地理信息技术在高中地理校本课程中的应用

《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）指出，高中地理教学要培养学生的地理实践力核心素养。地理实践力，指人们在考察、实验和调查等地理实践活动中所具备的意志品质和行动能力[1]。在以往的地理教学中，由于诸多原因，提升地理实践力的教学活动往往难以全面开展和推进。新课标的落地，将地理实践力提升到核心素养和行动落实的高度。校本课程以其实践性强、综合性高等特点，成为开展地理实践力教学强有力的载体。本文以“走进南海子公园”为例，通过阐述地理信息技术在野外考察和室内实践中的应用，分析高中区域地理教学常见问题的一般解决思路，为地理实践力培养和生态文明教育提供借鉴。一、课程背景（一）国家课程建设及时代教育需求2023年6月，教育部印发了《关于加强中小学地方课程和校本课程建设与管理的意见》，强调要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，构建以国家课程为主体、地方课程和校本课程为重要拓展和有益补充的基础教育课程体系，实现课程全面育人、高质量育人。建设人与自然和谐共生的现代化是习近平生态文明思想的生动实践。将生态文明教育融入校本课程是新时代高中地理教育教学的必然要求。科学教育是提升全民科学素质、建设教育强国、实现高水平科技自立自强的重要基础。实验教学作为科学教育和实践育人的基础环节，为中小学科学教育提供了明确的方向。地理学科可以通过野外考察、社会调查、室内实验等方式开展实验教学，以提升学生的实践能力和意志力，培养他们的科学探究精神和生态文明素养。（二）地理信息技术为课程实施提供工具作为地理学研究的前沿手段，地理信息技术已被纳入新课标高中地理必修课程模块。根据新课标的要求，学生需掌握运用地理信息技术收集和呈现人口、城镇、产业活动等人文地理数据、图表和地图的能力。地理信息技术主要包括地理信息系统（GeographicInformationSystem，GIS）、遥感（RemoteSensing，RS）和全球卫星导航系统（GlobalNavigationSatelliteSystem，GNSS）。在本课程中，笔者使用ArcGIS软件进行地理信息系统的操作，使用GoogleEarth软件分析遥感数据，并将两步路App作为应用全球卫星导航系统的工具。（三）南海子公园作为课程实施载体乡土资源是高中地理教学素材的重要组成部分。将乡土资源融入校本课程，不仅有助于培养学生的地理核心素养，还能激发他们的学习兴趣和乡土情怀。历史上，南海子是北京地区最大的湿地，曾是多个朝代的皇家猎场，但后来衰落为环境较差的城郊地区。经过生态修复和改造，南海子得以焕发新生，成为北京市最大的湿地公园。作为麋鹿、黑天鹅等数十种生物的栖息地，南海子公园为野外考察活动和生态文明教育提供了优越的条件。因此，笔者选取南海子公园作为实践场地，设计了校本课程“走进南海子公园”，旨在引导学生借助地理信息技术全方位认识南海子公园，让他们在发展地理学科核心素养的过程中，增强社会责任感，树立人地协调观的观念。二、地理校本课程设计新课标要求学生能够“结合实例，解释城镇和乡村内部的空间结构，说明合理利用城乡空间的意义”“结合实例，说明工业、农业和服务业的区位因素”“通过探究有关人文地理问题，了解地理信息技术的应用”。基于以上要求，笔者对校本课程进行了细化设计。（一）学情分析高一年级学生已对地理信息技术的特点、功能和常见应用有了初步的了解，并且初步掌握了描述地理位置、分析区位条件等地理技能。他们具有了一定的计算机操作能力，且对小组合作学习和地理实践活动拥有浓厚的兴趣和好奇心。但是，他们对地理信息技术的基本操作较陌生，尤其是在野外考察时和实际生活中应用地理信息技术的能力较弱。因此，本课程基于南海子公园，设计了相应的野外考察和室内上机实验活动，旨在提升学生的意志品质和实践能力。（二）学习目标学生通过操作两步路App、ArcGIS软件、GoogleEarth软件等工具，体验将地理信息技术应用于野外考察和室内实验的过程，从而深化对地理信息技术的认识，提升地理实践力。基于野外考察和室内实验产生的素材进行课堂展示，学生逐渐掌握分析高中区域地理常见问题的一般思路，即“描述地理位置—分析区位条件—提出措施途径—分析影响意义”，地理学科核心素养得到发展。以小组为单位完成野外考察、室内实验、课堂展示和课后探究等学习任务，可以提高学生的团队合作意识，增强他们的意志品质和行动能力。学生从时空视角全方位认识南海子公园，提升生态文明素养和科学素养，激发热爱自然、探索自然、保护自然的自觉性，增强社会责任感。（三）课程模式“走进南海子公园”课程采用“野外考察—室内实验—课堂教学—课后探究”的教学模式，具体教学流程如图1。