地理信息技术在项目式学习中的应用实践

叶雨声

摘要：“北京之水”地理项目式学习课程，是学生基于北京市水资源与水环境这一“大主题”，跨学科运用知识技能，应用Web GIS等地理信息技术，思考并解决真实世界中的地理问题的创新实践。在地理项目式学习中应用地理信息技术，能够更好地帮助学生深入理解地理要素的基本内涵与关联，提升地理学科核心素养，落实立德树人根本任务，同时为现代信息技术与项目式学习深度融合、开展线上教学活动等提供可参考的解决方案。

关键词：地理信息技术；项目式学习；融合教学；大主题

高中地理部分教学内容综合性强、知识量大，尤其是进入较高学业水平要求学习阶段后，传统、线性的课堂教学易使学生的思维深度和地理实践力发展受限。项目式学习是需要较长时间的开放性探究活动，是学生在真实情境中，在教师和社会资源的支持下，围绕主题合作实践产出项目产品的过程[1]。地理项目式学习，是创新地将项目式学习模式与地理信息技术进行深度融合的尝试。教师主要负责为学生提供获取、整合、分析地理信息的工具，进行学术指导和技术支持，为学生线上线下的项目实践提供帮助；学生是主导方、主动方，在丰富的学习环境中进行高度自主、真实综合的实践，重点提升自身的综合思维能力和地理实践力。本文以“北京之水”课程实施情况为例，介绍地理信息技术在地理项目式学习中的实践和应用效果，为应用信息技术提升教学质量提供参考。

一、结合新课标、新学情设置地理项目式学习“大主题”

研究认为，自身兴趣导入、情感体验伴随、重视知识深度而非容量等方法，是使学生深度学习发生的几种有效途径[2]。在项目式学习中，如何选择合适的“大主题”是课程实施中至关重要的一点。成功的“大主题”能使学生带着强烈的兴趣进入课程，在实践中源源不断地收获情感体验，在主动行为中潜移默化地习得知识和技能，最终形成对真实问题的感性和理性认识。对教师来说，一个可操作的方法是：密切结合课程标准与本校现时学生情况进行选择。这里以“北京之水”大主题为例，阐释如下。

（一）新课标指引主题方向

《普通高中地理课程标准（2017年版）》更重视探究真实的现实生活问题，提倡基于项目的学习方式，鼓励设置“具有完整情境和不良结构”的主题和问题供学生深入思考[3]。因此，结合新课标的具体指引，本课程选择“北京之水”作为项目式学习的“大主题”。“北京”是全体师生及家人朋友共同工作、生活的情境。这个情境中，要素是熟悉的，问题是具体的，感受是真实的，这便于学生细致观察、深入思考，结合身边资源多样化地选择实践途径。“水”作为地理学科的重要研究对象，可以是水资源、水环境，与自然环境、城市发展、居民生活相关联，也可以探究不同尺度的时空变化。足够“大”的主题为学生提供了充分开放的思维空间，有利于小组项目选题和后续实践活动的深入与拓展。

确定“大主题”后，各小组的项目选题围绕北京市的水资源、水环境与当地居民及北京城市发展的关系展开。课程标准中的相关内容主要有：

选择性必修二 区域发展

2.7 以某区域为例，说明产业转移和资源跨区域调配对区域发展的影响。

2.8 以某流域为例，说明流域内部协作开发水资源、保护环境的意义。

选择性必修三 资源、环境与国家安全

3.1 结合实例，说明自然资源的数量、质量、空间分布与人类活动的关系。

3.8 举例说明环境保护政策、措施与国家安全的关系。

最终，突出地理信息技术与项目式学习深度融合的两个学生小组选题分别为“转河导览活动”与“前三门护城河宣传计划”。它们都是小组成员在日常生活中发现的真实问题。

（二）新学情契合主题模式

在系列课程中设置一个综合性强的“大主题”，尤其要全面考虑参与学生的知识、能力甚至学习生活的背景。本课程参与者为本校高二年级某地理选考班的全体学生，他们以往的学业质量水平评价表现中等（与以往项目式学习常选择学业水平表现优异的学生群体开展不同）。在有关“水”的知识技能背景方面，这部分使用新教材的学生已经完成高一、高二上学期的学习，掌握了自然地理和基础人文地理的内容，了解了地理信息技术的用途，在国家课程或校本课程中应用ArcGIS地理信息系统解决过地理问题。在高二下学期按计划进行的课内学习中，学生以“北京之水”为大主题，结合课本内容，对水资源、水环境的相关知识进行系统性的学习，并利用这些知识开展项目式学习的实践活动，对专业知识进行深入探究。

