信息技術(shù)在地理綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)中的應(yīng)用探析

林天壽 羅坤 陳紅 黃秀英

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下稱“新課標(biāo)”）指出，綜合思維是指人們運(yùn)用綜合的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)地理環(huán)境的思維方式和能力，其三個(gè)表現(xiàn)分別為要素綜合、時(shí)空綜合和地方綜合［1］。

地理學(xué)科的特色之一是從空間的角度研究世界，其觀察世界的方法和工具具有獨(dú)特性。現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展促使地理學(xué)科擁有更多觀察世界的工具，其在地理綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)中的應(yīng)用將散發(fā)出獨(dú)特的魅力。

一、地理綜合思維素養(yǎng)與信息技術(shù)的聯(lián)系

隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，情境可以通過信息技術(shù)還原，讓學(xué)生直觀體會(huì)不同區(qū)域真實(shí)的地理事象，促進(jìn)學(xué)生地理綜合思維素養(yǎng)的培養(yǎng)［2］。

1.要素綜合與信息技術(shù)的聯(lián)系

從單一要素到多要素再到全要素，要素綜合的水平是不斷提升的，其情境也從簡單、熟悉的到現(xiàn)實(shí)中復(fù)雜的。利用現(xiàn)代信息技術(shù)手段可將情境中所需要的圖層要素進(jìn)行疊加，通過觀察模擬要素的增刪對(duì)地理事象和地理環(huán)境的影響，幫助學(xué)生理解地理要素間的相互影響和相互聯(lián)系，體會(huì)要素的綜合。

2.時(shí)空綜合與信息技術(shù)的聯(lián)系

不同地理事象所涉及的時(shí)空跨度差異顯著，有的一瞬即逝，有的演變緩慢。因此，將現(xiàn)代信息技術(shù)引入到教學(xué)中，不僅可以還原已經(jīng)發(fā)生過的地理過程，還可以對(duì)未來可能發(fā)生的地理現(xiàn)象進(jìn)行模擬，培養(yǎng)時(shí)空綜合的思維方式。

3.地方綜合與信息技術(shù)的聯(lián)系

無論是同一尺度還是不同尺度的區(qū)域，其特征均有可能存在明顯差異。借助現(xiàn)代信息技術(shù)手段，可以以動(dòng)態(tài)性、區(qū)域性的角度觀察某一區(qū)域在不同時(shí)期的特征，也可觀察不同區(qū)域的差異，培養(yǎng)地方綜合的思維方式。

新課標(biāo)提出“深化信息技術(shù)的應(yīng)用”，旨在強(qiáng)調(diào)信息技術(shù)與教材內(nèi)容的深度融合，以現(xiàn)代化手段培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。地理綜合思維素養(yǎng)的三個(gè)表現(xiàn)雖然是相互聯(lián)系、相互影響的，但各有側(cè)重點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的教學(xué)內(nèi)容也有差異。因此，在現(xiàn)代信息技術(shù)手段的應(yīng)用過程中，應(yīng)充分利用信息技術(shù)的不同功能進(jìn)行培養(yǎng)。

二、信息技術(shù)在地理綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)中的應(yīng)用實(shí)例

科技的進(jìn)步促使信息技術(shù)功能不斷增強(qiáng)，利用信息技術(shù)的要素疊加、現(xiàn)實(shí)模擬和區(qū)域?qū)Ρ鹊裙δ埽軌蛴行г鰪?qiáng)對(duì)地理綜合思維素養(yǎng)的培養(yǎng)效果。

1. 教學(xué)媒體選擇

根據(jù)教學(xué)媒體的運(yùn)行環(huán)境劃分，地理類教學(xué)媒體可分為計(jì)算機(jī)類軟件、移動(dòng)客戶端（手機(jī)、平板等App）類軟件、小程序、網(wǎng)頁網(wǎng)站等。不同的軟件具備各自的突出功能，在選擇教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)媒體時(shí)，應(yīng)充分考慮教學(xué)環(huán)境、學(xué)生情況、教學(xué)內(nèi)容等因素，以便更好地將信息技術(shù)與地理綜合思維素養(yǎng)的培養(yǎng)相融合。多數(shù)氣象類教學(xué)媒體兼具圖層疊加、現(xiàn)實(shí)模擬和區(qū)域?qū)Ρ鹊裙δ埽唧w教學(xué)媒體及相關(guān)教材內(nèi)容統(tǒng)計(jì)如表1所示。

