基于GIS技術的鄉土情境教學研究

汪小清 劉寶康

【摘要】教師信息技術應用能力的提升是推動教育實現數字化轉型的必經之路，縱觀地理教育，GIS技術在高中地理教學中的應用，能夠使地理教學和現代科技發展相結合，推動地理教育實現數字化轉型。文章以“秦州大櫻桃農業區位因素”為例，讓學生利用GIS技術，分析影響農業區位的自然與人文因素，培養學生地理核心素養。

【關鍵詞】GIS；鄉土地理；農業區位因素

【中圖分類號】G641【文獻標志碼】A【文章編號】1004—0463（2023）22—0065—06

黨的二十大首次將“推進教育數字化”寫進報告，標志著國家層面提高了對教育數字化重要性的認識，把落實教育數字化戰略行動作為今后重點工作。2022年4月教育部印發了《新時代基礎教育強師計劃》，將信息技術應用能力與思想政治素質、師德修養、教育教學能力并列為教師素質和水平提升的四個維度。2022年11月，教育部又發布了《教師數字素養》教育行業標準。可見，教師信息技術應用能力的提升是推動教育實現數字化轉型的必經之路[1]。

地理信息技術是指獲取、管理、分析和應用地理信息的現代技術的總稱，包括地理信息系統（GIS）、遙感（RS）、全球導航衛星系統（GNSS）等空間信息技術。GIS技術是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術[2]。其功能優勢在于它可以對空間信息進行分析和處理，具有圖形生成和可視化表達手段，以及地理過程的演化模擬和空間決策支持功能等。隨著GIS技術的快速發展，其已廣泛應用于國情監測、資源調查、環境保護、災害監測、城市建設與規劃、人口管理、交通運輸等領域[3]。對地理教學而言，課堂中可以使用GIS技術提供實時更新的電子地圖、高清可編輯的專題地圖，實現交互式教學；課堂外使用GIS技術開展測量、觀測等地理實踐活動。因此，GIS技術在高中地理教學中的應用，能夠使地理教學和現代科技發展相結合，推動地理教育實現數字化轉型。

《普通高中地理課程標準》（2017年版2020年修訂）（以下簡稱《新課標》）明確要求：“要充分利用地理信息技術，為學生營造直觀、實時、生動的地理教學環境。”地理信息技術是教學的工具，需要在一定的教學情境中施展。新課標在基本理念中指出，學生應具備家國情懷和世界眼光，形成關注地方、國家和全球地理問題及可持續發展問題的意識。因此，選取GIS技術二次開發地理教材內容，結合學生所在區域的自然和人文現象，創設學生能夠感受和體驗的教學情境[4]，讓學生在真實、有效的地理情境中完成學習任務，符合新課標對創新型教學的要求。

二、秦州大櫻桃農業區位因素教學示例

（一）示例選擇依據

1.依據新課標要求。新課標對“農業區位因素”的要求是“結合實例，說明農業的區位因素”。行為條件“結合實例”，要求教師引用真實情境案例。行為動詞“說明”屬于理解水平，要求學生能夠結合案例說出影響農業區位的自然、人文因素，并能從因地制宜的角度靈活分析農業區位因素對農業選擇的影響。

2.依據鄉土地理資源。引用鄉土地理為案例素材，能夠幫助學生了解家鄉的地理環境，拓展學生的地方性知識，增強學生依托地方案例設計問題的探究欲，進一步引導學生結合實例分析影響農業的區位因素[5]。秦州區得天獨厚的自然條件被眾多果樹專家認為是西北地區適宜種植優質大櫻桃的地區之一。近年來，通過觀察實踐及大眾點評一致認為，秦州地區所產的大櫻桃不僅風味獨特，而且色澤艷美，其品質遠遠好于其他大櫻桃生產基地。結合這一鄉土地理資源，確定以秦州大櫻桃農業區位因素為案例，探討農業區位因素。