（四）资源准备课前，教师设计野外考察和室内上机实验任务单（见表1），并调试地理信息系统ArcGIS软件和GoogleEarth软件。在教师发放两步路App、GoogleEarth软件、ArcGIS软件的基本操作指南后，学生以小组为单位完成南海子公园野外实地考察和室内上机实验的任务。此外，学校组织召开南海子公园野外考察动员会，提醒学生野外考察过程中可能会用到的问题应对方案以及安全注意事项。三、地理信息技术支持的校本课程实施流程（一）野外考察（4课时）【考察任务】学生考察南海子公园的主要湿地以及麋鹿、鸟类等动物栖息地，利用两步路App记录野外考察的轨迹和考察点（如图2），观察麋鹿、鸟类等动物的栖息地并思考该公园利于这些动物生存的原因。【设计意图】学生以小组为单位实地考察南海子公园，熟悉两步路App的导航、记录轨迹、添加标注点等常见功能在野外考察中的作用，加深对全球卫星导航系统的认识，提升野外考察能力。（二）室内实验（1课时）【实验任务】学生阅读制图指南，利用ArcGIS软件制作南海子公园专题地图。学生基于GoogleEarth软件查看南海子周边地区2002—2023年不同时期的遥感影像，分析影响南海子公园空间结构变化的原因。【设计意图】学生利用ArcGIS软件制作专题地图、操作GoogleEarth软件查看不同时期的遥感影像，加深对遥感和地理信息系统主要功能的认识。学生在制图过程中发现问题、分析问题和解决问题，不仅有利于增强动手能力、计算机操作能力和抗挫折能力，还有利于发展科学思维。学生上机实验形成的成果为后期课堂展示提供了素材。（三）课堂教学（1课时）课堂教学环节包括三部分，主要以小组为单位（分别是GIS组、GNSS组和RS组）展示学生在野外考察和室内上机生成的实践成果。1.跟着GIS，认识南海子湿地公园【学习任务】学生展示基于ArcGIS软件制作的北京地区区域图（如图3），描述南海子公园的地理位置。教师引导学生结合文字材料和野外考察过程中的景观图，分析南海子公园湿地的作用。【设计意图】学生通过展示制图成果和景观图片，复习描述某事物地理位置的一般方法，加深对南海子公园区域认知的认识。通过分析南海子公园湿地的功能，学生逐步树立自然环境整体性的地理学思想，综合思维、人地协调观核心素养得到发展，为后续学习关于自然环境整体性的相关知识做铺垫。2.跟着GNSS，感受人与自然和谐共生【学习任务】学生展示基于两步路App的南海子公园考察轨迹，介绍野外考察路线，展示麋鹿等动物的栖息地景观图。教师引导学生结合查阅的相关资料，分析南海子公园利于麋鹿生长的优势条件，并为如何保护麋鹿提出建议。【设计意图】学生结合野外考察成果，运用区位条件相关知识分析南海子公园利于麋鹿生长的优势区位条件，从个人、政府等不同维度提出保护麋鹿的建议和措施，不仅有利于夯实学科基础主干知识，还有利于增强社会责任感，树立人与自然环境和谐发展的价值观。3.跟着RS，走进“前世—今生—未来”【学习任务】学生展示南海子公园周边地区不同时段的遥感影像（如图4），阐述2002—2022年南海子公园周边的空间结构变化。借助南海子片区规划草案图（如图5），学生从经济、社会、生态等维度讨论和分析构建南海子公园片区“一心、三片区”空间结构的意义。【设计意图】教师通过引导学生借助遥感影像查看南海子公园地区不同时期的土地利用方式变化，培养学生的读图与析图能力，通过设置讨论和分析南海子公园周边地区未来规划的意义，增强学生迁移应用所学知识的能力，引导他们建立地理学的时空思维，发展他们的综合思维、人地协调观等核心素养。（四）课后探究（1课时）教师布置课后探究作业，引导学生梳理和总结地理信息技术在全方位认识南海子公园中的作用。学生以小组为单位，结合野外考察两步路App和室内上机GoogleEarth软件生成的过程性文件，利用ArcGIS软件制作南海子公园野外考察专题地图（如图6）。学生整合课堂教学关于南海子公园“地理位置—区位优势—措施途径—影响意义”的学习成果，撰写实践报告。四、教学评价课程“走进南海子公园”以发展学生地理实践力核心素养为根本，关注学生在野外考察和室内上机过程中表现出的行动能力、合作意识和创造力，关注学生在课堂教学展示和课后探究撰写实践报告过程中表现出的语言表达与逻辑思维能力。本课制订小组合作评价量表（见表2），以多元化评价为取向，通过学生自评、生生互评、师生评价等方式肯定和激励学生在活动中的表现。五、教学反思课程“走进南海子公园”带领学生借助现代地理信息技术全方位认识不同时空尺度的南海子公园，创造条件让学生“走出去”“动手”“行动”。学生在野外考察、室内实验、课堂学习、课后探究过程中发现问题、分析问题和解决问题，不仅有利于增强实践力，提升团队合作意识和科学探究意识，还有利于激发热爱大自然的情感和社