地理信息技術(shù)在高中地理校本課程中的應(yīng)用

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年版2020年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“新課標(biāo)”） 指出，高中地理教學(xué)要培養(yǎng)學(xué)生的地理實(shí)踐力核心素養(yǎng)。地理實(shí)踐力，指人們?cè)诳疾臁?shí)驗(yàn)和調(diào)查等地理實(shí)踐活動(dòng)中所具備的意志品質(zhì)和行動(dòng)能力^[1]。在以往的地理教學(xué)中，由于諸多原因，提升地理實(shí)踐力的教學(xué)活動(dòng)往往難以全面開(kāi)展和推進(jìn)。新課標(biāo)的落地，將地理實(shí)踐力提升到核心素養(yǎng)和行動(dòng)落實(shí)的高度。校本課程以其實(shí)踐性強(qiáng)、綜合性高等特點(diǎn)，成為開(kāi)展地理實(shí)踐力教學(xué)強(qiáng)有力的載體。本文以“走進(jìn)南海子公園”為例，通過(guò)闡述地理信息技術(shù)在野外考察和室內(nèi)實(shí)踐中的應(yīng)用，分析高中區(qū)域地理教學(xué)常見(jiàn)問(wèn)題的一般解決思路，為地理實(shí)踐力培養(yǎng)和生態(tài)文明教育提供借鑒。

一、課程背景

（一）國(guó)家課程建設(shè)及時(shí)代教育需求

2023年6月，教育部印發(fā)了《關(guān)于加強(qiáng)中小學(xué)地方課程和校本課程建設(shè)與管理的意見(jiàn)》，強(qiáng)調(diào)要以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，構(gòu)建以國(guó)家課程為主體、地方課程和校本課程為重要拓展和有益補(bǔ)充的基礎(chǔ)教育課程體系，實(shí)現(xiàn)課程全面育人、高質(zhì)量育人。建設(shè)人與自然和諧共生的現(xiàn)代化是習(xí)近平生態(tài)文明思想的生動(dòng)實(shí)踐。將生態(tài)文明教育融入校本課程是新時(shí)代高中地理教育教學(xué)的必然要求。

科學(xué)教育是提升全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)教育強(qiáng)國(guó)、實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)的重要基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為科學(xué)教育和實(shí)踐育人的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，為中小學(xué)科學(xué)教育提供了明確的方向。地理學(xué)科可以通過(guò)野外考察、社會(huì)調(diào)查、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等方式開(kāi)展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以提升學(xué)生的實(shí)踐能力和意志力，培養(yǎng)他們的科學(xué)探究精神和生態(tài)文明素養(yǎng)。

（二）地理信息技術(shù)為課程實(shí)施提供工具

作為地理學(xué)研究的前沿手段，地理信息技術(shù)已被納入新課標(biāo)高中地理必修課程模塊。根據(jù)新課標(biāo)的要求，學(xué)生需掌握運(yùn)用地理信息技術(shù)收集和呈現(xiàn)人口、城鎮(zhèn)、產(chǎn)業(yè)活動(dòng)等人文地理數(shù)據(jù)、圖表和地圖的能力。地理信息技術(shù)主要包括地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、遙感（Remote Sensing，RS）和全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（Global Navigation Satellite System，GNSS）。在本課程中，筆者使用ArcGIS軟件進(jìn)行地理信息系統(tǒng)的操作，使用Google Earth軟件分析遙感數(shù)據(jù)，并將兩步路App作為應(yīng)用全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的工具。

（三）南海子公園作為課程實(shí)施載體

鄉(xiāng)土資源是高中地理教學(xué)素材的重要組成部分。將鄉(xiāng)土資源融入校本課程，不僅有助于培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)，還能激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣和鄉(xiāng)土情懷。歷史上，南海子是北京地區(qū)最大的濕地，曾是多個(gè)朝代的皇家獵場(chǎng)，但后來(lái)衰落為環(huán)境較差的城郊地區(qū)。經(jīng)過(guò)生態(tài)修復(fù)和改造，南海子得以煥發(fā)新生，成為北京市最大的濕地公園。作為麋鹿、黑天鵝等數(shù)十種生物的棲息地，南海子公園為野外考察活動(dòng)和生態(tài)文明教育提供了優(yōu)越的條件。

