基于ENVI 軟件的地理學科核心素養培育

張婷媛

（上海師范大學第二附屬中學，上海200540）

一、問題的提出

從2014年《教育部關于全面深化課程改革落實立德樹人根本任務的意見》的頒布，到2016年《中國學生發展核心素養》總體框架的正式發布，在深化教育改革的背景下，核心素養成為人才培養的新導向。《普通高中地理課程標準（2017年版）》將區域認知、綜合思維、地理實踐力和人地協調觀確定為地理學科核心素養。［1］

地理信息技術（簡稱“3S”技術）是地理科學與現代信息技術相結合的產物，教材中雖然對地理信息技術進行了簡單介紹，但是文字和圖片的呈現使得學生還是停留在被動接受層面。如能將理論學習與行為實踐相結合，定可以激發學生的學習興趣，更有助于學科核心素養的培育。

ENVI軟件是地理信息技術中一套功能強大的遙感圖像處理軟件，其覆蓋了圖像數據的輸入／輸出、圖像定標、圖像增強、糾正、校正、圖像分類等功能，已經廣泛應用于科研、環保、氣象、農業、林業、醫學、地球科學等眾多領域。其界面簡單，可操作性強，符合高中生的認知水平。

西方國家的許多學者都進行了在高中階段應用地理信息技術的相關研究，將地理信息技術運用到中學地理教學中已經成為國際地理教學的趨勢。而國內學者對于應用地理信息技術的研究主要集中在高等教育階段，運用地理信息技術培養中學生核心素養的研究較少。［2］基于目前的研究現狀，筆者將著重探討“基于ENVI軟件培養學生地理學科核心素養的途徑”，并開展相關實踐研究，以期進一步推動技術與中學地理課程教學相結合的研究。

二、基于ENVI軟件的地理學科核心素養課堂培育

核心素養影響個人的終身發展，更影響個體對社會、時代發展的適應能力，因而在課堂上應得到有效落實。筆者以“金山區海岸線為何會舊貌換新顏”為例，嘗試在課堂教學中應用ENVI軟件培育地理學科核心素養，主要包括利用軟件處理遙感圖像提升地理實踐力；通過思考應用軟件解決問題的途徑提升綜合思維；借助史料，分析金山海岸線變遷的原因，提升人地協調觀。

1.案例簡介

“金山區海岸線為何會舊貌換新顏？”本研究通過選用1980年和2015年的金山區遙感圖像，旨在使學生利用ENVI軟件探究金山海岸線的變化，通過“行為體驗”豐富學習經歷、改善學習方式，提升地理學科核心素養。

2.基于ENVI軟件的研究過程

（1）新舊海岸線對比，激發學生探究興趣

德國教育學家第斯多惠說過，“教學的藝術不在于傳授本領，而在于激勵、喚醒、鼓舞”，如果教師能運用情感、意志等非智力因素，以多種方法或手段激起學生濃厚的地理學習興趣，那么學生學習就會熱情高漲。通過呈現金山區的新舊海岸線圖片，其對比引發學生思考“為什么身邊的環境會發生如此巨大的變化？”學生積極性被調動起來，這將對研究產生巨大的推動作用。

（2）借助遙感圖像，探尋海岸線的變遷，提升地理實踐力和綜合思維能力

遙感是以航空攝影技術為基礎，根據不同物體對波普產生不同響應的原理，識別地面上各類地物。它具有獲取信息受條件限制少，獲取信息速度快、周期短，獲取信息量大等優點。

學生經小組討論確定研究思路：將不同年代的遙感圖像疊加對比，判斷海岸線的變遷。

①選取遙感圖像，進行預處理，提升地理實踐力

由于遙感圖像的獲取會受到云層等因素影響，通過比較，最后選取1980年（圖1）和2015年（圖2）的金山區遙感圖像進行對比分析，學生利用ENIV軟件的拉伸功能提高遙感圖像的清晰度，并利用波段組合功能將不同年代的遙感圖像統一成假彩色（圖3和圖4），依據色調及地物輪廓的不同，對海岸線的變遷進行初步判讀。

圖1 1980年金山區遙感圖像

圖2 2015年金山區遙感圖像

地圖是地理的靈魂，具備良好的讀圖、析圖、繪圖能力是學好地理的基本保障，其有助于學生對兩幅遙感圖像進行有目的、有重點的處理，多角度地對圖像進行有效分析，提煉出地理事物的規律、特征，提升地理實踐力。

