对照新课标利用地理信息技术支撑地理学科核心素养培养

摘要：随着新课标的颁布与实施，如何落实地理学科核心素养的培养成为广大地理教育工作者关注的焦点。地理信息技术的利用有效加强了学生对真实世界的理解，改变了学生知识获得的方式，增强了学生地理学习的个性化，有效支持了地理实践活动，因此地理信息技术不仅是高中地理课程的重要组成部分，更是落实地理学科核心素养的重要工具。但地理信息技术的应用远没有达到应有的使用标准，本文基于新课标探讨地理信息技术在高中地理学科核心素养培养中的应用路径和提升策略，抛砖引玉，以期为一线地理教育工作者提供参考。

关键词：地理信息技术；核心素养；高中地理

一、引言

《普通高中地理课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）明确提出地理学科四大核心素养，包括人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力。同时，在基本理念中也明确创新培育地理学科核心素养的学习方式，要求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。[1]由于部分教师对于新课标缺乏足够的认知，对地理信息技术应用的必要性和可行性没有清晰地认识，再加上教师地理信息技术素养较低，地理信息技术在高中地理教学过程中远没有达到应有的使用标准，地理信息技术还没有真正地走进地理教学，不利于地理学科核心素养的培养。教师亟需积极采用遥感（RS）、全球地位系统（GPS）、地理信息系统（GIS）、数字地球、网络GIS、虚拟现实技术等地理信息技术开展地理教学活动，提升高中地理教学质量。

二、地理信息技术概况

“3S”技术是地理信息技术的核心。遥感技术（RS）是指通过利用地球上不同物体对电磁波发射、反射和吸收特性不同的原理，借助对电磁波敏感的仪器，来获取远距离外目标物的波谱信息，通过分析，来揭示目标物的特点和发展变化的综合探测技术[2]。全球定位系统（GPS）是指借助人造卫星传输的电磁波信号来确定地球表面某一地点精确位置的测量定位技术[3]。地理信息系统（GIS）是指在计算机技术支持下，对地球表层的地理数据进行收集、存储、运算、分析和應用的技术系统[4]。地理信息技术已经广泛应用于社会发展的各个领域，以地理信息技术为基础开发的地理软件可有效辅助高中地理教学，提升教学质量。如谷歌地球Google Earth、LocaSpace Viewer软件等，这些软件不仅操作简单，而且功能强大，随着地理信息技术和互联网的发展，地理信息技术软件在地理教学中应用越来越受关注。

三、新课标下地理信息技术在高中地理学科核心素养培养中的应用路径

（一）利用地理信息技术培养高中生区域认知素养

区域认知指人们运用空间—区域的观点认识地理环境的思维方式和能力，人类生存的地理环境多种多样，将其划分成不同尺度、不同类型的区域加以认识，是人们认识地理环境复杂性的基本方法。地理信息技术在区域认知、区域比较和区域发展评价方面优势非常突出。LocaSpace Viewer是一款国产三维数字地球软件，在教学中该软件具有服务器稳定、操作界面友好、功能齐全、使用说明详细和数据获取方便等独特的优势。在区域地理学习的过程中，运用LocaSpace Viewer软件可以快速准确地确定某一区域的空间位置和空间范围。例如在软件的地名搜索栏输入“山东省”进行搜索，在右侧三维地球上就会快速显示出山东省的空间位置和空间范围，再通过鼠标的缩放，全方位观察山东省的空间位置和范围，利于学生理解区域的概念、树立区域尺度思想。在教学的过程中，教师可以利用众多的具有空间定位功能的地理信息技术软件不断训练提升学生的地理空间理解能力，提高课堂教学效果。

区域比较主要是比较区域地理事物的空间差异和时间差异。LocaSpace viewer软件具有加载遥感影像的功能，例如利用LocaSpace viewer的遥感影像来对比我国四大高原的地表特征的差异，借助遥感影像，学生可以容易得出青藏高原远看是山、近看成川、雪峰连绵、绿草如茵，黄土高原千沟万壑、支离破碎、沟壑纵横，云贵高原地形崎岖、峰岭众多，内蒙古高原地形平坦、草地广布。遥感影像不仅可以对比不同区域地理事物的空间差异，还可以利用遥感影像对比地理事物随着时间推移而发生的空间变化，例如在学习河流地貌的发育这一节时，可以利用多年遥感影像的对比来解释河流侵蚀地貌和河流堆积地貌的形成过程。区域发展水平和区域发展方向受区域自然和社会经济等多种要素共同影响。在评价某一区域的经济发展水平和预测未来发展方向时，需要对该区域要素进行综合分析，利用LocaSpace viewer的图层叠加功能可以将各专题地图图层进行叠加分析，可以最大程度地分析出各地理要素对经济发展的影响，明确未来发展的方向，并据此提出提升区域发展的措施。