由氣象類教學(xué)媒體統(tǒng)計(jì)（表1）可知，氣象類教學(xué)媒體類型豐富，運(yùn)行環(huán)境多樣。其中，VentuSky功能強(qiáng)大，適用于高中地理教學(xué)中“大氣”所涉及的大部分內(nèi)容，將VentuSky合理運(yùn)用到地理課堂教學(xué)中，可通過圖層疊加、現(xiàn)實(shí)模擬和區(qū)域?qū)Ρ鹊确绞剑瑥?qiáng)化地理綜合思維素養(yǎng)的培養(yǎng)。同時(shí)，VentuSky可在App、網(wǎng)頁網(wǎng)站等多個(gè)環(huán)境中運(yùn)行（在App商城或網(wǎng)站中搜索名稱即可），能夠滿足不同用戶的需求。因此，本文從氣象類教學(xué)媒體中選擇VentuSky進(jìn)行探究。

2. 教材內(nèi)容及案例選擇

VentuSky是由捷克一家氣象公司所打造的應(yīng)用程序，它通過天氣預(yù)報(bào)和氣象數(shù)據(jù)可視化的方式提高人們對(duì)于氣象事件的認(rèn)識(shí)［3］。VentuSky不僅提供了溫度、降水量、風(fēng)速、氣壓等氣象數(shù)據(jù)，而且可以通過更改時(shí)間查看過去發(fā)生的氣象事件和模擬未來可能發(fā)生的變化趨勢(shì)。根據(jù)VentuSky的功能特點(diǎn)，本文以人教版教材中的“臺(tái)風(fēng)”為例，通過真實(shí)情境分析臺(tái)風(fēng)的生消與影響。

人教版教材必修第一冊(cè)和選擇性必修1中均涉及了“臺(tái)風(fēng)”的內(nèi)容。必修第一冊(cè)在“氣象災(zāi)害”一節(jié)中主要講述臺(tái)風(fēng)災(zāi)害形成與發(fā)生的時(shí)空特點(diǎn)及其影響；選擇性必修1則在“常見天氣系統(tǒng)”一節(jié)中依托天氣系統(tǒng)對(duì)天氣的影響，以臺(tái)風(fēng)為案例，分析臺(tái)風(fēng)的形成與消亡和臺(tái)風(fēng)對(duì)天氣的影響。以真實(shí)情境呈現(xiàn)教材內(nèi)容更有助于強(qiáng)化學(xué)生地理綜合思維素養(yǎng)的培養(yǎng)，因此，本文以我國遭受臺(tái)風(fēng)影響較大的福建省為例，分析2023年第5號(hào)臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”的形成、消亡及其影響。

3. VentuSky在“臺(tái)風(fēng)”教學(xué)中的應(yīng)用

（1）知識(shí)點(diǎn)1：臺(tái)風(fēng)的形成

教材中關(guān)于“臺(tái)風(fēng)的形成”內(nèi)容表述主要為“西北太平洋是世界上臺(tái)風(fēng)發(fā)生頻率最高的海域，也是影響我國臺(tái)風(fēng)的主要源地”，并在選擇性必修模塊對(duì)臺(tái)風(fēng)形成的原因進(jìn)行了解釋。通過VentuSky的相關(guān)功能，便可直觀探究原因，具體操作如下。

①為便于觀察數(shù)值大小，在“設(shè)置”中勾選“用網(wǎng)格模式顯示數(shù)值”。

②打開“溫度”圖層，并將時(shí)間調(diào)整為1月，觀察西北太平洋地區(qū)的溫度數(shù)值（圖1）。

③運(yùn)用同樣的方式，將時(shí)間調(diào)整為7月，觀察西北太平洋地區(qū)的溫度數(shù)值（圖2）。

一般而言，每年1至2月為北半球氣溫最低的月份，從2023年1月和7月中低緯度海面溫度分布對(duì)比信息可知（圖1、圖2），西北太平洋海域的1月海面溫度大多數(shù)在25 ℃以上，7月更是達(dá)到27 ℃以上。臺(tái)風(fēng)常常形成于洋面溫度超過26 ℃的熱帶海洋上。該海域洋面水溫高，加熱大氣，使空氣膨脹上升，同時(shí)太平洋廣闊的海域和源源不斷的水汽為熱帶氣旋的發(fā)育提供了溫床［4］。

