分類(lèi)間距”設(shè)為0，在下方的預(yù)覽框中，即可看到錯(cuò)位現(xiàn)象已消失了。將鼠標(biāo)移到任一縱軸坐標(biāo)刻度標(biāo)注上（此時(shí)會(huì)顯示“分類(lèi)軸”字樣的系統(tǒng)提示），雙擊鼠標(biāo)左鍵，在彈出的“坐標(biāo)軸格式”對(duì)話框中選擇圖案選項(xiàng)卡，設(shè)定右下方的 “刻度線標(biāo)簽”為“圖外方式”，這時(shí)的金字塔圖，就很完善了，如圖13所示。

圖12 Excel生成的人口金字塔圖雛形

圖13 最終生成的成型的人口金字塔圖

四、討論

新的課程改革要求我們注重開(kāi)發(fā)身邊的課程資源，學(xué)習(xí)對(duì)生活有用的地理。指導(dǎo)學(xué)生通過(guò)調(diào)查等手段可以獲取豐富的可用于探究活動(dòng)的信息，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用Excel等信息處理工具對(duì)這些信息進(jìn)行有效地整理，應(yīng)用軟件的圖表功能，我們就能繪制出直觀地統(tǒng)計(jì)圖表甚至專(zhuān)題地圖，這樣的教學(xué)呈現(xiàn)，直觀地體現(xiàn)了相關(guān)地理要素之間的聯(lián)系，提高了學(xué)生探究地理問(wèn)題的效率。這樣的地理信息的處理過(guò)程，體現(xiàn)了科學(xué)研究中的去粗存精，突出重點(diǎn)等精神。這樣的研究方法，也為學(xué)生終生發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。近年來(lái)，不少教師提出用GIS軟件甚至矢量圖軟件Illustrator等制作地理圖表的思路。這對(duì)于教師制作高質(zhì)量的圖表十分有效。但Excel不僅具有數(shù)據(jù)處理與圖表制作的強(qiáng)大功能，且應(yīng)用更加普遍。在課堂教學(xué)中，師生共同處理地理信息、分析地理問(wèn)題、探究地理規(guī)律，地理學(xué)習(xí)更加有效。

（責(zé)任編校：周維國(guó)）