（二）利用地理信息系统培养高中生综合思维素养

综合思维指人们运用综合的观点认识地理环境的思维方式和能力。可以将其总结概括为要素的综合、时空的综合和地方的综合。GIS的可视化特征有利于培养学生要素综合能力，动态化特征有利于培养学生的时空综合能力，集成性特征有利于培养学生的地方综合能力。

MeteoEarth是一款可以提供全球温度、降水量、风力、云量、台风、气压等不同天气要素变化的气象预报软件[5]，具有图片分辨率高、数据实时可靠、气象要素动态演示等特点，在教学中应用，可以给学生带来超强的视觉冲击，强化教学内容，让学生乐学。例如研究气温的影响因素，打开MeteoEarth应用并展示全球气温分布图，拖动MeteoEarth应用底部的时间轴，展现1月到12全球气温变化，让学生仔细观察全球气温的分布规律和分布特征，得出纬度是影响气温的主要因素，除纬度外，让学生观察青藏高原气温和四川盆地气温的差异和不同月份海洋和陆地气温的差异等，让学生得出地形、海陆分布等也是气温的重要影响因素。

Nullschool软件即全球天气可视化模拟网，最大的优势在于可以展示“海洋运动”。例如在学习洋流这一节内容时，打开 Nullschool软件并展示全球海洋运动动态演示数据，感受实时的洋流运动状况，首先，让学生思考洋流流向的影响因素，通过观察可以看出海陆分布影响洋流流向，将洋流运动与大气运动叠加得出盛行风是洋流流向的重要影响因素，然后让学生思考洋流的影响，展示不同季节北印度洋洋流的运动状况，让学生分析郑和下西洋出发和返回的时间，得出洋流对海洋航线的影响。通过展示四大渔场的位置，让学生发现洋流对海洋生物的影响，通过展示南美洲西海岸狭长的沙漠，让学生理解洋流对气候的影响，通过 MeteoEarth、 Nullschool的可视化和动态化培养学生综合思维的能力。

GE的历史地图功能可以从不同角度比较同一地区不同时间的历史景观差异，从动态的视角展现地理事物的产生、发展和消亡过程。比如，使用GE软件查看不同时间点黄河入海口的遥感地图，并利用其录屏功能，制作某段时间内黄河三角洲变迁的视频或动态图，让学生通过观看视频或动态图理解黄河三角洲的演变过程，降低空间想象的难度。GIS还可以实现空间要素流动的可视化，并以动态的形式展现，为学生地方性思维的培养提供脚手架。如在人口的迁移教学的过程中，可以选取2022年春运人口迁移状况作为案例，利用百度迁徙的空间可视化，呈现出春运期间中国国内人口迁徙的分布状况，帮助学生形象地理解当前我国人口迁出地和人口迁入地的分布特点，在加深人口迁移知识学习的同时，培养学生区际联系思维的养成。

（三）利用地理信息技术培养高中生地理实践力

地理实践力指人们在观察、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。地理实践活动的形式多种多样，新课标定义的地理实践主要包括考察、实验和调查三种形式。地理信息技术为地理实践活动的开展提供有力的支撑，运用地理信息技术模拟、调查、分析、解决地理问题正逐步成为数字時代必备的一种能力。学生利用软件自主学习，不但可以提高自身的学习能力，还可以培养学生的探索精神和创新意识。

研学旅行是地理学科践行培养学生地理实践力的重要形式，随着地理信息技术的不断发展，越来越多的软件被应用在地理研学课程中。这些软件为学生获取信息、参与实践提供了基础支持，使得学生成为研学旅行中实践操作的主体，提高了研学旅行规划设计的科学性。例如泰山研学旅行，可以让学生利用地理信息技术规划到达的路线和旅游线路，测算路途需要时长，利用户外助手APP记录游览路线和测量景区面积，利用GPS接收器测算泰山的位置和海拔，利用遥感影像展示泰山的地貌景观等。实地考察、实验等地理实践活动存在实践场域、安全性等限制性条件，而基于地理信息技术的实践活动具有仿真性和交互性强的特点，不受时空的限制，是落实地理实践力的有效补充。Google Earth是一款由美国谷歌公司推出的虚拟地球软件，具有免费安装、操作简单等特点，Google Earth具有自定义地标、定位、历史图像、图层控制等功能。学生可以利用该软件进行身临其境的地理考察和研究。例如要考察黄河三角洲，学生启动Google Earth软件，利用定位功能找到考察点，然后利用软件中的遥感影像或图片库中的实景图片，并借助软件中的路径、标尺和视角功能对考察点进行观察，得出考察结果。最后借助软件的历史图像功能考察三角洲的变化情况，并总结规律。

在整个高中地理知识体系中，地球的运动是学生学习的重难点，Google Earth软件具有仿真性和沉浸性强的特点，可以高效、逼真地模拟地理实验。例如利用Google Earth软件拖动地球模拟旋转，模拟地球自转，教师引导学生仔细观察并完成地球自转方向、速度、周期等相关知识的学习，利用Google Earth软件图层控制功能叠加晨昏线和阳视运动模型让学生理解地球自转产生的地理意义。利用Google Earth的图层叠加功能，将赤道、南北回归线、极圈、太阳直射点等地理要素叠加到一起，可以有效地帮助学生理解地球公转运动特点和产生的地理意义。

