運用圖新地球軟件開展地理課堂教學設計與實踐

【摘要】本文結合圖新地球軟件的功能和特點，以“地形對聚落及交通分布的影響”為例，論述在地理課堂教學中利用圖新地球進行高中地理問題式課堂教學設計：課前讓學生熟悉圖新地球，明確學習目標和任務；課中導入新聞視頻創設情境，讓學生以小組合作形式提出問題，并利用圖新地球合作解決問題；課后梳理總結，鞏固所學知識，有助于落實學生地理學科核心素養的培養。

【關鍵詞】問題式教學 圖新地球 地形對聚落及交通線路分布的影響 教學設計

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）11-0137-04

隨著信息技術的發展，圖新地球軟件在高中地理教學中的應用已較為廣泛。相較于常見的地圖軟件，圖新地球可以讓學生產生身臨其境之感，學生在真實的情境中通過模擬操作感受地形的變化，可以進行場景時間和空間的調節，并將立體地形轉化成平面地圖，激起地理學習的興趣。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱《課程標準》）在教學實施建議中指出要重視問題式教學。隨著高考改革的不斷推進，新高考由單純的考試評價向立德樹人和素質教育轉變，由傳統的“知識立意”“能力立意”評價轉變為“價值引領、素養導向、能力為重、知識為基”綜合評價。在這一現實背景下，教師在地理教學中不能只是簡單地灌輸地理知識，而是建立起豐富的學習探究情境和生活實際情境，精心創設新穎的問題，以提升學生的地理學科核心素養。本文筆者結合圖新地球的功能和特點，利用圖新地球軟件對“地形對聚落及交通分布的影響”這節課進行地理課堂教學設計與實踐。

一、圖新地球軟件簡介

圖新地球（LocaSpaceViewer，簡稱LSV）是中科圖新科技有限公司開發的一款三維數字地球軟件。該軟件具有較多的功能和特點，集成多種在線地圖資源，包括地形圖、地質圖、海圖、歷史圖、氣象圖、衛星圖（如內置百度和高德地圖等）、衛星影像（如天地圖）等，可以用于輔助教師進行地理教學。

一是三維展示功能。圖新地球軟件把衛星照片、航空照相和0G IS布置在一個地球的三維模型上。因此，使用者可以查看衛星圖像、地圖、地形，甚至3D建筑物，探索全球數百個城市和地區，可以通過縮放功能進行全方位深入探索，還可以登上峽谷頂峰，潛入峽谷深淵，感受斷塊山的險峻，觀察各種地貌的差異，實現足不出戶游覽整個地球的愿望。二是時間推移功能。使用者可以通過圖新地球內置的影像時間軸，觀察1984至2016年的地表變化，通過觀察全球各地的歷史影像，探索不斷變化的海岸線形狀，跟蹤特大城市的發展情況，追蹤森林砍伐現狀，感受冰川的消融變化等。將圖新地球軟件運用于地理課堂教學，教師可以利用圖新地球通過氣象圖（包括氣溫、氣壓、風向衛星云圖等）進行實時天氣監測，直觀地觀察地球的現狀和未來發展，有利于開展地理教學，培養學生的人地協調觀等地理學科核心素養。三是飛行游覽功能。圖新地球軟件有著強大的飛行動畫功能，使用者可以進行沿線飛行、視點飛行和繞中心點飛行等。飛行時，可以選擇在任一地點進行起飛，飛行中的畫面比較接近真實的開飛機場景，使用者在飛行過程中不僅可以調節速度，還可以調整海拔高度。學生利用圖新地球軟件的飛行游覽功能，可以俯視地表的狀況，觀察各個地區的差異，有利于培養學生的地理實踐力。四是記錄功能。圖新地球還有強大的記錄功能，使用者可以在圖新地球中標注一些關鍵地點，并在這些關鍵地點上添加照片和視頻，或者直接在地圖上繪制線條和形狀，導入地形數據，增添豐富的背景信息；在打開游覽功能時，可以按下錄制按鈕添加背景音樂。這些信息和數據都可以進行即時保存，便于教師開展地理課堂教學。

