地理核心素养视域下GIS在高中乡土活动课程中的运用实践

陈培红 王鹏 王玮 段美娟 尹涛 龙厚维

地理核心素养是依据义务教育“三有”培养目标，在中国学生发展核心素养的顶层设计下发展而来，是学习地理之后应当具备的品格和关键能力，体现了新时代对人才培养质量的要求［1］。乡土地理以学校所在地区的生活环境为主要学习内容，教学中要“引导学生主动参与，学以致用，培养学生的实践能力，使学生树立可持续发展的观念，增强学生爱祖国、爱家乡的情感［2］。地理信息技术被誉为地理学习的第三代语言，正是因其体现了对数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的强大功能。在地理学习过程中，GIS技术能更加高效地帮助学习者完成对地理信息的处理［3］。应用GIS制作家乡的地图，能够让学生感受到地理知识应用于生活的乐趣，增加学生对地理学习的兴趣。

不同土地利用方式和特点的社会实践调查是高中地理选修九中的内容，本次活动在地理核心素养视域下，借助GIS地理信息技术软件设计乡土活动课程，激发学生将知识应用于生活的兴趣，以衡阳市主城区土地利用变化为例，了解自己家乡的城乡发展，并通过学习土地利用相关专题图的制作及野外调查，让学生学会理论与实践相结合，将所学知识在实际应用中深化和升华，从而培养学生的读图能力和综合思维，建立人地协调观。

在实施开展家乡地理活动课程的活动设计时，首先，在课外调查前给学生展示地理区位图、DEM数字高程图、卫星影像图、Globe land 30土地利用变化图和路线图的制作过程，让学生学习用GIS制作地理专题图，有利于培养学生的地理实践力；其次，学习衡阳市主城区在湖南省的地理位置，并且通过高程分布图了解其地形，提高学生的区域认知能力；然后，教师设计“周末两日游”让学生调查衡阳市主城区目前主要的土地利用类型，从2000年开始以间隔十年为一期来分析衡阳市主城区的土地利用变化，下载2000年、2010年和2020年遥感影像图和土地利用图进行对比，分析哪些地区的土地利用类型的变化比较大，并分析其原因，有利于培养学生的地理实践力和综合思维能力；最后，通过学生的实践调查与分析，得出衡阳市主城区目前主要土地利用类型及近20年来其变化原因，并探讨城市在发展的过程中怎么保护自然生态环境以及提出有利于家乡发展的城乡规划建议，从而培养学生的人地协调观。

一、衡阳市主城区土地利用变化活动设计

本次活动秉持“学习对生活有用的地理”理念，利用Arc GIS10.8软件制图和奥维互动地图软件在线下载地图的功能，对生活中的土地利用进行空间可视化，从身边的地理现象学习，能够让学生更加直观的应用地理知识并联系生活实际，让学生热爱家乡、热爱祖国及拥有热爱家乡的意识和责任感，从而培养学生的地理核心素养。

1.选题背景与学情分析

（1）衡阳市主城区概况

衡阳是我国中南部重要的工业城市、国家产业转移示范区、中南部区域物流中心，同时，也是国家生态文明先行示范区，衡阳市主城区占地面积518.55 km2。地貌类型以山地、丘陵、平原为主，湘江贯穿主城区南北，以亚热带季风气候为主。

（2）學情分析

本次活动对象为选考地理的高二学生，经过高一一年的学习，学生对地理的学习具有浓厚的兴趣，同时，对计算机的学习也有一定的基础，而且已经掌握了地形地势、农业、商业、工业等基础知识，但学生缺少将理论知识应用于生活实践中的机会。本次野外活动调查之前先给学生展示怎么制作土地利用相关专题图，用GIS将我们生活过程中接触的土地利用类型进行空间可视化，以学生生活的家乡作为考察地，使学生感知地理现象的同时，深入了解和调研土地利用的变化和原因，进而认识城乡土地利用的发展，提升地理学科素养核心水平。

2.课标解读与活动目标

（1）课标解读

①课程要求：学会社会调查的基本方法，并进行城乡实地调查，识别不同土地利用方式和特点。②课标解读：城乡差异的重要表现之一是对土地利用方式的差异，该部分是人文地理社会实践调查的地理实践内容，训练学生走进社会、了解社会、与社会沟通的能力，体验社会科学研究的思路和方法。③教材分析：“不同土地利用方式及特点”调查是高中地理选修9中9.9的内容。基于课标解读和教材分析，本次活动主要以学生主动学习和分析为主，教师引导为辅，让学生学习家乡土地利用相关专题图的制作之后，带着做好的专题图到相应地理位置进行实地调查，从而培养学生的地理核心素养。

