借助LocaSpace Viewer 培養地理空間思維的實踐路徑*

王夢夢，金開任

（浙江省平陽中學，浙江 溫州 325400）

《普通高中地理課程標準（2017 年版2020 年修訂）》（以下簡稱“新課標”）指出，信息技術的發展和應用是地理教學改革的助推器，教師可以利用計算機模擬軟件進行人口問題、城市問題、工農業區位問題等人文地理的模擬學習，培養學生運用地理信息技術和地理工具收集相關信息，并對地理事物的空間現象及其變化進行描述［1］。調查發現，目前學生的地理空間思維能力較為薄弱，尤其是空間定位思維、空間轉換思維、空間疊加思維等，缺乏地理學科尺度思想和地理學科思維，對地理事象背后的原理理解不夠透徹。基于此，筆者以新版高中必修《地理二》“人口容量”為例，嘗試運用LocaSpace Viewer（以下簡稱LSV）軟件輔助高中地理教學，突破學生空間定位思維、空間轉換思維、空間疊加思維、空間聯系思維等培養難點，提升學生地理空間思維能力。

一、LSV及其與地理空間思維培養的關系

LocaSpace Viewer 是新一代專業三維數字地球的應用軟件，擁有較大規模地圖數據承載、強大的數據編輯與管理、地形高級分析、三維地圖渲染等核心能力。LSV在地理教學中的部分應用功能及其空間思維能力培養指向如表1所示。

表1 LSV在地理教學中的功能介紹

二、借助LSV培養學生地理空間思維的路徑

1.通過遙感影像尺度縮放，培養空間定位思維

地理空間定位思維是對地理事物、地理現象進行空間位置判定的心理過程［2］。地理定位思維是地理空間思維培養的起點。LSV 擁有較大規模地圖數據承載、強大的數據編輯與管理、地形高級分析、三維地圖渲染等核心能力，能夠動態展示不同尺度、不同視角下地理事物的空間位置關系，引導學生在抽象的尺度思想以及具象的地理事象中學會空間位置關系的描述、分析和推理方法，實現空間定位可視化［3］。例如，學習“人口容量”時，可借助LSV進行遙感影像尺度縮放，培養空間定位思維，提升區域認知能力。

案例1：尋道洞背——定位洞背地理位置。

教師活動：教師通過現場操作LSV，精準定位浙江省青田縣洞背村的地理位置（圖1）。設計問題：從資源角度，評價古人定居洞背村的自然條件。

圖1 遙感影像尺度縮放過程

軟件操作流程：①在搜索功能欄選擇“天地圖”圖源，并輸入“青田”定位到青田縣的地理位置；②選擇“標繪/編輯”功能內的“地標”功能，在洞背村的位置單擊鼠標左鍵，添加地標并重命名，獲得洞背村的地標位置及標識；③將LSV 界面縮小到全球尺度，然后雙擊“場景數據”功能欄下的“洞背”坐標，LSV便動態展示從全球尺度到地方尺度的動態三維場景過程。

學生活動：學生結合經緯度位置、海陸位置等進行自然地理特征的分析，進而得到該區域資源的有利條件為水熱充足、雨熱同期，淡水資源豐富，森林資源豐富，不利條件有耕地資源不足等。

設計意圖：通過LSV的三維地球功能，實現從俯瞰地球視角展示從全球尺度、國家尺度、地方尺度逐步縮小研究范圍的空間動態變化過程，精準定位青田縣洞背村的地理位置，從而引導學生從不同空間尺度感知洞背村的地理位置。在LSV的多尺度遙感影像自由切換的過程中，展示不同尺度下的空間位置信息，培養學生從空間位置視角對研究區域的自然地理特征進行分析，掌握分析地理問題的思路和方法，實現知識遷移和應用，提升地理空間思維能力。

2.通過地理視角變化演示，培養空間轉換思維

地理空間轉換思維，是指在認識與解決地理問題的過程中，為了更好地展現地理問題，將圖形信息、文字信息進行多維度、多形式有效轉換的思維過程。橫看成嶺側成峰，遠近高低各不同。因學生的生活經驗有限，難以想象同一地理事物在不同視角下的空間形態差異。LSV提供的三維地形渲染功能，能突破課堂的時空局限，甚至可隨時隨地獲取研究區域的地理事象空間分布特征，增強課堂的時效性及靈活性，培養學生獲取地理數據并進行選擇處理的能力。例如，學習“人口容量”時，可借助LSV演示視角轉換下的影像變化，培養空間轉換思維。

案例2：擇地而居——衡量洞背人口容量。

教師活動：教師操作LSV的三維地形渲染功能，獲取洞背村周圍的地形起伏狀況（圖2）。教師設疑：說明青田縣洞背村資源環境承載力的主要限制性因素。

圖2 地形渲染視角轉換過程

軟件操作流程：①選擇“底圖數據”功能欄內的“三維坐標”功能；②點擊右上角的方向盤指示標上的“↑↓”箭頭等功能，模擬從俯瞰到側視的視角下洞背村周邊地形情況；③選擇“演示匯報”功能欄內的“繞中心點飛行”功能，模擬360°視角下的地形情況。

學生活動：學生通過實踐，感知洞背村資源環境承載力的限制性因素為耕地資源。

設計意圖：LSV提供的地理信息技術支持，讓學生足不出戶也能領略洞背村當地的景觀，增強學生置身洞背村當地的直觀感受，獲知洞背村的地形情況。基于此，學生可進一步分析得到洞背村的資源環境承載力受地形限制，耕地資源不足。