圖新地球軟件的運用可以讓學生在操作過程中調動視覺和聽覺器官，全身心投入情境中感受區域的變化，激發學習興趣，促進教學深入開展。圖新地球本身是地圖軟件，教師在高中地理教學中如果使用得當，可以讓學生在與軟件交互的過程中直接感受中國地形，說出中國地形對交通線路分布的影響，分析地形對聚落的影響，真正理解自然條件對人類活動的影響，落實地理學科核心素養的培養。

二、教材分析及教學目標

（一）教材分析

本節課教學內容選自湘教版高中地理必修一第四章《自然環境對人類活動的影響》第一節《地形對聚落及交通線路分布的影響》，教材分析了自然條件對人類活動的影響，地形是自然環境對人類影響最重要的因素等。本節內容主要分為兩個部分，其一是地形對聚落分布的影響；其二是地形對交通線路分布的影響，主要是地形對交通線路的密度、布局、形態的影響。

（二）教學目標

《課程標準》提出本節課的課標要求為“舉例說明地表形態對聚落及交通線路分布的影響”。因此，本節課采用案例教學法創設“一起去拉薩”的探究情境，引導學生通過合作學習、探究學習，構建地表形態對聚落和交通線路分布的影響，以激發學生的學習興趣，讓學生逐步掌握案例，剖析這種重要的地理學習方法，從而建立起自然環境對人類生產活動產生影響的觀念。結合教材及學情，本節課教學目標為：

1.區域認知：說出中國地形特征，概括北京和拉薩的地形特征；

2.綜合思維：分析北京地形對其他要素的影響，進而導致其他要素也成為聚落分布的有利條件，使學生培養自然地理環境要素是相互作用、相互影響的綜合思維；

3.地理實踐力：通過對比分析北京和拉薩聚落的不同，增強學生的探究意識和科學精神；

4.人地協調觀：通過案例分析，形成“自然環境是人類賴以生存和發展的基礎”的地理觀念，使學生初步形成人地協調觀。

三、教學過程

（一）課前準備

由于圖新地球軟件包含地理信息多，為保證課堂教學效率，教師需要先根據本節課的內容設計好觀察的地點，如北京、拉薩等，并添加相應的圖片進行保存，方便學生在使用圖新地球時快速找到相應的區域，完成相應的任務。接著，在圖新地球上對中國地形進行標注和分層設色，以便學生在課堂上使用圖新地球進行更直觀的觀察，快速找到中國地形并感受其特點。最后，借助global mapper制作等高線，導入圖新地球并保存相應的數據，以便學生在真實的地形圖和平面地形圖進行圖形轉化。

教師在上課前將全班學生分成4人學習小組，各小組利用電腦下載圖新地球軟件。教師對學生進行簡要的軟件使用培訓，針對不同的學生進行分層指導，讓學生掌握解決問題的途徑和方法，然后提出課上的學習要求，并把導學案發給學生，讓學生明確本節課的學習目標和學習任務。

【設計意圖】教師在課前對中國地形圖進行分層設色，刺激學生的視覺感官，讓學生迅速感知中國地形特點。教師以兩個地形差異較大且學生較為熟知的典型區域，建立設問框架，提高課堂效率。學生通過操作圖新地球軟件進行大小空間尺度轉換，利用直觀影像及等高地形圖對比分析地形對人類活動的影響，既促使學生使用軟件挖掘更多有用的地理信息用于分析問題，提高學生的地理信息素養，又可以拓展學生的地理思維深度和廣度。

（二）課中環節

1.導入新聞視頻創設情境

本節內容主要分為兩個部分：一是地形對聚落分布的影響，二是地形對交通線路分布的影響，主要是地形對交通線路密度、布局、形態的影響。教師采用案例問題教學為學生創設“一起去拉薩”的探究情境，讓學生通過合作學習、探究學習構建地表形態對聚落和交通線路分布的影響。

