基于地理信息系统软件的中学地理教学设计

袁明

《义务教育地理课程标准（2011年版）》指出，初中地理教学中要重视地理信息载体的运用，改进地理教学活动的形式，帮助学生掌握读图、析图的方法，培养其从地理图像中获取地理信息、利用图像说明地理问题的能力。地理图像的获取途径并不局限于简单的网络搜索，教师还可借助专业的地理信息系统软件如ArcGIS、图新地球、Global Mapper等制作契合教学实际需求的各种专题地图。本文以“等高线地形图的判读”一节为例，探索在教学设计、课堂教学中进行地理信息系统软件与初中地理课堂深度融合的有效途径。

一、教学内容与教学重难点

本节课的主要教学内容是：在等高线地形图上，识别山峰、鞍部、山脊、山谷，判读坡的陡缓，估算海拔与相对高度。

教学目标是：掌握等高线地形图的绘制原理，会描述等高线地形图的基本特征;能够依据等高线地形图的细节特征识别山体的基本地形部位，会计算任意两点的相对高度;理解地形剖面图的绘制原理，会使用地形剖面图判断地势的变化趋势;引导学生借助学案以小组为单位开展“云游九龙山”研学活动，通过开展合作学习完成知识构建，理解等高线地形图在实际生产、生活中的用途。

教学重点是：等高线地形图与地形剖面图的绘制原理;掌握利用这两种地图判断具体地形部位、地势变化的具体方法。教学难点是：山脊与山谷的地形形态差异及其在等高线地形图上的特征差异;地形剖面图的绘制原理与具体应用;理解等高线的疏密和坡度陡缓之间的关系。

二、教学过程

（一）创设情境导入新课

上课伊始，教师播放介绍明鲁荒王陵的航拍视频：在我们的家乡曲阜城南九龙山南麓有座明王陵，里面埋葬着一位19岁的少年，他是明太祖朱元璋第十子鲁王朱檀。他信奉道教，为求长生不老，终日焚香诵经，烧炼“仙丹”，结果中毒身亡，仅活了19岁。朱元璋认为他的行为荒唐，所以谥封其为“荒王”。

阳春三月，学校计划带领大家去九龙山踏青游玩。为了确保活动的顺利开展，我们先在地理课堂上“云游”一次九龙山。老师给大家准备了九龙山区域的等高线地形图和3D地形模型图（如图1、图2），你们能看懂这些抽象的地图吗？

【设计意图】《义务教育地理课程标准（2022年版）》指出，教学中要多挖掘学生身边的地理事物、地理现象、地理问题，使学生在学习的过程中有代入感，引发学习兴趣和探究欲望。在本环节创设基于乡土地理背景的教学情境，合理设疑，可调动学生的学习积极性，为后续的教学活动提供教学主线。

图1和图2采用Surfer软件（一款强大的等值线、网格化和3D曲面图形绘制软件）绘制而成。首先，通过网络获取30 m分辨率DEM数据并进行预处理;然后，用Surfer软件中的“新等值线图”工具制作图1，用“新3D曲面图”工具制作图2。

（二）等高线地形图的原理与特征

以Global Mapper软件为展示平台，首先利用其“分析”工具生成起始海拔高度为60 m、等高距为15 m的等高线，然后在3D视图下利用“淹没模拟”工具演示等高线的绘制原理，引导学生观察九龙山等高线地形图，通过探究活动归纳总结等高线地形图具有的同图等距、同线等高、闭合曲线、密陡疏缓四个基本特征（如图3至图6）。

【设计意图】本部分内容是等高线地形图判读与应用的基础，较为抽象难懂。为了降低学生学习门槛，变抽象为具体，教师利用Global Mapper软件加以直观演示，帮助学生准确把握等高线的基本特征，也为后续的学习活动奠定了良好的基础。

（三）地形部位的判读

探究活动1：结合九龙山西侧的亭山等高线地形图与3D渲染图（如图7），归纳山峰的等高线特征，然后思考盆地的等高线有什么特征，自己尝试画一画。

探究活动2：结合九龙山的局部等高线与3D渲染图（如图8），标出图中两座山峰、鞍部并估算其海拔高度;画出图中的山脊线和山谷线，归纳两者的区别。

探究活动3：利用Global Mapper软件绘制从A地到B地的地形剖面图（如图9），观察剖面图的起伏变化，首先说出从A到B的地势变化，然后结合3D渲染图说出该路线经过的地形部位，并在剖面图的相应位置标出地形部位名称。

【设计意图】本部分内容是等高线地形图判读的难点。教学中，教师要结合立体的3D渲染图，将等高线的3D地貌直观地呈现给学生，先让学生明确地形部位的名称与位置，再归纳等高线的特点，从而降低学习难度，提高学习效率。

（四）等高线地形图的应用

在这一环节，笔者以学案的形式提供给学生有关九龙山地区的背景材料：鲁荒王陵背依九龙山，东有卧虎山，西有玉泉山，南与朱雀山遥遥相对，按古代“四神方位”定穴。下有白马泉，为白马河源头。

对此，笔者设计了“云游九龙山”研学活动（见表1）：学生6～8人为一组，合理分配研学活动内容，小组内讨论、协商解决研学问题，完成学案内容，并利用展台投影展示本组的研学成果与研学心得。

【设计意图】该部分教学内容为培养学生地理实践力的重要环节。学生通过完成“云游九龙山”的虚拟研学活动，掌握从地图中获取地理信息、根据应用要求综合分析以解决实际问题的能力。

（五）课堂巩固练习

读图10所示的某区域等高线地形图，完成1～2题。

1.对图中地形部位的判断，正确的是（   ）。

A.①地是陡崖B.③地是鞍部

C.⑤地是山脊 D.⑥地是山谷

2.对图中地理事物的判断，正确的是（   ）。

A.②地海拔高度一定是900 m

B.①地位于②地的正西方

C.④地河流流速比⑤地快

D.⑦地可能形成瀑布

【设计意图】巩固练习选择了济宁市2021年初中学业水平考试真题。教学中，教师先让学生独立思考、完成试题，然后给学生展示基于试题平面等高线生成的3D模型，让学生说出做题的具体思路与得失。3D模型采用ArcGIS和Surfer软件制作而成：首先利用ArcGIS软件将平面等高线矢量化，再利用“地形转栅格”工具对其栅格化处理，最后以Surfer软件作为展示平台加以展示。

三、教学反思

等高线地形图的判读历来是初中地理教学的一个重难点，突破该重难点的关键是采用合适的教学手段去弥补学生空间想象能力不足的短板。在本教学设计中，笔者充分利用现代信息技术分别构建了基于真实地貌和等高线试题的3D地形模型来辅助教学，同时挖掘乡土地理素材，将其融入地理课堂，让学生感悟身边的地理现象、地理规律，学习生活中有用的地理知识，从而提高学生的地理实践力。完成以上教学后，教师还要努力创造条件，组织学生去九龙山开展户外考察地理实践活动，让学生体验“认知—实践—深化认知”这一完整的地理实践过程。

正文

（作者系山东省曲阜市杏坛中学地理教师，中小学二级教师）

责任编辑：孙建辉