基于GIS的高中地理區域認知素養培養教學設計

摘 要：GIS通過空間數據處理與可視化功能，為學生提供區域認知工具，培養學生認識地理現象的區域視角，形成正確的區域發展評價觀念，在區域認知素養培育中發揮著重要的教學支撐作用。本文分析了基于GIS培養學生區域認知素養的適切性，構建基于GIS技術的高中地理區域認知素養培養框架，并以“流域內協調發展”為例，開展基于ArcGIS軟件的探究式教學設計，通過設計問題鏈與探究任務引導學生探討珠江流域協調發展問題，以期為GIS融入地理課堂教學、培養學生的區域認知素養提供案例參考。

關鍵詞：高中地理；GIS；區域認知

中圖分類號：G633.55" " " "文獻標識碼：A" " " "文章編號：1005-5207（2025）07-0029-05

區域認知是認識地理環境和人地關系的思維方式和能力［1］。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）指出，培養學生的區域認知素養，需要使其形成從區域視角認識和分析地理環境及其與人類活動關系的意識與習慣［2］，具備定位區域位置、歸納區域特征、比較區域差異、分析區域聯系、評價區域發展的能力［3］。傳統地理課堂的實體二維地圖因信息量有限、互動性不足［4］，難以激發學生興趣，削弱了區域認知素養的培養效果，課標建議利用地理信息技術，創新培養學科核心素養的學習方式［2］。使用GIS技術輔助中學地理課堂教學，能夠有效整合數字化的區域地理要素信息，為學生開展課堂探究提供可視化的區域認知工具，從而提升區域認知素養的培養效果。

一、基于GIS培養高中地理區域認知素養的適切性分析

區域認知素養是指人們運用“空間—區域”的觀點認識地理環境的思維方式和能力［2］，培養學生的區域認知素養，需引導學生形成從區域視角認識地理現象的意識與習慣，掌握認識區域的方法與能力，樹立正確解釋、評價區域開發利用的價值觀念［5］。GIS技術具有數據輸入與處理、數據儲存與管理、空間查詢與分析、制圖與輸出等功能［6］，在區域分析中能夠便捷管理復雜的區域地理要素信息，可視化表達區域地理要素的空間分布，并通過疊加分析等空間數據分析功能揭示地理要素間的相互作用機制。ArcGIS軟件可整合地理要素信息，高效分析和處理地理信息數據，契合建構主義學習理論下技術賦能促進學生認知方式革新的理念。將GIS技術融入高中地理教學可有效促進學生的區域認知素養培養，具體體現在以下三方面。

1.創設可視化的區域認知工具

ArcGIS具備可視化空間要素的功能，能夠整合地球表層復雜多樣的地理要素信息，儲存地理要素的空間位置、屬性信息與時域信息等數據。通過ArcGIS進行數據處理與圖層疊加，可將一定區域空間范圍內的地理要素轉化為地圖、圖表等形式呈現，學生通過可視化的地圖、圖表能夠分析區域內地理要素的時空分布與內在聯系，得出探究結論。如在“服務業的區位因素”探究中，教師可將所探究的服務業類型在某區域中的空間分布與該區域的人口、交通、建筑物等地理要素分布信息疊加，引導學生觀察疊加后的地圖，獲取地理信息，分析該類型服務業空間分布的影響因素。相較于傳統課堂中直接呈現地圖的教學方法，學生自主疊加地理信息數據制作專題地圖，能更直觀了解專題地圖中的地理要素構成，便于學生更準確地概括區域地理概況。

2.培養認識地理現象的區域視角

地球表層具有復雜多樣性，“將世界劃分為區域”是從區域視角認識地球表層復雜性的方法［5］。通過ArcGIS制作的地圖和圖表可視化區域，為學生創造了“劃分區域”認識地球表層復雜性的條件，引導學生根據一定范圍內地理要素時空分布特征劃分區域，以區域為單位概括地理要素的空間分布特征，形成從區域視角認識地理現象的意識和習慣。如教師在教學中引導學生閱讀珠江流域水系圖和地形圖，概括出珠江流域“西高東低、北高南低，地勢自上游向下游逐漸降低”的特點，從而完成對珠江流域地勢特征的概括。相較于傳統紙質地圖，學生能夠通過ArcGIS軟件實現不同尺度區域的靈活轉換，既可概括大尺度區域總體特征，也可將大尺度區域細分為小尺度區域，探討小尺度區域間的差異與聯系。