（四）利用地理信息技术培养高中生人地协调观

人地协调观指人们对人类与地理环境之间关系秉持的正确的价值观，是现代地理学和地理教育的核心观念。地理信息技术所呈现的多种信息的可视化结果更形象地展示了人类和地理环境的关系。在地理环境对人类的影响方面，GIS可以制作不同属性的专题地图，如分析气候地形、水文、土壤等自然因素对农业区位选择影响，有助于学生直观地理解自然环境是人类生存和发展的基础。在人类对地理环境的作用方面，利用GPS的定位功能对黄土高原进行定位，并利用遥感影像展示黄土高原的梯田景观，让学生感受人类的聪明才智。而在协调人类与地理环境关系方面，结合遥感技术收集到的不同年份的黄土高原地貌景观的遥感影像，可以得出黄土高原已经成为绿色的高原，从而帮助学生感受人类活动对地理环境的影响。最终目的是让学生意识到人地协调和可持续发展的重要性，并形成正确的人地协调观。

四、地理信息技术培养高中地理核心素养的提升策略

（一）加强自身学习，提升地理信息技术素养

随着新课标的不断落实，越来越多的高中地理教师认识到了地理信息技术应用在高中地理教学中的重要性和必要性，然而现实是大部分的高中地理教师地理信息技术素养不高，缺乏专业技能，不能够熟练使用地理信息技术，这就需要教师积极学习，从而提升自身的技术素养。一方面学校或教育相关部门可以为教师创造学习机会，比如可以组织教师远程研修或外出进修，也可以邀请高校专家走进中学为一线教师提供理论和实践的专业指导。另一方面许多线上教育平台有专业的地理信息技术相关课程，教师可以利用课余时间或寒暑假进行系统的学习，并动手操作相关的软件。另外还可以加强合作交流，同备课组或教研组通过集体教研活动彼此分享心得体会和教学经验，实现共同提高和进步。

教师应该转变传统教学观念，树立以学生为主体的教学模式。学生不仅是地理信息技术的应用对象，更是地理信息技术的应用主体，课堂上学生在学习地理信息技术知识和应用的同时，教师应引导学生操作地理信息技术相关软件解决地理问题，课下学生还可以利用地理信息技术开展自主实践学习，参加地理信息技术兴趣社团等，让学生切实感受到地理信息技术对学习和生活的帮助，从而提升学生的地理信息技术素养。

（二）完善基础设施，优化教学环境

地理信息技术应用高度依赖学校配套的基础设施，在硬件方面，学校应配备基本的多媒体设备，方便教师展示图片、视频和安装地理信息技术软件等，有条件的学校还可以建设多功能教室，并定期检查和更新教室中的电子设备。有些地理信息技术需要联网运行，因此学校还要实现网络的全覆盖。在软件方面，一方面学校可以购买和安装操作较为简单、应用相对成熟的现成软件，另一方面教育部门可以加强与地理信息技术研发公司之间的合作，开发更加符合教师和学生需求的便捷教学软件。地方和学校应加强数字化地理课程资源建设，逐步建设专门的地理学科数字化课程资源，例如地理信息系统、全球卫星导航系统、遥感辅助教学系统、数字气象站平台系统、天文望远镜遥控观测平台系统、野外实践采集分析与显示系统等。另外还可以研发地理课程情境资源库，包括课程实例或案例。数字化课程资源可以以微课等形式集中体现，地方和学校可以设计、录制、共享微课资源，促进课程资源的数字化，在更广泛的范围内传播优秀的课程实例与案例。

五、结束语

综上所述，地理信息技术的应用是新课标的要求，更是信息时代背景下教育作出的必然选择，加强信息技术与课程的整合是地理学科发展和学生发展的需要。因此，高中地理教师要充分认识地理信息技术在高中生地理学科核心素养培养中的意义，积极探索地理信息技术与高中地理教学的融合路径，参与到新课程改革的过程中。教师应加强自身的建设，熟练运用地理信息技术解决地理问题，展现地理学科的魅力，提升教育教学质量。

参  考  文  献

[1]中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[2]尹占娥.现代遥感导论[M].北京：科学出版社，2008.

[3]曾苏清.3S技术应用高中地理教学研究综述[J].地理教育，2014（Z1）： 97-98.

[4]吴静，何必，李海涛.ArcGIS9.3Desktop地理信息系统应用教程[M].清华大学出版社，2011.

[5]杨惠茹，李英俊.MeteoEarth软件在高中自然地理教学中的应用[J].中学地理教学参考，2016，41（12）：40-43.

沈伟（1981.10-），男，汉族，山东枣庄，硕士研究生，中学一级教师，研究方向：高中地理教学。