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）》（以下簡稱“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，指人們在考察、實(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)常見問題的一般解決思路，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》，強(qiáng)調(diào)要以習(xí)近平新時(shí)代中國特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，構(gòu)建以國家課程為主體、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?？茖W(xué)教育是提升全民科學(xué)素質(zhì)、建設(shè)教育強(qiáng)國、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)科可以通過野外考察、社會(huì)調(diào)查、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)等方式開展實(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)（GeographicInformationSystem，GIS）、遙感（RemoteSensing，RS）和全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（GlobalNavigationSatelliteSystem，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GoogleEarth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，但后來衰落為環(huán)境較差的城郊地區(qū)。經(jīng)過生態(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，讓他們在發(fā)展地理學(xué)科核心素養(yǎng)的過程中，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感，樹立人地協(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)，說明合理利用城鄉(xiāng)空間的意義”“結(jié)合實(shí)例，說明工業(yè)、農(nóng)業(yè)和服務(wù)業(yè)的區(qū)位因素”“通過探究有關(guān)人文地理問題，了解地理信息技術(shù)的應(yīng)用”?；谝陨弦?，筆者對校本課程進(jìn)行了細(xì)化設(shè)計(jì)。（一）學(xué)情分析高一年級學(xué)生已對地理信息技術(shù)的特點(diǎn)、功能和常見應(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)生通過操作兩步路App、ArcGIS軟件、GoogleEarth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)的過程，從而深化對地理信息技術(shù)的認(rèn)識(shí)，提升地理實(shí)踐力?；谝巴饪疾旌褪覂?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)域地理常見問題的一般思路，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)熱愛自然、探索自然、保護(hù)自然的自覺性，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（見表1），并調(diào)試地理信息系統(tǒng)ArcGIS軟件和GoogleEarth軟件。在教師發(fā)放兩步路App、GoogleEarth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)校組織召開南海子公園野外考察動(dòng)員會(huì)，提醒學(xué)生野外考察過程中可能會(huì)用到的問題應(yīng)對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、鳥類等動(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、鳥類等動(dòng)物的棲息地并思考該公園利于這些動(dòng)物生存的原因?！驹O(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)等常見功能在野外考察中的作用，加深對全球衛(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題地圖。學(xué)生基于GoogleEarth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軟件制作專題地圖、操作GoogleEarth軟件查看不同時(shí)期的遙感影像，加深對遙感和地理信息系統(tǒng)主要功能的認(rèn)識(shí)。學(xué)生在制圖過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，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程中的景觀圖，分析南海子公園濕地的作用?！驹O(shè)計(jì)意圖】學(xué)生通過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，加深對南海子公園區(qū)域認(rèn)知的認(rèn)識(shí)。通過分析南海子公園濕地的功能，學(xué)生逐步樹立自然環(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，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的優(yōu)勢條件，并為如何保護(hù)麋鹿提出建議?！驹O(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的優(yōu)勢區(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”【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?！驹O(shè)計(jì)意圖】教師通過引導(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，通過設(shè)置討論和分析南海子公園周邊地區(qū)未來規(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)GoogleEarth軟件生成的過程性文件，利用ArcGIS軟件制作南海子公園野外考察專題地圖（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—措施途徑—影響意義”的學(xué)習(xí)成果，撰寫實(shí)踐報(bào)告。四、教學(xué)評價(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實(shí)踐報(bào)告過程中表現(xiàn)出的語言表達(dá)與邏輯思維能力。本課制訂小組合作評價(jià)量表（見表2），以多元化評價(jià)為取向，通過學(xué)生自評、生生互評、師生評價(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)、課后探究過程中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題，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)熱愛大自然的情感和社