例谈地理作业的可视化

安徽 翟 军

一、引言

进入21世纪，互联网技术日新月异，尤其是移动互联网技术的广泛应用，海量的数据由此产生，其中大部分数据与特定的空间区域、特定位置相关，我们称之为地理大数据。对于普通用户来说，对于数据是如何获取、处理、分析的可能不甚了解，但对于数据的表达、应用每天都会有所接触。每到岁末年初，不少网友都会在朋友圈晒出自己的支付宝账单，支付宝收支尤其是消费支出的数据通过可视化表达，变得通俗易懂、一目了然。网友也对自己过去一年的消费情况明明白白。过去，巡游出租车空载率较高，既浪费能源，又增加运行成本。现在，随着大数据的应用，在出租汽车上，我们能看到电子屏幕上有一幅“热力图”，该图能够非常直观地反映区域人员活动、人口密集的实时状况。出租车司机通过观察“热力图”，可以知道此时此刻到什么地方去最为合适，哪里需要乘坐出租车的客人较多。因此，司机的巡游变得精准，而非漫无目的。实际上，这个“热力图”就是地理大数据可视化表达的结果。

二、何为地理作业可视化

地理可视化是指利用地理信息技术的空间数据分析能力，将大数据中空间位置以地图进行表达的形式。地图是地理可视化的基础和原型，地理可视化将人们无法直接观察的、庞大的、复杂的空间信息用地图的方式进行分类、表达和交流。从地图学、地理信息技术角度看，地理可视化是地图和信息可视化的结合，是在地图可视化基础上衍生的一种研究方法。

地理可视化的本质是视觉对话，是将地理数据以图形、图像的形式呈现出来，是技术与艺术的完美融合。对于普通用户来说，过于复杂的海量数据往往一头雾水、难以理出头绪，更谈不上寻找规律。但对于图像图形则不然，它将数据呈现得一目了然。

地理作业可视化是指以地理可视化的理念，借助地理可视化工具，在教师作业设计、学生作答、学校作业管理等环节中，充分利用信息技术，将地理作业中的情境素材、学生作答的思维过程、作业答案等以图形、图像的方式予以表达。

表面上看，作业是教师单向布置给学生，需要学生完成的学习任务。实际上，作业是师生双向互动的一个完整的学习过程，既包括教师对作业的设计与布置，也包括学生的作答，还包括教师对学生作答情况的评价与反馈。在整个作业的流程中，都可以将可视化的做法渗透其中。

三、地理作业可视化的实施路径

1.作业情境设计的可视化

从引言中两个生活中的案例可以发现，图形、图像语言比文字、数字更形象、更生动，更有利于调动人们的求知欲望。据专家研究，人类右脑记忆图像的速度比左脑记忆抽象的文字快100万倍。因此，依靠图形、图像的方式，可以清楚合理地传递和沟通交流信息，能够加深和强化受众对于数据的理解和记忆。

图表是传递地理信息的重要载体，也是地理作业情境设计时常常借助的工具。与文字、表格相比，图形、图像语言更加生动、形象，可视化程度更高。为此，在地理作业情境设计中要尽量减少文字、数字，而多以图像、图形来呈现。下面，笔者以一道有关人口流动的试题加以说明。

【例1】某市户籍人口279.8万人，常住人口257.4万人，每到春节前后，当地会出现大量的人员流动，2017年春节前，回家过节的返乡人员总数达29.5万，超过当地户籍人口总数的10%。根据大数据统计分析，返乡人员主要分布的省份如下表所示。2017年1月1日至18日，返乡人员达29.5万，返乡人员主要分布的省份如下图所示。据此完成1～3题。

返乡人员来源河南江苏江西北京浙江陕西山东广东上海其他人数8 890100 1054 2173 62994 8853 7915 6345 43836 98625 349

1.返乡人员大量集中于苏浙沪等地，主要原因是苏浙沪等地

( )

①适宜就业机会多

②生态环境良好

③与该市临近，交通便利

④生活成本较低

A.①② B.③④ C.①③ D.②④

2.该市最有可能位于

( )

A.河北省 B.广东省 C.湖南省 D.安徽省

3.返乡人员在江苏、浙江、上海等地主要从事的产业是

( )

A.资源密集型产业 B.劳动密集型产业

C.资金密集型产业 D.知识密集型产业

【分析】这个“原始材料”数据较为全面，但存在不够生动、不够精炼的问题。大量数据的呈现使学生感到枯燥乏味，降低了学生的学习兴趣，也不利于学生在较短时间内聚焦主题、发现地理现象背后的规律。为此，可对“原始材料”进行处理，尤其是对数据进行可视化处理，使其更加直观、形象。事实表明，学生对于处理后的情境材料更喜欢，学生能很快地获取有效信息，并加以解读，解题效率明显提升。

【处理后的材料】某市户籍人口279.8万人，常住人口257.4万人。2017年1月1日至18日，返乡人员达29.5万，返乡人员主要分布的省份如下图所示。据此完成1～3题。

2.学生作答环节的可视化

学生作答环节是“信息输入——分析处理——信息输出”的过程。常规的学生作答只能展示学生的信息输出情况，而对于其中最关键的环节——学生对所获取的信息处理分析的思维过程与解答流程展示较少，不利于教师准确地研判学生的思维水平与学习状况。为此，可以在学生作答环节中增加思维过程的可视化表达环节。

