地理核心素養視域下GIS在高中鄉土活動課程中的運用實踐

陳培紅 王鵬 王瑋 段美娟 尹濤 龍厚維

地理核心素養是依據義務教育“三有”培養目標，在中國學生發展核心素養的頂層設計下發展而來，是學習地理之后應當具備的品格和關鍵能力，體現了新時代對人才培養質量的要求［1］。鄉土地理以學校所在地區的生活環境為主要學習內容，教學中要“引導學生主動參與，學以致用，培養學生的實踐能力，使學生樹立可持續發展的觀念，增強學生愛祖國、愛家鄉的情感［2］。地理信息技術被譽為地理學習的第三代語言，正是因其體現了對數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的強大功能。在地理學習過程中，GIS技術能更加高效地幫助學習者完成對地理信息的處理［3］。應用GIS制作家鄉的地圖，能夠讓學生感受到地理知識應用于生活的樂趣，增加學生對地理學習的興趣。

不同土地利用方式和特點的社會實踐調查是高中地理選修九中的內容，本次活動在地理核心素養視域下，借助GIS地理信息技術軟件設計鄉土活動課程，激發學生將知識應用于生活的興趣，以衡陽市主城區土地利用變化為例，了解自己家鄉的城鄉發展，并通過學習土地利用相關專題圖的制作及野外調查，讓學生學會理論與實踐相結合，將所學知識在實際應用中深化和升華，從而培養學生的讀圖能力和綜合思維，建立人地協調觀。

在實施開展家鄉地理活動課程的活動設計時，首先，在課外調查前給學生展示地理區位圖、DEM數字高程圖、衛星影像圖、Globe land 30土地利用變化圖和路線圖的制作過程，讓學生學習用GIS制作地理專題圖，有利于培養學生的地理實踐力；其次，學習衡陽市主城區在湖南省的地理位置，并且通過高程分布圖了解其地形，提高學生的區域認知能力；然后，教師設計“周末兩日游”讓學生調查衡陽市主城區目前主要的土地利用類型，從2000年開始以間隔十年為一期來分析衡陽市主城區的土地利用變化，下載2000年、2010年和2020年遙感影像圖和土地利用圖進行對比，分析哪些地區的土地利用類型的變化比較大，并分析其原因，有利于培養學生的地理實踐力和綜合思維能力；最后，通過學生的實踐調查與分析，得出衡陽市主城區目前主要土地利用類型及近20年來其變化原因，并探討城市在發展的過程中怎么保護自然生態環境以及提出有利于家鄉發展的城鄉規劃建議，從而培養學生的人地協調觀。

一、衡陽市主城區土地利用變化活動設計

本次活動秉持“學習對生活有用的地理”理念，利用Arc GIS10.8軟件制圖和奧維互動地圖軟件在線下載地圖的功能，對生活中的土地利用進行空間可視化，從身邊的地理現象學習，能夠讓學生更加直觀的應用地理知識并聯系生活實際，讓學生熱愛家鄉、熱愛祖國及擁有熱愛家鄉的意識和責任感，從而培養學生的地理核心素養。

1.選題背景與學情分析

（1）衡陽市主城區概況

衡陽是我國中南部重要的工業城市、國家產業轉移示范區、中南部區域物流中心，同時，也是國家生態文明先行示范區，衡陽市主城區占地面積518.55 km2。地貌類型以山地、丘陵、平原為主，湘江貫穿主城區南北，以亞熱帶季風氣候為主。

（2）學情分析

本次活動對象為選考地理的高二學生，經過高一一年的學習，學生對地理的學習具有濃厚的興趣，同時，對計算機的學習也有一定的基礎，而且已經掌握了地形地勢、農業、商業、工業等基礎知識，但學生缺少將理論知識應用于生活實踐中的機會。本次野外活動調查之前先給學生展示怎么制作土地利用相關專題圖，用GIS將我們生活過程中接觸的土地利用類型進行空間可視化，以學生生活的家鄉作為考察地，使學生感知地理現象的同時，深入了解和調研土地利用的變化和原因，進而認識城鄉土地利用的發展，提升地理學科素養核心水平。

2.課標解讀與活動目標

（1）課標解讀

①課程要求：學會社會調查的基本方法，并進行城鄉實地調查，識別不同土地利用方式和特點。②課標解讀：城鄉差異的重要表現之一是對土地利用方式的差異，該部分是人文地理社會實踐調查的地理實踐內容，訓練學生走進社會、了解社會、與社會溝通的能力，體驗社會科學研究的思路和方法。③教材分析：“不同土地利用方式及特點”調查是高中地理選修9中9.9的內容。基于課標解讀和教材分析，本次活動主要以學生主動學習和分析為主，教師引導為輔，讓學生學習家鄉土地利用相關專題圖的制作之后，帶著做好的專題圖到相應地理位置進行實地調查，從而培養學生的地理核心素養。