為了調動學生的學習積極性、主動性，激發學生的學習探究興趣，教師出示熱點新聞視頻《青藏線列車乘客下車擦窗：為了把美景看得更清楚》。視頻材料提到青海西寧，青藏線列車由于沿途風景極美，不少乘客主動下車擦拭車窗，以便把美景看得更清楚。教師在課上給學生播放新聞視頻，讓學生通過視頻觀賞西藏的美麗景色，將學生帶入西藏美景情境當中。這樣設置教學情境，有利于激發學生去西藏游玩的興趣，進而順利進入本節課的學習中。

【設計意圖】創設“一起去拉薩”的探究情境，既可以促使學生快速進入課堂，又可以讓學生結合具體的時空情境進行分析，從中獲取有效信息，掌握地理學習的方法，提升學生的地理學科核心素養。

2.結合情境提出問題

學生進入問題情境明確了本節課的學習任務，教師接著設計三個導學任務。

任務一：

學生利用圖新地球軟件觀察中國地形，完成以下填空。

（1）我國地形類型多種多樣，山區面積廣大。地勢西_______東_______，大致呈_______級階梯。

（2）我國東部地形以______________為主，城市數量_______，鐵路線_______。西部地形以_______為主，城市數量_______，鐵路線?_______。

任務二：

學生利用圖新地球軟件沿途游覽北京和拉薩兩個城市的交通線路，分析不同地形對交通線路密度、形態、工程造價的影響（如表1所示）。

任務三：

本節課的教學難點是不同地形對聚落分布的影響，為了更好地開展教學，教師以北京和拉薩為例出示如下材料，設置有難度梯度的問題。

北京位于華北平原北部，背靠燕山，毗鄰天津市和河北省。北京西部為西山屬太行山脈，北部和東北部為軍都山屬燕山山脈。北京北部、西部因高山地形，導致城區布局在東部和南部比較平坦開闊的地帶。北京的氣候為溫帶季風氣候，夏季吹東南風（來自海洋的暖濕氣流），冬季吹西北風（來自陸地的干燥氣流）。

西藏自治區首府拉薩市位于青藏高原中南部，是一座具有1 300多年歷史的高原古城，有“世界屋脊”之稱，是西南邊陲的重鎮，歷來是西藏全區政治、經濟、文化的中心和交通樞紐。拉薩市北依佩烏茲山和拉魯濕地保護區，南臨拉薩河，特殊的河谷地形塑造了東西狹長的城市形態，是典型的河谷型城市。

借助圖新地球軟件，結合圖文材料信息，回答下列問題：

（1）對比北京和拉薩的地形特點。（提示：北京和拉薩分別位于我國哪個地形區？地勢狀況如何？）

（2）分析北京地形對氣候、河流流向的影響，并探討這些因素對聚落分布的影響。

（3）概括拉薩所處地形區最突出的氣候特點，指出聚落分布的特點，并說明其原因。

（4）對比北京市城區和拉薩市城區城市空間形態的差異，并說明形成原因。

【設計意圖】教師設計三個導學任務，先分析中國地形特點，再對比分析北京和拉薩地形，空間尺度由大到小，有利于培養學生的區域認知。導學任務由看圖填空到開放性問題，問題由淺入深且貫穿整個地理情境，既能激發學生的學習興趣，又可以培養學生的地理思維能力。

3.小組合作解決問題

解決任務一：在地理課堂教學中，一些重點知識較為抽象，往往是學生知識理解過程中過不去的“坎兒”，教師雖然用不同手段從不同角度進行講解，但學生還是很難理解。在本節課“地形對交通線路分布的影響”教學中，如果教師只是單純地講解，學生很難結合立體空間想象交通線路的形態和變化。這時若充分利用信息技術的模擬性、直觀性特點，學生帶著任務借助圖新地球軟件觀察我國地形圖，既能降低理解難度，又能增強教學的趣味性，達到事半功倍的教學效果。

解決任務二：學生沿途“游覽”北京和拉薩兩個城市的交通線路，分析不同地形對交通線路密度、形態、工程造價的影響。學生通過觀察討論得出結論，可以激發學習積極性，提高思辨能力。