3.依據GIS技術的功能優勢。GIS技術具有電子地圖功能，存儲大量的空間數據，能夠體現地理事物在時間和空間上動態發展的變化；具有疊加分析、緩沖區分析等空間分析功能，有利于學生分析多要素對地理成因和現象的影響；還具有三維可視化功能，立體地呈現地理要素特征，增強教學內容的空間感。此外，GIS軟件平臺作為地理學科中重要的技術平臺，在教學中應用GIS技術有利于促進師生交流、人機互動，實現交互式教學。

GIS軟件不僅包括商業軟件ArcGIS、Global Mapper、SuperMap GIS、MapGIS等；還包括開源軟件QGIS、OpenGeoDa等。此外，也包括GIS技術支持下的Google Earth（谷歌地球）、LocaSpace Viewer（圖新地球，簡稱LSV）等數字地球軟件。其中，ArcGIS是ESRI公司開發設計的有自己的一套桌面端、web端、手機端和云平臺的地理信息系統平臺產品，是較為成熟的商業軟件，具有較強的地理信息處理能力，能提供強大的數據采集、編輯、存儲、管理、空間分析、建模、地圖制作等功能。LSV集成Google Earth、天地圖等多種互聯網地圖資源，支持自定義圖源；可免費下載數據，支持二、三維地理數據、模型數據的瀏覽和輸出；支持多種類型的量測和空間分析。在高中地理教學中，需要LSV這樣操作簡單，交互性高，利于普及的GIS軟件，同樣也需要ArcGIS這樣涉及地理專業性、能夠進行空間分析、專題制圖的GIS軟件[6]。

綜上所述，本文以ArcGIS桌面軟件ArcMap和LSV為教學工具，以秦州大櫻桃農業區位因素為例，探討農業區位因素。

（二）教學設計思路（見表1）

（三）教學目標（見表2）

二、教學過程

環節一：播放視頻，導入新課

播放秦州大櫻桃宣傳片片段，讓學生感受家鄉農產品的魅力，并提出問題：為何秦州大櫻桃備受青睞？

【設計意圖】以家鄉農產品導入新課，讓學生感受地理學習的親切感，激發學生的學習興趣，同時為后面情境的創設作鋪墊。

環節二：帶入問題，講授新課

【教學活動】教師展示秦州區行政區劃圖，引導學生明確秦州區的地理位置、行政區概況等基本信息。

【設計意圖】一方面，抓住學生渴望了解家鄉的心理，培養學生區域認知素養；另一方面，教師展示秦州區行政區劃圖，為后面學生動手制圖起到拋磚引玉的作用。

環節三：問題探究，小組合作

【教學活動】教師提出問題：影響秦州大櫻桃種植的因素有哪些？分別產生什么影響？先按照自然因素的分類將學生分為地形組、氣候組、水源組和土壤組（見表3）。

【結果匯總】教師組織學生匯報小組合作成果并組間分享制圖數據，學生將各組數據添加至圖層，實現疊加分析，明確地形、氣候、土壤、水源等因素對秦州大櫻桃農業區位的影響，并確定秦州大櫻桃最適宜種植區集中在玉泉鎮、藉口鎮、太京鎮、皂郊鎮、關子鎮。

【設計意圖】教師引導學生通過小組合作制作和分析專題地圖各自然要素對櫻桃種植的影響，提高學生制作、閱讀專題地圖和提取地理信息的能力，培養學生地理信息素養。學生分組制圖，既節省了課堂時間，減輕了制圖壓力，又實現了交互式教學的目的。結果匯總，讓學生分享數據，實現疊加分析，有利于培養學生綜合思維能力。

【教學活動】教師引導學生在圖新地球上定位秦州大櫻桃最適宜種植區（玉泉鎮、藉口鎮、太京鎮、皂郊鎮、關子鎮），找到與秦州大櫻桃相關的地點。如，遇見大櫻桃采摘園、羅玉溝櫻桃批發市場。并給出材料（見表4），探討秦州大櫻桃種植的人文因素。

學生綜合上述材料分析得知秦州大櫻桃種植的人文因素如下。

科技因素：果樹栽培新技術、防霜新技術、水冷技術、自動檢測技術、櫻桃保鮮技術。

社會經濟因素：市場、交通條件、政府政策、種植歷史、當地人喜食櫻桃等。

教師引導學生用圖新地球定位功能定位遇見大櫻桃采摘園、羅玉溝櫻桃批發市場、綠之源農業發展有限公司、天水機場、天水南站等地點。利用其路徑規劃功能，明確秦州大櫻桃產銷路線。