在学习能力与学科素养方面，班内学生差异较大，整体学业水平中等，但项目式学习和信息技术深度融合的方式不仅要求学生具备一定的学科知识、学科素养，还需要拥有其他学科知识、信息技术水平和社会交往能力。因此，“大主题”的形式更有利于项目式学习的开展——不同项目组学生的选题在学术深度和实践难度上可以有梯度差异。在小组合作模式下，学习能力强、地理思维完善、有实践力和领导力的学生分布在各组中，可以带领、帮助同学推进项目实践。同时，部分学生对地理信息技术、实地考察、产品制作等真实的地理实践活动表现出额外的兴趣，更愿意付出一定的课外时间完成项目式学习任务。

二、深度融合地理信息技术的项目式学习设计

新课标在“基本理念”中明确指出，教师应该充分利用地理信息技术，营造直观、实时、生动的地理教学环境，引导学生通过自主、合作、探究等学习方式，在自然、社会等真实情境中开展丰富多样的地理实践活动。为了不使“北京之水”课程脱离学科教育教学目标主旨、沦为形式主义的创新，教师应力求在一开始就明确教学目标、找准重难点、制订清晰的教学策略，并依据各教学环节的特点选择恰当的信息技术。

（一）细化教学目标，找准“技术”定位

本课程的教学总目标是：小组合作，以项目式学习的形式，通过社会调查与实践活动等途径，分析开发、利用及跨区域调配水资源对北京城市发展的影响；以河流等城市水体为例，说明城市水资源的数量、质量和空间分布与人类活动的关系；说明北京市水资源与水环境的保护政策和措施与国家安全的关系；树立人地协调的水资源与水环境安全观，掌握公众参与维护水资源、水环境安全的方法与途径。

同时，由于项目式学习的特点是包含一系列综合、多样的知识类和实践类课程，地理信息技术首先应该是一个“实践工具”，而非知识性内容，教师要注意课程目标是使学生掌握学科知识，提高学科技能与核心素养，而非学习技术手段。因此，本课程细化设置了分课时的教学目标（见表1），尤其注意对地理信息技术的阐释，帮助教师在具体操作中掌握好教学方法和深度。

（二）明确教学重难点

项目式学习中，掌握学科知识只是教学目标之一，更核心、难度更大的是深度提升学生的学科素养，培养学生解决问题、亲身实践的能力。就地理信息技术而言，是否选择使用、使用多少是依据学生小组真实项目的细节确定的，不是所有的教学难点突破都会应用地理信息技术。

课程的教学重点是落实国家课程目标，培养学生学科核心素养，具体包括：分析跨区域调配水资源对区域发展的影响；说明水资源的数量、质量和空间分布与人类活动的关系；说明水环境保护政策、措施与国家安全的关系。

课程的教学难点是以项目式学习的方法解决真实地理问题，具体包括：通过社会调查与实践活动，结合课程内容解决项目问题，生成项目产品；分析某一开发、利用、调配水资源工程对当地区域发展的影响；在观念与具体行动中树立人地协调观。

（三）统一教学策略，发挥信息技术工具优势

本课程主要采用启发式和发现探究式的教学策略，这两种策略始终贯穿以学生为主体的学习活动和任务。经过简化提炼，表现为一套融合信息技术和项目式学习方式的教学流程，如图1所示。

回顾整个课程实施可以发现，在基本策略的指导下，信息技术与项目式学习融合的优势体现在：一方面，教师能够使用信息技术提升教学效果 ；另一方面，通过为学生提供多样化的信息技术工具支持，可帮助学生更好地推进项目实践。

一是定制系统，依据教学内容和项目式学习要求设置系统功能。学生可以将采集的数据、项目实践成果在电子地图中进行可视化呈现。

二是定制遥感与街景图像数据。高分辨率的图像可以帮助学生观察河流水体的时空变化情况。在教师的指导下，学生能简单解译图像，了解水资源、水环境与人类活动的关系及对城市发展的影响。

三是线上学习期间，小组计划的线下社会实践受阻，地理信息图像、数据和系统为学生提供了部分替代线下考察的方法，帮助学生切实推进项目式学习实践和产品制作。

（四）把握环节特点，发掘项目与技术的融合点

项目式学习的持续时间较长，学生在开题、实践、汇报的不同阶段和线上线下的学习环境中，采取的学习方式有所不同。如何实现信息技术，特别是地理信息技术辅助效果的最大化，又不给学生整体课程的学习增加额外的负担，是教师进行课程设计时需要格外注意的问题。就是说，技术与课程模式的融合点必须体现在项目式学习过程中、国家课程体系内，由学生结合项目需求自然而然发生，不能由教师刻意地提出或占用过多的学生学习和实践课时。本课程选择专业技术团队开发的Web GIS作为主要应用工具。该系统操作简单，功能针对性强，能根据学生需求定制，从而保证学生将更多的精力投入项目学习实践。

