基于EXCEL的高職高專(zhuān)地理教學(xué)信息可視化

吳國(guó)文 梁海

【摘要】收集、整理和分析地理信息數(shù)據(jù)，并將其應(yīng)用到教學(xué)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)，指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)將地理信息數(shù)據(jù)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。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)鍵的極為有效措施。

【關(guān)鍵詞】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。新時(shí)期地理教學(xué)要求在教學(xué)中重視探究的過(guò)程和方法，要求學(xué)生“通過(guò)多種途徑、運(yùn)用多種手段去收集地理信息，嘗試運(yùn)用所學(xué)的地理知識(shí)與技能對(duì)地理信息進(jìn)行整理、分析，并把這些地理信息運(yùn)用于地理學(xué)習(xí)過(guò)程中”；“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”。筆者認(rèn)為有意識(shí)地指導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用信息技術(shù)手段，將收集到的地理信息數(shù)據(jù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚恚D(zhuǎn)化為圖表、地圖等直觀形式，能夠有效地應(yīng)用這些信息；使得學(xué)生能借此有效表達(dá)、交流和反思地理學(xué)習(xí)和探究的體會(huì)、見(jiàn)解和成果。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在數(shù)據(jù)處理和可視化方面的初步嘗試。

二、基于Excel的地理數(shù)據(jù)處理

Excel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，在中學(xué)信息技術(shù)課程教學(xué)中使得學(xué)生初步掌握了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)，如世界人口垂直分布趨勢(shì)。我們可以在Excd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）。

2.由數(shù)字到曲線(xiàn)，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）。

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(xiàn)”，由于散點(diǎn)分布接近冪函數(shù)分布，從而在彈出的對(duì)話(huà)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(xiàn)（圖5），可以看出曲線(xiàn)與散點(diǎn)擬合很好。用鼠標(biāo)右鍵單擊趨勢(shì)線(xiàn)，選擇“趨勢(shì)線(xiàn)”格式，在趨勢(shì)線(xiàn)格式對(duì)話(huà)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(xiàn)的解析式，如圖5右上角所示，即y2=x2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。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)，按表中統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。選擇“插入→圖表”菜單，制作出“簇狀條形圖”，即可得條形統(tǒng)計(jì)圖。在“繪圖區(qū)”雙擊鼠標(biāo)左鍵，在“填充效果”中選擇世界地形圖，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。

（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)：

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。

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)位因素中不可忽視能直觀地表現(xiàn)出各個(gè)方向的風(fēng)向頻率分布，可以表達(dá)一個(gè)地區(qū)的風(fēng)向分布。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，進(jìn)行適當(dāng)處理并繪制出相應(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（%）。

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(huà)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)（圖11）。

四、討論

新的課程改革要求我們開(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)用信息處理工具對(duì)這些信息進(jìn)行有效地整理，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)。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。

本文章是GIS在高職高專(zhuān)地理教學(xué)中的應(yīng)用研究課題的支撐材料。