通過要素和時(shí)空演變，該知識(shí)點(diǎn)探究了臺(tái)風(fēng)形成和發(fā)育的條件之一——海水溫度。發(fā)揮VentuSky的優(yōu)勢(shì)功能，促進(jìn)學(xué)生地理綜合思維素養(yǎng)水平的提升。

（2）知識(shí)點(diǎn)2：臺(tái)風(fēng)的影響

VentuSky的其中一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于可以通過調(diào)整時(shí)間觀測過往的氣象數(shù)據(jù)。因此，本文以2023年第5號(hào)臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”為例，進(jìn)一步探究該臺(tái)風(fēng)對(duì)福建省的影響。具體操作如下。

①打開“風(fēng)速”圖層，選取地理坐標(biāo)為北緯24°30′，東經(jīng)119°30′（晉江附近海域）。

②將時(shí)間調(diào)整為2023年7月27日10：00（約登陸前24小時(shí)）。

③點(diǎn)擊左下角播放按鈕，模擬臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”從登陸前24小時(shí)到登陸時(shí)該地理坐標(biāo)風(fēng)速的變化情況，觀察臺(tái)風(fēng)登陸前24小時(shí)到臺(tái)風(fēng)登陸期間其中兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的風(fēng)速對(duì)比（圖3）。

受臺(tái)風(fēng)影響的區(qū)域常常伴有狂風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮等。由該地標(biāo)兩個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)的風(fēng)速對(duì)比（圖3）可知，在臺(tái)風(fēng)登陸前約24小時(shí)，晉江附近海域某點(diǎn)的風(fēng)速為7 m/s（4級(jí)風(fēng)），登陸前約1小時(shí)風(fēng)速則達(dá)到了27 m/s（10級(jí)風(fēng)）。通過數(shù)據(jù)對(duì)比可看出，隨著臺(tái)風(fēng)逼近，給該地帶來了“狂風(fēng)”天氣。

④打開“降水量”圖層，可用對(duì)比風(fēng)速的方式對(duì)該區(qū)域降水量的差異進(jìn)行比較，也可將其應(yīng)用于沿海和內(nèi)陸地區(qū)風(fēng)力和降水量的對(duì)比（圖略）。

⑤打開“波浪”圖層，觀察“杜蘇芮”登陸前后的浪高情況（圖4）。

據(jù)“杜蘇芮”登陸時(shí)福建南部沿海附近浪高分布圈（圖4）可知，“杜蘇芮”登陸時(shí)附近沿海浪高可達(dá)到8米以上，對(duì)沿岸地區(qū)造成了巨大的生命和財(cái)產(chǎn)威脅。

通過上述探究，可從數(shù)據(jù)可視化的方式直觀分析臺(tái)風(fēng)所帶來的影響和不同區(qū)域的差異，加深學(xué)生印象，有助于地理綜合思維素養(yǎng)乃至地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（3）知識(shí)點(diǎn)3：臺(tái)風(fēng)的消亡

“杜蘇芮”登陸后，因失去海洋水汽和熱量的供應(yīng)，加上陸地摩擦力大，臺(tái)風(fēng)逐漸減弱，最終消亡。通過進(jìn)一步演示臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”的移動(dòng)，觀察其消亡過程。具體操作如下。

①打開“氣壓”圖層，分別對(duì)比臺(tái)風(fēng)登陸前后的氣壓值差異（圖5）。

由福建及周邊海域氣壓示意圖（圖5）可知，臺(tái)風(fēng)“杜蘇芮”登陸前1小時(shí)中心附近氣壓值為970百帕，登陸后6小時(shí)中心氣壓值為987百帕，說明登陸后臺(tái)風(fēng)逐漸減弱。

②打開“風(fēng)速”圖層，分別對(duì)比臺(tái)風(fēng)登陸前后的風(fēng)速大小差異（圖6）。

由福建周邊區(qū)域風(fēng)速示意圖（圖6）可知，當(dāng)前臺(tái)風(fēng)中心位于陸地上，相較于登陸前（圖3）其影響的周邊地區(qū)風(fēng)速明顯下降，也可說明臺(tái)風(fēng)登陸后其不斷減弱，對(duì)周邊地區(qū)的影響變小，最終消亡。