三、项目式学习实践过程

在“北京之水”课程教学设计中，也体现出项目式学习“学生主导、教师指引”的师生活动特点，以及信息技术在各教学环节中不同程度、不同形式的融入。

（一）课堂教学

教师活动：说明项目式学习的方式和特点，介绍实践方法。针对与主题相关的学科内容，选用学生熟悉的水资源、水环境案例进行课堂讲授。

学生活动：结合真实案例情境，学习项目式学习、资源环境与区域发展、人类活动的相关知识和技能；完成随堂测验和课后作业，巩固所学。

信息技术应用：这部分使用的地理信息技术较少，大部分是教师使用信息技术工具进行课堂讲授，学生需借助网络收集和整理资料，借助线上社交工具进行小组讨论。

设计意图：为学生的项目式学习储备基础知识，通过案例引导学生了解和关注水资源、水环境，为项目式学习实践和研究做准备。

（二）地理信息技术实操

教师活动：回顾上一学年地理信息技术知识，结合具体案例对遥感图像解译、地理数据整理、地理信息的可视化等进行讲解和示范；指导学生进行技术实操。

学生活动：结合所学和上机操作，针对本组的项目式学习内容进行地理信息技术应用实践；与教师、技术人员即时沟通，不断调整定制系统。

信息技术应用：定制的“北京市水资源水环境”数据采集及辅助分析系统，包括图像叠加、地理数据整理与可视化呈现等功能。该系统允许使用者在PC端任意网页随时进入，并根据使用者需求（教学、学习需要）修改功能。

设计意图：为学生提供适合的地理信息技术，使学生在项目式学习中能够结合项目内容，应用地理信息技术解决地理问题。

（三）项目开题与制订项目计划

教师活动：针对学生项目的可行性和科学性提出建议；联系相关专家或社会人士，为学生提供专业的咨询帮助。

学生活动：自由结组，发现生活中与水资源、水环境有关的真实问题，确定项目的驱动性问题和项目产品。

信息技术应用：学生使用PC端查找资料，运用地理信息系统组织项目的开题、计划工作。不同小组使用的地理信息技术类型、功能、程度有所不同，如一些小组会根据系统反馈的新信息调整项目计划。

（四）线下项目实践

教师活动：同上一环节，并在学生线下项目实践和制作产品的过程中提供帮助，鼓励学生在与主题相关的国家课程中分享本小组的项目实践经验和探究成果。

学生活动：根据计划开展实践，制作项目产品。如“转河导览活动”小组解译了不同年份的高分辨率遥感图像，将转河河道变化与实地观察的各河段利用和建设状况进行比对分析，完善项目产品。

信息技术应用：定制的“北京市水资源水环境”数据采集及辅助分析系统。在发放问卷、实地考察、专家访谈等环节运用问卷星、电子地图等。

（五）线上项目实践

教师活动：同上一环节。线上学习期间，要及时了解各小组进度和面临的困难，联系技术专家，借助信息技术寻找其他可替代的实践途径，为学生推动项目式学习提出建议。

学生活动：在线上学习中及时做出调整。如“前三门护城河宣传计划”小组，一方面利用电子地图的街景功能进行“实地考察”，并以此为依据选定宣传海报的投放地点；另一方面，利用信息工具，进行文创产品的数字化设计。

信息技术应用：定制的“北京市水资源水环境”数据采集及辅助分析系统、Pad绘图软件、微博/微信/腾讯会议等小组讨论和专家访谈平台。

（三）（四）（五）环节的设计意图：运用“学生主导、教师指引、以终为始、知行合一”的项目式学习方式，加强学生对学科知识的掌握和对人地关系的深化理解，落实教学目标，培养学科核心素养。

（六）阶段性汇报与成果交流

教师活动：通过中期汇报和小组访谈，辅助学生推动项目进展；为项目交流邀请多方嘉宾，主持会议；点评各小组学生实践过程、产品实现和汇报表现，鼓励学生与嘉宾交流；对交流会上提到的项目改进建议进行后续跟进。

学生活动：作为主要发言人使用PPT和定制的地理信息系统向嘉宾展示本组项目实践过程和产品；回答嘉宾提问，与嘉宾交流；各小组间互相填写项目式学习汇报评价表。

信息技术应用：中期汇报在线下举行，最终的项目式学习成果交流会以腾讯会议“研讨会”模式在线上举行。两次会议中，学生均使用PC端定制的“北京市水资源水环境”数据采集及辅助分析系统，展示项目学习成果。