【設計意圖】通過閱讀相關文字材料，明確影響秦州大櫻桃產業的人文因素。使用圖新地球空間定位、路徑規劃功能從空間角度理解市場、交通等因素對農業區位的影響，形成空間觀念，提高學生區域認知能力。

環節四：召開座談會，升華主題

【教學活動】教師組織學生召開秦州大櫻桃如何走可持續發展道路的座談會，學生各抒己見。

【設計意圖】在學生為家鄉農產品可持續發展出謀劃策的過程中，培養學生熱愛家鄉的情感，學生綜合考慮地方人地關系，形成關注地方發展問題的意識。

環節五：預留作業，結束新課

規劃秦州大櫻桃種植基地調查路線。

【設計意圖】規劃秦州大櫻桃種植基地調查路線時必然少不了GIS相關軟件的使用，應用GIS技術解決實際問題，讓學生認識GIS技術在生產生活中的重要性。

三、結論與討論

本研究闡述了數字化背景下，GIS技術在鄉土情境教學中的重要性，并以秦州大櫻桃農業區位因素為例設計教學案例，引導學生使用Arc？ Map、圖形地球等GIS相關軟件，探究影響農業區位的因素。教學建議如下：

（一）創設基于鄉土素材的教學情境

教學情境的創設可以因地制宜地從師生身邊選取，借助鄉土地理資源創設一鏡到底的情境，使課堂情境更具完整性，有利于學生串聯主體知識。依據課程需要、學生的發展需要，選取典型鄉土地理材料創設教學情境，培養學生對出生地、居住地的情感，與教學情境產生共鳴，深化教學情境的作用，打破教學只是教具和模型堆砌的壁壘，幫助學生理解和遷移應用知識，落實學科核心素養。

（二）地理信息技術應用流程需完整

地圖是地理教學的第二語言，GIS制圖技術已被地理教學認可[8]，也成為新時代師生必須掌握的地理技能之一。學生遇到地理問題借助專題地圖解決時需掌握“一條龍”流程，即從數據的下載、處理、分析到出圖，完整的制圖流程讓學生知其然，知其所以然。使用圖形地球這類數字地球平臺時能找到對應網頁，熟悉其基本功能。在這個過程中逐步培養學生的地理信息素養。

（三）開展研究性學習，轉變教學方式

教師在情境創設過程中整合鄉土地理資源、應用GIS技術開展研究性學習，轉變以往學生被動接受學習的方式，讓學生置身于一個貫穿課堂始終的情境，經歷深度學習的過程。這個過程給學生提供探究空間和探究工具，培養學生主動探究、搭建知識結構的能力。

參考文獻

[1]尹衛霞.數字化教育背景下初中地理教師信息技術應用能力提升策略研究[J].中學地理教學參考，2023（18）：04-07，11.

[2]黃杏元，湯勤.地理信息系統概論[M].北京：高等教育出版社， 1990：09.

[3]孫漢群.地理信息技術與地理教學的整合[M].南京：江蘇人民出版社， 2020：08.

[4]李慧媛，李博.基于地方感的高中地理情境教學策略研究[J].中學地理教學參考，2023（14）：27-29.

[5]陳曦.基于鄉土情境的高中地理問題式教學——以“服務業區位因素及其變化”為例[J].地理教學，2023（04）：21-24.

[6]關一龍，藺芳，吳紅波.地理信息技術與高中地理教學的融合實踐——以“黃土高原水土流失”為例[J].地理教育， 2022（11）：08-12.

[7]程亮，楊瑞斌，謝俊賢，等.影響天水市甜櫻桃種植區劃的關鍵因子分析[J].寒旱農業科學，2023（03）：279-283.

[8]李標明.GIS軟件在小區域等高線地形圖制作中的應用實踐[J].地理教育，2023（07）：08-11.

編輯：陳靜