（2）活动目标

①地理实践力：通过用GIS软件学习土地利用相关专题图的制作以及“周末两日游”实地调查活动帮助学生了解家乡的土地利用类型及其变化，将地理知识应用于生活，从而培养学生的地理实践力。②区域认知：学生需要掌握衡阳市主城区在中国和湖南省的具体位置，并且了解衡阳市近20年的人文地理发展和基本自然地理概况。在野外考察的过程中，结合高程图，观察衡阳市主城区的主要地形地势，并通过向当地村委会进行访谈获得相应村落近20年的历史发展情况，进而了解当地人文地理的发展，从而培养学生的区域认知能力。③综合思维：能够认识基本的土地利用类型，包括草地、建筑用地、耕地、林地、水域、未利用地等，结合衡阳市2000年、2010年和2020年的土地利用类型图和遥感影像图，找出哪些土地利用类型的变化比较大，并向当地村委会调查或者通过网上查资料找出其原因，小组做好拍照和记录。学生学会调查法之后再到珠晖区、雁峰区、石鼓区和蒸湘区的自然资源和规划局调查衡阳市主城区近20年来土地利用变化的原因，从而培养学生的融会贯通、团队合作精神和综合思维能力。④人地协调观：全面、深入地了解衡阳市主城区土地利用的发展变化，增强对家乡城乡发展的认同感和社会责任感，感知当地社会发展过程中拥有的独特的山、水、村落和文化，探索城市在发展的过程中怎么保护自然生态环境并提出有利于家乡发展的城乡规划建议，从而培养学生的人地协调观。

3.课堂活动设计

课堂活动由教师展示用GIS软件制作地理区位图、DEM数字高程图、卫星影像图、Globeland 30土地利用变化图、路线图等相关专题图，并给学生讲解常见的土地利用类型和特点及衡阳市主城区的历史文化、地理区位、城乡景观、路线图、地形地貌、气候特征等基本地理概况。

（1）课程资料来源

课程资料来源如表1所示。

（2）GIS处理

①地理区位图。通过全国地理信息系统资源目录服务系统下载衡阳市主城区的行政矢量数据（图1）。

将下载的数据导入Arc GIS10.8软件进行制图，得到图2。

②DEM数字高程图。通过全国地理信息系统资源目录服务系统下载衡阳市主城区的DEM数据（图3）。

将下载的数据导入Arc GIS10.8软件进行栅格数据合并和掩膜提取，进行制图得到衡阳市主城区地形图（图4）。

③卫星影像图。通过奥维互动地图软件下载衡阳市主城区2000年、2010年和2020年的历史卫星影像，影像级别需大于15级以上（图5），由于下载的资料受限，有一些高分辨率的影像瓦片不能下载，但是，可以直接在奥维互动地图软件中天地图（无偏移）影像目录处查看高清历史卫星影像（图6）。

④Globe land 30土地利用变化图。在网站上下载衡阳市主城区2000年、2010年和2020年的土地利用变化图（图7）。

将下载的数据导入Arc GIS10.8软件进行制图，得到2000年、2010年和2020年衡阳市主城区的土地利用分布图（图8）和变化图（图9），并将土地利用栅格数据转为矢量数据，从而得到土地利用的矢量属性表，将表转换为excel，进而统计得到土地利用变化情况（表2～表4）。

⑤路线图。本次活动设计了两条路线，路线一是学生周六完成，其地点的选择不仅考虑到具有典型的土地利用的变化，还考虑其交通可达性高和安全性好，最终确定了珠晖区从北到南的三个村落，分别是古城村、东湖村和陈白村；雁峰区的金桥村；蒸湘区的中心村；石鼓区的松木村。

路线二是学生周日完成，路线二的设计考虑到学生通过周六的实地调查，已经基本学会访谈法、观察法、调查法，然后再去珠晖区、雁峰区、石鼓区和蒸湘区的自然资源和规划局调查衡阳市主城区近20年来土地利用变化的原因。

在地理坐标查询网站获得的路线一和路线二的地理坐标导入Arc GIS软件中，以XY坐标显示，从而获得路线分布图（图10）。

4.课外活动设计

具体课外活动设计如表5所示。

二、教学评价

本次活动采用过程性评价的方式对学生地理学科核心素养进行评价（表6）。

三、结语

乡土活动课程的开展，区别于传统课堂教学，可以构建开放交流的学习环境，而GIS将地理信息进行可视化，作为辅助工具，其将进一步培养学生的地理空间素养。基于GIS学习制作家乡的地图和土地利用图，对家乡的土地利用变化进行实地调查，让学生感受到知识用于实践并体验学习地理带来的乐趣，提高自身的地理核心素养，从而加强学生对家乡发展的认同感和社会责任感，更加热爱自己家乡和祖国。

参考文献：

［1］ 中華人民共和国教育部.普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］ 袁文容.基于GIS技术开展项目式学习探析——以初中乡土地理实践活动为例［J］.地理教育，2023（S2）：89-92.

［3］ 周泽甬.GIS制图技术在初中地理课堂教学中的应用实践［J］.地理教育，2022（11）：18-21.

通信作者：王鹏