3.形成正確的區域發展評價觀

課標要求學生需要具備“正確解釋、評析區域開發利用決策的得失”的能力［2］。教師在教學中要為學生創設區域開發利用情境，引導學生評析區域發展對策、措施的合理性，從而培養“價值判斷”層面的區域認知素養［5］。ArcGIS具備空間分析功能，可幫助學生快速定位，定性、定量描述區域地理要素特征，分析和表達區域地理要素的演變過程和要素間的相互關系，全面認識區域、評價區域開發利用的措施和對策。如在評價珠江流域水資源供給量的合理性時，學生可通過疊加產業結構分布圖、GDP分布圖和水資源供給量分布圖，綜合評價流域內不同城市的水資源供需差異。相較于傳統教學中單獨呈現的地理數據，學生在ArcGIS軟件輔助下可將人口、GDP等數字指標與空間位置相關聯，為數據賦予空間內涵，使區域發展評價更具直觀性與可操作性。

二、基于GIS技術的高中地理區域認知素養培養框架

GIS技術融入課堂教學為教師提供了區域認知素養的培養工具。本文基于GIS技術構建了高中地理區域認知素養培養框架（圖1）。將區域認知的培養邏輯解構為“組織區域”與“認知區域”2個維度［7］，遵循區域認知邏輯要求創設情境問題鏈。其中，“組織區域”維度主要引導學生確定區域空間范圍、定位區域空間位置，初步建立區域視角；“認知區域”維度主要引導學生歸納區域特征、比較區域差異、分析區域聯系、評價區域發展、解讀區域要素的特征與聯系。依托GIS課程數據庫，指導學生遵循問題鏈要求，完成地理信息的處理、分析與制圖，將GIS技術有機融入高中地理課堂教學中，從而促進學生區域認知素養的提升。

三、基于GIS技術培養高中地理區域認知素養的教學路徑探析

本文基于上述框架，以人教版高中地理選擇性必修2“區域發展”模塊中的“流域內協調發展”章節為例，創設基于GIS技術的高中地理區域認知素養培養案例。具體教學設計如下。

1.明確教學主題

本章節對應的課標要求為“以某流域為例，說明流域內部協作開發水資源、保護環境的意義”，課程核心內容為“流域內部協作開發水資源、保護環境的意義”［2］。課標要求選取真實流域為案例，引導學生分析流域位置、自然環境、自然資源等自然地理條件，以及人口、經濟發展等人文地理條件，探討流域協調開發的現狀和存在的問題，尋求流域協調開發的路徑與措施。通過自然人文要素綜合、小區域到全流域的尺度綜合，從發展矛盾到可持續發展，讓學生認識到流域內部協調開發水資源及保護環境的意義。

由于授課對象為粵港澳大灣區高中生，本案例選擇珠江流域創設鄉土情境。珠江流域位于我國南部，由西江、北江、東江等支流組成，干流長度、流域面積、多年平均總徑流量均位居世界前列，流域內經濟總量大，但上、下游間發展水平極不平衡。利用ArcGIS軟件輔助開展探究性學習，有利于學生理解流域內協調發展對流域整體發展的重要意義。

2.確定教學目標

基于學生學情、課程標準、教材結構的分析，確定教學目標：①運用ArcGIS平臺制作專題地圖，掌握簡單的地理信息技術操作能力（地理實踐力）；②運用專題地圖和圖文資料，概括珠江流域的自然地理與人文地理特征（區域認知）；③分析珠江流域水資源開發中存在的問題和主要成因，探討珠江流域協調開發水資源的路徑（綜合思維）；④認識珠江流域在國家發展中的重要地位和流域開發與環境保護的現存問題，理解走向協調的流域開發的重要意義（人地協調觀）。

3.設計情境問題鏈

情境問題鏈是引導學生逐步深入探究的線索。本文從“初探珠江流域”“珠江流域的發展失衡”“走向協調的珠江開發”3個環節，結合區域認知素養培養目標，構建情境問題鏈（圖2）。