因此，筆者選取南海子公園作為實(shí)踐場(chǎng)地，設(shè)計(jì)了校本課程“走進(jìn)南海子公園”，旨在引導(dǎo)學(xué)生借助地理信息技術(shù)全方位認(rèn)識(shí)南海子公園，讓他們?cè)诎l(fā)展地理學(xué)科核心素養(yǎng)的過(guò)程中，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，樹(shù)立人地協(xié)調(diào)觀的觀念。

二、地理校本課程設(shè)計(jì)

新課標(biāo)要求學(xué)生能夠“結(jié)合實(shí)例，解釋城鎮(zhèn)和鄉(xiāng)村內(nèi)部的空間結(jié)構(gòu)，說(shuō)明合理利用城鄉(xiāng)空間的意義”“結(jié)合實(shí)例，說(shuō)明工業(yè)、農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)的區(qū)位因素”“通過(guò)探究有關(guān)人文地理問(wèn)題，了解地理信息技術(shù)的應(yīng)用”。基于以上要求，筆者對(duì)校本課程進(jìn)行了細(xì)化設(shè)計(jì)。

（一）學(xué)情分析

高一年級(jí)學(xué)生已對(duì)地理信息技術(shù)的特點(diǎn)、功能和常見(jiàn)應(yīng)用有了初步的了解，并且初步掌握了描述地理位置、分析區(qū)位條件等地理技能。他們具有了一定的計(jì)算機(jī)操作能力，且對(duì)小組合作學(xué)習(xí)和地理實(shí)踐活動(dòng)擁有濃厚的興趣和好奇心。但是，他們對(duì)地理信息技術(shù)的基本操作較陌生，尤其是在野外考察時(shí)和實(shí)際生活中應(yīng)用地理信息技術(shù)的能力較弱。因此，本課程基于南海子公園，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的野外考察和室內(nèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，旨在提升學(xué)生的意志品質(zhì)和實(shí)踐能力。

（二）學(xué)習(xí)目標(biāo)

學(xué)生通過(guò)操作兩步路App、ArcGIS軟件、Google Earth軟件等工具，體驗(yàn)將地理信息技術(shù)應(yīng)用于野外考察和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程，從而深化對(duì)地理信息技術(shù)的認(rèn)識(shí)，提升地理實(shí)踐力。

基于野外考察和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的素材進(jìn)行課堂展示，學(xué)生逐漸掌握分析高中區(qū)域地理常見(jiàn)問(wèn)題的一般思路，即“描述地理位置—分析區(qū)位條件—提出措施途徑—分析影響意義”，地理學(xué)科核心素養(yǎng)得到發(fā)展。

以小組為單位完成野外考察、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課堂展示和課后探究等學(xué)習(xí)任務(wù)，可以提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，增強(qiáng)他們的意志品質(zhì)和行動(dòng)能力。

學(xué)生從時(shí)空視角全方位認(rèn)識(shí)南海子公園，提升生態(tài)文明素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)，激發(fā)熱愛(ài)自然、探索自然、保護(hù)自然的自覺(jué)性，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。

（三）課程模式

“走進(jìn)南海子公園”課程采用“野外考察—室內(nèi)實(shí)驗(yàn)—課堂教學(xué)—課后探究”的教學(xué)模式，具體教學(xué)流程如圖1。

（四）資源準(zhǔn)備

課前，教師設(shè)計(jì)野外考察和室內(nèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)任務(wù)單（見(jiàn)表1），并調(diào)試地理信息系統(tǒng)ArcGIS軟件和Google Earth軟件。在教師發(fā)放兩步路App、Google Earth軟件、ArcGIS軟件的基本操作指南后，學(xué)生以小組為單位完成南海子公園野外實(shí)地考察和室內(nèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的任務(wù)。此外，學(xué)校組織召開(kāi)南海子公園野外考察動(dòng)員會(huì)，提醒學(xué)生野外考察過(guò)程中可能會(huì)用到的問(wèn)題應(yīng)對(duì)方案以及安全注意事項(xiàng)。