设计意图：富有仪式感的汇报促使学生对项目式学习进行完整回顾和反思。通过与专家、社会人士进行自由开放的交流，可拓宽学生的视野，增强学生的思维深度和社会责任感。

整个课程的教学设计中，既有基于“北京之水”主题的个性化内容，也有推广用于其他高中地理项目式学习的一般教学设计。

四、实践总结与经验反思

本课程是一次将普通高中地理国家课程、项目式学习方式与信息技术深度融合的尝试。从教学目标达成情况看，学生在相应教学内容中的纸笔测验平均成绩得到提高；学生自述与任课教师反馈都体现了学生的地理综合思维、地理实践力有所提升；专家及社会人士对项目成果表现出的学生能力素养和社会价值普遍给出了积极的评价。这表明融合地理信息技术的项目式学习在帮助学生深化理解地理要素的基本内涵与关联、提升地理学科核心素养和落实立德树人根本任务中具有相当强的实效性和适切性。

从教育教学研究角度出发，课程实施中获得的经验与改进反思主要有以下几方面。

（一）坚持落实项目式学习原旨

学生主导、教师指引、以终为始、知行合一是项目式学习的核心所在。教师即使在课堂讲授环节也要注重对学生学习兴趣的激发，通过启发式和问题式的教学设计让学生对水资源和水环境内容产生求知欲。在一段时期（项目式学习开始阶段的前后一周），教师应密集、持续地引导学生观察与思考生活中的地理问题，鼓励学生小组详尽筹划，集思广益，身体力行，提出自发生成的项目主题和项目产品。这将大大有益于后续项目实践的推进和学生在学习探究中所能达到的思维深度，以及学科素养的提升和学习成就感与社会价值感的获得。

（二）密切观察学情，随时调整课程设计和进度

本次课程参与学生的学业水平中等，综合学科素养并非顶尖，因此在对学科内容的理解速度、深度和对项目实践的计划性、行动力等方面能力参差不齐。学生对课下的社会实践、线上学习、信息技术实践等内容更感兴趣，甚至更加擅长。教师应针对这些特点，适当加大项目进程问询频率，充分提供学生与专家、社会人士联络的途径，畅通学生获取信息、寻找问题解决方法的各种渠道。

在项目式学习中，学生主导，意味着学生是独立自主的，但在这一过程中，教师与学生的联系也是更为紧密的。教师需要最大限度地对学生的各阶段性成果给予正向反馈，增进学生在学科学习与实践过程中的成就感，激发其能动性。如在讲授国家课程内容时安排学生进行课堂专题分享（南水北调——护城河水资源来源、自然资源的数量与质量——转河水质评定），其后由教师归纳总结。这一方面可促进学生项目式学习的深入，另一方面也会在不额外占用课时的前提下实现教学目标。

（三）发掘地理信息技术和信息化环境对项目式学习的支持作用

在传统的项目式学习中，无论是学生合作、社会考察还是实验研究，都更注重线下真实世界中面对面的探索与学习实践，这是其特色所在，也是发挥教育教学功能的关键方式。然而，在本次“北京之水”地理项目式学习中，受疫情防控形势影响，全体学生居家线上学习，原本的安排被打破。在这种情况下，地理信息技术工具和信息化环境发挥了不可替代的作用。如可通过不同时期的卫星遥感地图研究城市水体变化及其影响因素，通过街景地图选择项目产品的投放地点，等等，这体现出在高中地理教学中应用信息技术的优势和适用性。通过学习和使用地理信息技术，学生能够进行深化思考，深挖项目需求，探究实际地理问题，不断提升高阶思维能力和学科核心素养。

（四）与时俱进、因地制宜地推进项目式学习和地理信息技术应用

地理学的核心理念包括动态的、差异化的时空观念，不同的地理项目式学习主题可能适用不同类型的地理信息技术，因此教师要准备更丰富的工具资源包，或者寻求定制化工具服务和专业技术人员的支持。信息技术和线上资源更新换代较快，教师也应注意这一问题，在每次项目式学习开始前检查并更新平台资源和工具，及时调整学生使用手册，确保学生顺利使用。

项目式学习和地理信息技术的深度融合，在实践之初势必会遇到很多困难和阻碍，“北京之水”课程也不例外。但是，既然验证了这种模式在实现地理学科教育教学目标中具有的优势，就有必要不断尝试落地，探索可行的实施方案，寻求实现学科育人价值的具体方法。这需要地理教师积极探索、主动实施，贡献自己的智慧和力量。

注：本文系国家新闻出版署出版融合发展（人教社）重点实验室、人民教育出版社人教数字教育研究院2021年度重点课题“基于Web二三维地理信息技术的地理学科工具与数字教材的融合研究”（课题编号：RJA0121002）的阶段性研究成果。

参考文献

[1] 巴克教育研究所.项目学习教师指南——21世纪的中学教学法[M].任伟，译.北京：教育科学出版社，2008.

[2] 严新玲.深度学习及其有效发生的条件探讨[J].苏州教育学院学报，2014（6）：118-120.

[3] 项顺如.新课标催生高中地理教学方式方法的转变[J].华夏教师，2019（28）：17-18.

（作者系北京师范大学附属中学教师）

责任编辑：孙建辉