4.構建相關GIS數據庫

構建地理信息數據庫是使用ArcGIS軟件輔助開展區域地理課堂教學的基礎。為了幫助學生全面認識珠江流域，分析與評價珠江流域的區域發展狀況，本文通過自然資源部標準地圖服務系統、資源環境科學數據平臺、水利部珠江水利委員會等公開數據平臺，獲取課堂探究中所需的珠江流域行政區劃、降水量、數字高程（DEM）等地理要素信息，構建教學數據庫。

5.教學過程設計

（1）課堂導入

通過視頻導入，認識珠江流域概況（表1）。

（2）探究活動一：初探珠江流域

制作珠江流域分布圖和區位圖，分析珠江流域的區位特征；對比我國主要流域流量、經濟發展數據，在大尺度區域視角分析珠江流域區位的獨特性（表2）。

（3）探究活動二：珠江流域的發展失衡

學生自制珠江流域降水量分布圖、地形圖與流域水資源供給量圖等專題圖，比較珠江流域內小尺度區域間的區際差異，分析珠江流域內存在的發展問題與問題成因（表3）。

（4）探究活動三：走向協調的珠江流域

針對珠江流域內的發展問題，分小組討論珠江流域走向協調開發的解決對策（表4）。

（5）知識建構與遷移

師生回顧討論環節各小組的結論，總結歸納解決流域協調開發問題的一般思路（圖5）。教師組織學生在課后選取生活中熟悉的河流，運用流域協調開發的一般分析思路，對該河流所處流域的開發現狀進行分析與評價。

四、結語

本文構建基于GIS技術的高中地理區域認知素養培養框架，以“珠江流域的協調發展”為主題設計教學案例。通過創設情境問題鏈與探究任務，構建珠江流域地理信息數據庫，利用ArcGIS軟件制作地圖、空間分析，為學生提供可視化認知工具。引導學生綜合地形、氣候、河流、經濟發展等地理要素信息概括區域特征、比較區域差異、評價區域發展，從而促進區域認知素養的培養。運用ArcGIS軟件制作數字地圖，突破了傳統地圖在區域地理教學中的應用局限，學生能夠在自主處理數據、分析數據、制作專題地圖的過程中綜合解讀與分析區域地理要素，有效培養了學生的綜合思維與地理實踐力。

GIS技術應用于高中地理課堂中，能夠提高課堂的直觀性、互動性和實踐性，彌補傳統課堂教學的不足，創新學科核心素養的培養方式，充分發揮地理學科的育人價值。當前，GIS應用于中學地理教學仍處于實踐探索階段，教師技術能力不足、軟硬件資源缺乏、教學時間緊張等問題對GIS的應用帶來了極大限制。為推進GIS融入課堂教學，學校需優化信息化教學硬件，為開展GIS輔助教學提供必要的教學環境保障。教師需積極參與GIS技能培訓，不斷提高自身操作水平。在教學實施過程中，應為學生提供所需的地理數據、必要的軟件操作培訓以及操作性強的實踐情境，引導學生運用GIS軟件進行空間分析與制圖，完成課堂探究任務。未來，隨著Web GIS等輕量化GIS平臺應用于高中地理課堂教學中，GIS工具的使用門檻將會降低，GIS技術在地理教學中的潛力將充分發揮。

參考文獻：

［1］ 袁孝亭. 區域認知及其育人價值和目標要求［J］. 地理教學， 2022（17）： 14-16.

［2］ 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.

［3］ 李云嬌， 白舟. 淺議區域認知素養及其培養策略［J］. 地理教育， 2017（S1）： 98-99.

［4］ 衛建文， 涂杰楠. 遙感技術與GIS在中學地理教學中的應用研究［J］. 教學與管理（理論版）， 2019（7）： 110-112.

［5］ 袁孝亭. 區域認知及其培養重點解析［J］. 地理教育， 2017（1）： 4-6.

［6］ 月榮玉， 劉春燕. 基于GIS的高中地理教學模式探索——以“農業區位因素”為例［J］. 地理教育， 2024（S2）： 138-143.

［7］ 徐雪. 區域思想對于地理教學的指向性要求研究［D］. 長春： 東北師范大學， 2015.