學生的空間視角多固化且單一，要么是日常生活中的側視和仰視視角，要么是課堂中遙感影像的俯瞰視角。LSV的三維地形渲染功能，可以在等高線圖的基礎上模擬出當地真實的地形起伏狀況，學生可通過上下轉換視角及繞中心點旋轉視角的動手實踐，從而實現現場觀測難以達到的俯瞰到側視再到360°的視角轉換過程，促進地理思維可視化，多方位、多角度培養學生的空間轉換思維。

3.通過要素圖層分類表達，培養空間疊加思維

地理空間疊加思維，是將兩個及以上地理圖層信息有效疊加到相同區域，以揭示不同地理事物之間的空間聯系、判斷地理事物分布模式、推斷地理事物空間影響，從而作出有效決策的思維過程［4］。地理事物和現象間普遍存在空間聯系，區域內地理要素與物質、能量及信息存在流動、轉換和交流。LSV中的“在線地圖”功能擁有大量地圖，如專題圖、地形圖、等高線圖、道路標記圖等。通過操作圖層分類疊加功能，能從單要素或多要素組合分析地理事象間的空間聯系。例如，在學習“人口容量”時，可借助LSV 進行地形、河流、交通等要素的圖層疊加分析，提升區域空間思維能力。

案例3：背井離鄉——探究洞背衰落原因。

教師活動：教師借助LSV獲取浙江省麗水市區與青田縣洞背村的遙感底圖，并在底圖上將教育設施、交通線、地形、工業區、耕地等多要素進行矢量化，獲得分類圖層信息（圖3）。教師設問：與洞背村相比，探究麗水城區能容納更多人口的影響因素。

圖3 麗水市區不同要素圖層疊加

軟件操作流程：①選擇“標繪/編輯”功能內的“線”功能；②判斷浙江省麗水市城區遙感影像內的交通線路，并左擊鼠標進行矢量化（圖中綠色標識線）；③隱藏其余圖層，即可留下所需交通線路圖層，通過數據導出可獲得麗水城區交通線路專題圖。

學生活動：小組進行實踐討論活動，得到影響人口容量的因素有自然資源條件、經濟發展水平、科技水平、對外開放程度等。

設計意圖：通過查詢LSV的地形圖、道路標記圖等資源庫，對浙江麗水城區的各類地理要素信息進行綜合分析明確該區域能容納更多人口的原因，并梳理出影響區域人口容量的主要因素。

通過圖層疊加展示麗水市區與洞背村在資源、經濟、科技、對外開放等方面的差異，可突破人口容量的影響因素這一教學重難點。借助LSV能對地理要素信息進行矢量化處理，學會從空間聯系視角進行要素分析，理解區域間聯系、協作和交流的方式，提升學生空間思維能力。

4.通過歷史影像動態展示，強化空間聯系思維

地理空間聯系思維是指將不同區域的地理事物或同一區域的不同地理要素進行比較、分析，確定不同地理事物或要素在地理空間上的異同，辨識其地理空間關系的思維過程。［5］。不同要素的空間聯系是學生思維認知中較為薄弱的環節。LSV存儲的不同時期的遙感影像能夠使學生在課堂上穿越時間的限制，通過比較影像的差異認識某一區域不同要素的動態變化過程。例如，在學習“人口容量”時，可借助LSV比較洞背村不同區域發展階段差異，提升區域認知能力。

案例4：振興鄉村——共謀洞背未來發展。

教師活動：教師組織學生小組辯論。為改變洞背的貧窮面貌，政府提出原拆原建和規劃遷建兩種方式，你是否支持改變洞背村的決策？從資源環境承載力的影響因素出發，就洞背村的“變與不變”開展一場辯論賽。打開LSV，查詢并獲取洞背村1960 年代（圖4）與2020年的遙感影像圖（圖5）。

圖4 洞背村1960年代遙感影像

圖5 洞背村2020年遙感影像

軟件操作流程：①選擇“底圖數據”功能內的“衛星影像”功能；②選擇所需年份遙感影像圖。

學生活動：學生進行課堂辯論，而后交流洞背村前后兩個時期遙感影像的差異。

設計意圖：通過不同時期的遙感影像對比，可直觀展示洞背村的變化。結合該區域發展的背景資料，學生可理解在技術水平、經濟發展水平、交通線路、政策等資源環境承載力影響因素的變化下，人口合理容量的數值可隨之發生動態變化。

通過創設真實地理問題情境，比較分析同一區域不同要素在不同階段的動態變化，引導學生學會從不同時期遙感影像特征出發，探究不同地理要素在區域發展中的時空差異。如借助LSV比較某區域不同時期的遙感影像，可以獲知該地地形限制城鎮的擴張規模，而交通的發展推動區域的經濟發展，從而促進學生理解自然和人文要素在地理空間上相互影響、互相制約的關系，引導學生學會綜合、動態地分析地理事象，提升地理空間思維能力。

三、LSV輔助地理教學的啟示

實踐證明，地理信息技術能夠營造直觀、實時、生動的地理教學環境，呈現不同空間—區域視角的人文地理數據、圖表和地圖，培養學生的區域認知能力。因學生的生活經驗有限以及課堂教學形式的局限，讓學生在學習過程中難以實現背記知識—分析問題—知識遷移的能力提升。借助信息技術手段，可以延展教科書核心概念、剖析疑難問題情境、開展課后地理實踐等來突破教學難點［6］。LSV 的合理使用，能夠拉近地理抽象概念與學生生活的距離，增強學生的直接體驗，豐富學生的學習方式，激發學生探索問題的興趣，促使學生懂得分析區域的發展條件，掌握區域特征的歸納方法，學會在比較中發現區域間的差異，培養學生地理空間思維能力，提升地理核心素養。