（2）活動目標

①地理實踐力：通過用GIS軟件學習土地利用相關專題圖的制作以及“周末兩日游”實地調查活動幫助學生了解家鄉的土地利用類型及其變化，將地理知識應用于生活，從而培養學生的地理實踐力。②區域認知：學生需要掌握衡陽市主城區在中國和湖南省的具體位置，并且了解衡陽市近20年的人文地理發展和基本自然地理概況。在野外考察的過程中，結合高程圖，觀察衡陽市主城區的主要地形地勢，并通過向當地村委會進行訪談獲得相應村落近20年的歷史發展情況，進而了解當地人文地理的發展，從而培養學生的區域認知能力。③綜合思維：能夠認識基本的土地利用類型，包括草地、建筑用地、耕地、林地、水域、未利用地等，結合衡陽市2000年、2010年和2020年的土地利用類型圖和遙感影像圖，找出哪些土地利用類型的變化比較大，并向當地村委會調查或者通過網上查資料找出其原因，小組做好拍照和記錄。學生學會調查法之后再到珠暉區、雁峰區、石鼓區和蒸湘區的自然資源和規劃局調查衡陽市主城區近20年來土地利用變化的原因，從而培養學生的融會貫通、團隊合作精神和綜合思維能力。④人地協調觀：全面、深入地了解衡陽市主城區土地利用的發展變化，增強對家鄉城鄉發展的認同感和社會責任感，感知當地社會發展過程中擁有的獨特的山、水、村落和文化，探索城市在發展的過程中怎么保護自然生態環境并提出有利于家鄉發展的城鄉規劃建議，從而培養學生的人地協調觀。

3.課堂活動設計

課堂活動由教師展示用GIS軟件制作地理區位圖、DEM數字高程圖、衛星影像圖、Globeland 30土地利用變化圖、路線圖等相關專題圖，并給學生講解常見的土地利用類型和特點及衡陽市主城區的歷史文化、地理區位、城鄉景觀、路線圖、地形地貌、氣候特征等基本地理概況。

（1）課程資料來源

課程資料來源如表1所示。

（2）GIS處理

①地理區位圖。通過全國地理信息系統資源目錄服務系統下載衡陽市主城區的行政矢量數據（圖1）。

將下載的數據導入Arc GIS10.8軟件進行制圖，得到圖2。

②DEM數字高程圖。通過全國地理信息系統資源目錄服務系統下載衡陽市主城區的DEM數據（圖3）。

將下載的數據導入Arc GIS10.8軟件進行柵格數據合并和掩膜提取，進行制圖得到衡陽市主城區地形圖（圖4）。

③衛星影像圖。通過奧維互動地圖軟件下載衡陽市主城區2000年、2010年和2020年的歷史衛星影像，影像級別需大于15級以上（圖5），由于下載的資料受限，有一些高分辨率的影像瓦片不能下載，但是，可以直接在奧維互動地圖軟件中天地圖（無偏移）影像目錄處查看高清歷史衛星影像（圖6）。

④Globe land 30土地利用變化圖。在網站上下載衡陽市主城區2000年、2010年和2020年的土地利用變化圖（圖7）。

將下載的數據導入Arc GIS10.8軟件進行制圖，得到2000年、2010年和2020年衡陽市主城區的土地利用分布圖（圖8）和變化圖（圖9），并將土地利用柵格數據轉為矢量數據，從而得到土地利用的矢量屬性表，將表轉換為excel，進而統計得到土地利用變化情況（表2～表4）。

⑤路線圖。本次活動設計了兩條路線，路線一是學生周六完成，其地點的選擇不僅考慮到具有典型的土地利用的變化，還考慮其交通可達性高和安全性好，最終確定了珠暉區從北到南的三個村落，分別是古城村、東湖村和陳白村；雁峰區的金橋村；蒸湘區的中心村；石鼓區的松木村。

路線二是學生周日完成，路線二的設計考慮到學生通過周六的實地調查，已經基本學會訪談法、觀察法、調查法，然后再去珠暉區、雁峰區、石鼓區和蒸湘區的自然資源和規劃局調查衡陽市主城區近20年來土地利用變化的原因。

在地理坐標查詢網站獲得的路線一和路線二的地理坐標導入Arc GIS軟件中，以XY坐標顯示，從而獲得路線分布圖（圖10）。

4.課外活動設計

具體課外活動設計如表5所示。

二、教學評價

本次活動采用過程性評價的方式對學生地理學科核心素養進行評價（表6）。

三、結語

鄉土活動課程的開展，區別于傳統課堂教學，可以構建開放交流的學習環境，而GIS將地理信息進行可視化，作為輔助工具，其將進一步培養學生的地理空間素養。基于GIS學習制作家鄉的地圖和土地利用圖，對家鄉的土地利用變化進行實地調查，讓學生感受到知識用于實踐并體驗學習地理帶來的樂趣，提高自身的地理核心素養，從而加強學生對家鄉發展的認同感和社會責任感，更加熱愛自己家鄉和祖國。

參考文獻：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］ 袁文容.基于GIS技術開展項目式學習探析——以初中鄉土地理實踐活動為例［J］.地理教育，2023（S2）：89-92.

［3］ 周澤甬.GIS制圖技術在初中地理課堂教學中的應用實踐［J］.地理教育，2022（11）：18-21.

通信作者：王鵬