③打開“降水量”圖層，運(yùn)用相同的方式可對(duì)臺(tái)風(fēng)登陸前后降水量進(jìn)行對(duì)比（圖略）。

通過對(duì)氣壓、風(fēng)速和降水量的探究，可運(yùn)用動(dòng)態(tài)氣象數(shù)據(jù)讓學(xué)生直觀感受臺(tái)風(fēng)登陸后逐漸減弱到消亡的過程，將復(fù)雜、抽象、靜態(tài)的問題簡單化、具體化、動(dòng)態(tài)化。

三、信息技術(shù)在地理綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.利用VentuSky的圖層疊加功能，促進(jìn)要素綜合提升

VentuSky提供了“溫度”“降水量”“氣壓”等14個(gè)圖層，其中多個(gè)圖層還提供了不同尺度、不同區(qū)域、不同要素的選擇。本文選取的情境通過對(duì)不同圖層的增加、刪除或改變，可以直觀觀測不同區(qū)域尺度下“杜蘇芮”的變化及其影響等方面的氣象數(shù)據(jù)，使要素綜合的培養(yǎng)可視化、具體化。

2.利用VentuSky的現(xiàn)實(shí)模擬功能，促進(jìn)時(shí)空綜合提升

本文選取的情境是現(xiàn)實(shí)中難以直接觀察的，若僅僅依靠靜態(tài)圖文資料的展示，學(xué)生無法直觀體會(huì)事物發(fā)展的過程。VentuSky可以通過時(shí)間調(diào)整，還原“杜蘇芮”的發(fā)生、發(fā)展過程，觀測臺(tái)風(fēng)從形成到消亡的全過程；還可以通過對(duì)未來事件的預(yù)測，模擬該事件演化的可能趨勢(shì)。

3.利用VentuSky的區(qū)域?qū)Ρ裙δ埽龠M(jìn)地方綜合提升

VentuSky能夠從地方要素的角度分析“杜蘇芮”對(duì)區(qū)域降水量、風(fēng)力等氣象要素的影響，也能夠從時(shí)空變化的角度觀測“杜蘇芮”對(duì)所經(jīng)地區(qū)地理要素產(chǎn)生的變化，這些都是地方綜合的具體表現(xiàn)。

4.利用VentuSky的綜合分析功能，提升綜合思維素養(yǎng)

地理綜合思維素養(yǎng)的表現(xiàn)雖然各有側(cè)重，但其培養(yǎng)過程不是割裂的。除上述功能外，VentuSky綜合分析問題的功能強(qiáng)大，且它的數(shù)據(jù)是實(shí)時(shí)更新的，可以將它運(yùn)用到“大氣”“海洋”甚至“地球運(yùn)動(dòng)”“月相觀測”等知識(shí)，推動(dòng)地理綜合思維素養(yǎng)的提升。相較于其他教學(xué)媒體，VentuSky使用便捷，可操作性強(qiáng)，方便學(xué)生自行操作，有利于促進(jìn)地理實(shí)踐力等地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)［5］。

四、結(jié)語

本文以VentuSky在“臺(tái)風(fēng)”中的應(yīng)用為例，從要素可視化、時(shí)空變化、區(qū)域?qū)Ρ鹊冉嵌龋治隽诵畔⒓夹g(shù)在地理綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)中應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)。VentuSky的運(yùn)行環(huán)境多樣，涉及的知識(shí)豐富，便于教師和學(xué)生操作，使利用信息技術(shù)對(duì)學(xué)生地理綜合思維素養(yǎng)的培養(yǎng)具備可操作性，促進(jìn)地理綜合思維素養(yǎng)乃至地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)落地生根。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 韋志榕，朱翔.普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)解讀（2017年版2020年修訂）［M］.北京：高等教育出版社，2020.

［2］ 林天壽.基于信息技術(shù)的地理綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)研究［D］.佳木斯：佳木斯大學(xué)，2021.

［3］ 關(guān)一龍，藺芳，吳紅波.地理信息技術(shù)與高中地理教學(xué)的融合實(shí)踐——以“黃土高原水土流失”為例［J］.地理教育，2022（11）：8-12.

［4］ 徐奇智.自然地理基礎(chǔ)（高中地理）［M］.合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2019.

［5］ 左曉媛.基于VentuSky的高中地理可視化教學(xué)研究［D］.大連：遼寧師范大學(xué)，2022.

通信作者：黃秀英