三、地理信息技術(shù)支持的校本課程實(shí)施流程

（一）野外考察（4課時(shí)）

【考察任務(wù)】學(xué)生考察南海子公園的主要濕地以及麋鹿、鳥(niǎo)類(lèi)等動(dòng)物棲息地，利用兩步路App記錄野外考察的軌跡和考察點(diǎn)（如圖2），觀察麋鹿、鳥(niǎo)類(lèi)等動(dòng)物的棲息地并思考該公園利于這些動(dòng)物生存的原因。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生以小組為單位實(shí)地考察南海子公園，熟悉兩步路App的導(dǎo)航、記錄軌跡、添加標(biāo)注點(diǎn)等常見(jiàn)功能在野外考察中的作用，加深對(duì)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)，提升野外考察能力。

（二）室內(nèi)實(shí)驗(yàn)（1課時(shí)）

【實(shí)驗(yàn)任務(wù)】學(xué)生閱讀制圖指南，利用ArcGIS軟件制作南海子公園專(zhuān)題地圖。學(xué)生基于Google Earth軟件查看南海子周邊地區(qū)2002—2023年不同時(shí)期的遙感影像，分析影響南海子公園空間結(jié)構(gòu)變化的原因。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生利用ArcGIS軟件制作專(zhuān)題地圖、操作Google Earth軟件查看不同時(shí)期的遙感影像，加深對(duì)遙感和地理信息系統(tǒng)主要功能的認(rèn)識(shí)。學(xué)生在制圖過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，不僅有利于增強(qiáng)動(dòng)手能力、計(jì)算機(jī)操作能力和抗挫折能力，還有利于發(fā)展科學(xué)思維。學(xué)生上機(jī)實(shí)驗(yàn)形成的成果為后期課堂展示提供了素材。

（三）課堂教學(xué)（1課時(shí)）

課堂教學(xué)環(huán)節(jié)包括三部分，主要以小組為單位（分別是GIS組、GNSS組和RS組）展示學(xué)生在野外考察和室內(nèi)上機(jī)生成的實(shí)踐成果。

1.跟著GIS，認(rèn)識(shí)南海子濕地公園

【學(xué)習(xí)任務(wù)】學(xué)生展示基于ArcGIS軟件制作的北京地區(qū)區(qū)域圖（如圖3），描述南海子公園的地理位置。教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合文字材料和野外考察過(guò)程中的景觀圖，分析南海子公園濕地的作用。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生通過(guò)展示制圖成果和景觀圖片，復(fù)習(xí)描述某事物地理位置的一般方法，加深對(duì)南海子公園區(qū)域認(rèn)知的認(rèn)識(shí)。通過(guò)分析南海子公園濕地的功能，學(xué)生逐步樹(shù)立自然環(huán)境整體性的地理學(xué)思想，綜合思維、人地協(xié)調(diào)觀核心素養(yǎng)得到發(fā)展，為后續(xù)學(xué)習(xí)關(guān)于自然環(huán)境整體性的相關(guān)知識(shí)做鋪墊。

2. 跟著GNSS，感受人與自然和諧共生

【學(xué)習(xí)任務(wù)】學(xué)生展示基于兩步路App的南海子公園考察軌跡，介紹野外考察路線(xiàn)，展示麋鹿等動(dòng)物的棲息地景觀圖。教師引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合查閱的相關(guān)資料，分析南海子公園利于麋鹿生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)條件，并為如何保護(hù)麋鹿提出建議。

【設(shè)計(jì)意圖】學(xué)生結(jié)合野外考察成果，運(yùn)用區(qū)位條件相關(guān)知識(shí)分析南海子公園利于麋鹿生長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)區(qū)位條件，從個(gè)人、政府等不同維度提出保護(hù)麋鹿的建議和措施，不僅有利于夯實(shí)學(xué)科基礎(chǔ)主干知識(shí)，還有利于增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，樹(shù)立人與自然環(huán)境和諧發(fā)展的價(jià)值觀。

3. 跟著RS，走進(jìn)“前世—今生—未來(lái)”

【學(xué)習(xí)任務(wù)】學(xué)生展示南海子公園周邊地區(qū)不同時(shí)段的遙感影像（如圖4），闡述2002—2022年南海子公園周邊的空間結(jié)構(gòu)變化。借助南海子片區(qū)規(guī)劃草案圖（如圖5），學(xué)生從經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、生態(tài)等維度討論和分析構(gòu)建南海子公園片區(qū)“一心、三片區(qū)”空間結(jié)構(gòu)的意義。