(1)答题思维过程可视化——图示法展示学生思维过程

学生答题的思考方法和路径是不可视的思维过程，运用可视化的思维工具如思维图示法、思维导图等可将内隐的思维过程显性化，这样既可以让教师对于学生的思维水平有一个清晰的认识与了解，又可以促进学生在作业完成过程中提升思维的深度与广度。

2008年全国卷Ⅰ有一道关于刚果河为什么没有形成明显三角洲的试题，当时很多学生对此很茫然，得分率极低。究其原因，一是因为在平时课堂教学中，老师往往会先讲授河流入海口处形成三角洲的原因及过程，并以长江三角洲、黄河三角洲形成为案例加以详细分析。学生受此影响，逐渐产生了凡是大江大河的入海口都会形成三角洲的思维定势，对于此特殊现象感到非常困惑，无法解释。二是对于如何分析地理问题，尤其是地理过程性问题缺少完整的思维链条。根据平时的观察，结合SOLO分类评价法，对学生的作答进行评价，我们发现，学生的作答多为单点结构，最多也就是罗列要点的多点结构，极少有关联结构，更毋论是抽象扩展结构。如果在平常的作业环节，能够适度增加学生作答思维过程的展示，将有利于提升学生的地理思维品质。下面展示的是三类学生对“刚果河为什么没有形成明显三角洲”的思考过程思维流程图。

学生甲：

学生乙：

学生丙：

【分析】三类学生展示的思维过程一目了然，教师据此可以很好地分析三者思维水平的差异，并采取针对性的措施加以解决。学生甲能够看到“三角洲的形成”与“水”“沙(土)”之间存在联系，但对于内在的逻辑关系尚不清楚，仅能从“水多”与“沙少”两个方面简单分析。学生乙相比学生甲的思维链条有所延长，主要是对于“水多”和“沙少”的原因进行了初步分析，但很明显分析的要素还只停留在两个(水、沙)，还没有从多个要素进行综合分析。学生丙不仅从地形、气候、植被、土壤、水文等多要素进行分析，更重要的是能够基于流域的整体性，统筹分析河流上、中、下游各要素之间的内在关联，思维链条完整，思维过程清晰。

(2)学生答案的可视化——作图与说理融合

地理作为横跨人文与自然两大领域的学科，理性思维必不可少，尤其是自然地理部分更需要理性思维。因此，在作业设计时要避免纯语言表述的答案要求，可以将作图与说理进行融合，以便更好地对学生的思维水平进行评价。学生在作图的过程中，容易产生认知与说理之间的冲突，从而引发思考，激活思维。通过作图与说理的融合，可以将学生的思维从无序变成有序、从局部构建到全局，使认知过程达到优化。作图与说理的融合过程本质上是思维建模的过程，实现了地理解释科学化与地理表达可视化有机结合，这将大大提升学生的思维水平。

(3)作业评价反馈的可视化——推送微课视频进行讲评

传统的作业评价反馈无外乎就是教师集体评讲或个体面评，集体讲评存在着实效性较差，针对性不足的问题；个体面评存在着耗时较多，照顾面较小的问题。对于学生来说，教师的讲评是一次性的，无法储存、回看。对此，可以依托现代信息技术，以“数字赋能”推进作业评价与反馈的可视化。将整体与个体、课内与课外、线上与线下、书面与视频有机结合起来，针对不同学生作业中存在的问题，及时推送相应的微课视频，实现精准评价与个性化辅导。对于地理作业而言，很多地理问题涉及自然地理原理、规律等，单纯依靠语言的解释描述显得苍白无力，学生难以理解与接受。通过视频微课、动画演示等可视化的形式加以说明，形象生动、过程清晰，可以起到事半功倍之效。

(4)作业管理的可视化——依托智慧校园平台加以管理

当前学生作业负担过重的问题已经成为全社会关注的热点，造成学生作业负担过重的原因很多，其中之一就是学校的作业管理存在较大问题。绝大多数学校的管理层对于各年级、各班级、各科作业的任务及布置情况无从知晓；绝大部分教师对学生完成作业的时长、正确率等情况知之甚少；学生对于自己的作业达标程度、学业水平等情况也不甚明了。在传统的学校管理模式下，学校管理层、教师都是凭经验去做，这些痼疾很难解决。现在，依托智慧校园平台，利用大数据将各年级、各班级、各科的作业任务量、学生作业完成情况、教师作业评价情况等通过可视化图谱的形式表达出来，可以实现学校管理由“经验结果型”向“数字过程型”的转变。

四、结语

当今社会已进入大数据时代，大数据已经广泛应用到社会生活的方方面面，随着智慧校园的逐渐普及，利用智慧校园平台对大数据进行可视化表达以揭示现实世界的地理问题已成为一种教学趋势。地理可视化有助于开发人的空间思维能力，使人们能够更加容易地发现隐藏在空间位置背后的复杂关系，提供对隐藏现象的清晰认识，缩短搜索时间和揭示事物之间可能被忽略的关系。比起使用文本或数字描述，地理可视化更加有效地帮助受众进行分析和学习，是一种用于探索、分析、综合和表达的强大研究方法。

地理作业的可视化既是现代信息技术与教学融合的产物，也是地理学科特色的必然要求。地图作为地理学的第二语言，让地理作业可视化具有天然优势。地理教师可在作业设计与布置、学生作答、作业评价与反馈、作业管理的全过程、全路径应用可视化技术，使地理作业走向科学化、精细化、个性化。