解決任務三：教師在圖新地球上疊加等高線地形圖，讓學生感受其差異。學生可以利用教師搭建的開放式教學平臺，利用圖新地球觀察北京和拉薩的位置、地形，分析自然條件特別是地形對聚落分布的影響，再根據兩座城市的空間形態分析來鞏固這個知識點。

【設計意圖】學生以小組合作的方式使用圖新地球軟件，可以培養他們獲取信息和分析材料的能力。學生利用圖新地球軟件感知北京和拉薩所處大尺度的環境特征，找出聚落分布的特點和原因，再和小組成員討論、剖析和歸納，進一步認識地形對氣候、河流、農業的影響，形成地理整體性思維。最后，自然而然地認識人類活動總是選擇生產生活便利的地區，理解地形在聚落的形成和發展中的突出作用。學生的綜合思維、區域認知、人地協調觀等地理學科核心素養得到有效培養。同時，學生在活動探究中體驗到成功的喜悅，進而培養質疑、合作探究的精神，充分發揮主體作用。

（三）課后梳理總結

教師利用課后幾分鐘時間創設更為真實的情境，與本節課的活動主題相呼應，讓學生運用圖新地球軟件在線上自主參觀和游覽布達拉宮，從中感受布達拉宮的雄偉氣勢。學生拿著答案卡出示自己所選擇的答案，教師可以檢驗學生所學知識程度，并進行評價，及時反饋，提醒學生更加重視練習，提高課堂參與度。教師在教學本節課的知識內容后，引導學生進行課堂練習，借助plickers對學生課堂作業的答題卡掃一掃，就可以及時掌握學生的答題情況（如圖1所示），發現學生進行練習鞏固過程中存在的問題，并根據答題情況進行有針對性的講解，以便查缺補漏。

【設計意圖】課堂小結環節強調自然環境是人類賴以生存和發展的基礎，學生明白人類社會想要更好地發展必須尊重自然規律，協調好人類活動與自然環境之間的關系，讓學生初步形成人地協調觀。

四、反思與建議

結合本次課例設計可知，教師在利用圖新地球軟件進行教學時，應當提前熟悉操作該軟件，對圖新地球軟件中的地理信息進行加工設計。但在使用該軟件的過程中，如何把中國地形勾勒出來并進行分層設色，如何做出某個區域的等高線地形數據等，這些都需要教師通過不斷學習來解決。教師在課堂上使用圖新地球等軟件時，還可能出現硬件設施不完善或網絡問題，使得課堂出現卡頓的現象，為了讓信息技術與地理學科教學完美融合，教師需要有較高的信息能力和教學能力，不斷更新與地理相關的信息技術和學科知識。

對學生來說，剛開始接觸和學習使用圖新地球軟件時，紛紛感覺陌生、難以操作，無法從中獲取有效信息。對此，教師需要在課前對學生進行培訓，讓學生學會使用圖新地球軟件。另外，由于是新鮮事物，圖新地球軟件的運用可以激發學生的興趣和好奇心，如采用飛行模式可以觀察拉薩的地形等，學生紛紛感嘆軟件功能強大，實現良好的課堂教學效果。而學生在熟練使用軟件后，可能會沉迷操作而偏離課堂學習，導致課堂任務完成效果不佳。因此，在使用該軟件前，教師要告訴學生學習目標和任務要求，避免出現沉迷操作軟件、偏離課堂學習而影響學習的情況。

總之，圖新地球軟件有著豐富的在線地圖資源、三維展示功能、時間推移功能和飛行瀏覽功能等，可以在高中地理教學中進行廣泛應用。運用圖新地球軟件較好地解決了高中地理教學簡單灌輸地理知識的問題，提高了學生解決問題的能力和鞏固知識的思維能力，有效培養了學生的地理學科核心素養。

注：本文系廣西教育科學規劃2021年度課題“核心素養導向下信息技術與高中地理教學深度融合的實踐研究”（2021C490）的研究成果。

作者簡介：農玉珍（1992— ），廣西崇左人，研究生（在讀），一級教師，主要研究方向為高中地理教學。

（責編 楊 春）