【設(shè)計(jì)意圖】教師通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生借助遙感影像查看南海子公園地區(qū)不同時(shí)期的土地利用方式變化，培養(yǎng)學(xué)生的讀圖與析圖能力，通過(guò)設(shè)置討論和分析南海子公園周邊地區(qū)未來(lái)規(guī)劃的意義，增強(qiáng)學(xué)生遷移應(yīng)用所學(xué)知識(shí)的能力，引導(dǎo)他們建立地理學(xué)的時(shí)空思維，發(fā)展他們的綜合思維、人地協(xié)調(diào)觀等核心素養(yǎng)。

（四）課后探究（1課時(shí)）

教師布置課后探究作業(yè)，引導(dǎo)學(xué)生梳理和總結(jié)地理信息技術(shù)在全方位認(rèn)識(shí)南海子公園中的作用。學(xué)生以小組為單位，結(jié)合野外考察兩步路App和室內(nèi)上機(jī)Google Earth軟件生成的過(guò)程性文件，利用ArcGIS軟件制作南海子公園野外考察專(zhuān)題地圖（如圖6）。學(xué)生整合課堂教學(xué)關(guān)于南海子公園“地理位置—區(qū)位優(yōu)勢(shì)—措施途徑—影響意義”的學(xué)習(xí)成果，撰寫(xiě)實(shí)踐報(bào)告。

四、教學(xué)評(píng)價(jià)

課程“走進(jìn)南海子公園”以發(fā)展學(xué)生地理實(shí)踐力核心素養(yǎng)為根本，關(guān)注學(xué)生在野外考察和室內(nèi)上機(jī)過(guò)程中表現(xiàn)出的行動(dòng)能力、合作意識(shí)和創(chuàng)造力，關(guān)注學(xué)生在課堂教學(xué)展示和課后探究撰寫(xiě)實(shí)踐報(bào)告過(guò)程中表現(xiàn)出的語(yǔ)言表達(dá)與邏輯思維能力。本課制訂小組合作評(píng)價(jià)量表（見(jiàn)表2），以多元化評(píng)價(jià)為取向，通過(guò)學(xué)生自評(píng)、生生互評(píng)、師生評(píng)價(jià)等方式肯定和激勵(lì)學(xué)生在活動(dòng)中的表現(xiàn)。

五、教學(xué)反思

課程“走進(jìn)南海子公園”帶領(lǐng)學(xué)生借助現(xiàn)代地理信息技術(shù)全方位認(rèn)識(shí)不同時(shí)空尺度的南海子公園，創(chuàng)造條件讓學(xué)生“走出去”“動(dòng)手”“行動(dòng)”。學(xué)生在野外考察、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)、課堂學(xué)習(xí)、課后探究過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，不僅有利于增強(qiáng)實(shí)踐力，提升團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和科學(xué)探究意識(shí)，還有利于激發(fā)熱愛(ài)大自然的情感和社會(huì)責(zé)任感。

本課基于鄉(xiāng)土資源和地理信息技術(shù)是培養(yǎng)學(xué)生地理實(shí)踐力的新途徑。盡管課程的設(shè)計(jì)和實(shí)施過(guò)程整體比較順利，問(wèn)題還是在所難免。比如，Google Earth遙感影像存在時(shí)間尺度較短、個(gè)別時(shí)段個(gè)別地區(qū)空間分辨率較低，野外考察過(guò)程中手機(jī)電量難以維持兩步路App全程記錄考察路線(xiàn)，學(xué)校軟硬件配置亟須提升等。教師在開(kāi)展類(lèi)似地理實(shí)踐活動(dòng)時(shí)可以尋找可替代地理信息技術(shù)軟件，做好更詳盡的預(yù)案，提高野外考察和室內(nèi)上機(jī)實(shí)驗(yàn)的質(zhì)量和效率。

注：本文系北京市教育科學(xué)“十三五”規(guī)劃2020年度一般課題“基于鄉(xiāng)土資源和地理信息技術(shù)的高中地理實(shí)踐力教學(xué)研究”（立項(xiàng)編號(hào)：CDDB2020266）的階段性成果。

參考文獻(xiàn)

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

（作者李春紅系北京市和平街第一中學(xué)高中地理教師；楊利娜系北京市朝陽(yáng)區(qū)教育科學(xué)研究院高中地理教研員；馬衛(wèi)華系北京市和平街第一中學(xué)高中地理教師、特級(jí)教師）

責(zé)任編輯：李媛