②通過建立感興趣區，對比分析海岸線的變遷，提升綜合思維能力

如何能看出兩幅不同年代圖像的差別？學生的思路是：將處理好的兩幅圖像再進行疊加分析。學生利用ENVI軟件功能，在2015年的圖像上建立感興趣區，將1980年的海岸線畫在2015年的遙感圖像上，從圖5中我們可以看出，相對于1980年，2015年的金山區海岸線明顯向海里遷移，1980年的海岸線大致與現在的滬杭公路重合。學生正是在對問題不斷深入思考、不斷合作探究的過程中鍛煉綜合思維。

圖3 1980年部分金山區假彩色遙感圖像

圖4 2015年部分金山區假彩色遙感圖像

圖5 1980年海岸線和2015年海岸線對比

地理學科注重地理事物的空間分布，以及闡明地理事物的空間差異和空間聯系，所以在地理課堂上，應將培養學生對地理空間格局的敏銳觀察和充分考慮各地理要素的綜合思維能力作為地理學科能力培養的核心內容。

雞只每隔兩周空腹稱重，以重復為單位計算體重，按試驗分期計算每組平均日增重。每周末下午結算喂料量，按試驗分組計算每組耗料量。每兩周在每個重復隨機抽取4只雞測定單只體重與脛長。

（3）借助史料，分析原因，提升人地協調觀

為什么海岸線會發生如此大的變遷？現象背后的原因是什么？學生思考可能的原因并回答。

對于問題的答案，教師沒有總結，而是讓學生課后繼續查閱資料。《普通高中地理課程標準》（實驗稿）中，對地理意識和地理觀念有著明確的要求：培養學生正確的全球意識、可持續發展意識與行為，以及正確的環境觀和人地協調觀。

地理教師既要注重地理知識的傳授，也要加強地理規律、原理的分析與應用，強化人地關系在課程中的滲透，充分挖掘教材中顯性或隱性的人地觀念。學習是主動建構的過程，因此，充分發揮學生的主動性、積極性顯得特別重要。學生通過查閱資料并解釋原因，能夠培養其人地協調觀。

（4）關注細節，挖掘更深層次，創造更大發展

學生通過查閱文獻，了解到上海石化建廠。其使得海岸線變遷，1972年開始圍海造陸，到1991年工程竣工。在這幾十年的時間里石化廠不斷建設。在圍海造陸的土地上，醫院、商業、賓館、住宅、學校、研究所都一一建成，包括上海師范大學第二附屬中學。

教師再次追問：“從金山海岸線舊貌這張圖片上，我們可以看到有大片的土地，為什么不直接利用這些土地建廠，而要圍海造陸？”追問引發學生的深度思考，深度思考是可以通過不斷練習獲得的一項技能，教師應該利用好課堂，幫助學生養成深度思考的習慣，將潛在的發展區轉化為現實的發展，并創造更大的發展可能。

（5）學習評價，及時反思，促進學生成長

學習評價是課程實施的重要組成部分，為客觀評價學生在整個課程學習過程中的表現，通過“確定導向核心素養教學的評價目標；設計有意義的表現性任務；細化導向核心素養的評價觀測點等步驟，在課程實施的若干個重要時間節點，定制適合的評價量表”對學生進行評價。使學生在評價中及時發現自己的優勢和不足，在學習的過程中進行反思和總結。

在探究學習的過程中，學生參與的主動性和積極性是影響知識、技能掌握和智能發展的一個重要因素，是提高課堂效率的關鍵，所以參與的主動性和積極性在評價表中占比較高。真彩色圖像變假彩色、透視操作、海岸線勾畫是學生實踐操作的必要步驟，都應在評價表中有所體現。對海岸線變遷原因的分析及表述也是學習中的一個重要環節，也應在評價表中體現。合作意識和交流溝通能力的培養是新課程改革的目標之一，所以這兩項也成為評價要點。

表1 “金山區海岸線為何會舊貌換新顏”之學生行為觀察評價表

三、效果與反思

1.借“行為體驗”打破傳統，提升地理學科核心素養

上海市地理課程標準提出的“行為體驗”教學模式，旨在使學生在“動中學”、在“做中學”。

利用ENVI軟件解決問題的“行為體驗”，打破了傳統的學習狀態。幾個學生圍在一起，通過小組合作，自主探究海岸線的變遷并分析原因，這種學習方式符合學生心理特點，因此學生愿意接受，參與的積極性很高，而且學生之間能夠實現優勢互補，促進知識的建構，培養學生的合作意識，給每一位學生創造參與學習的機會，學生的地理實踐力、綜合思維、人地協調觀等地理學科核心素養得到提升。

“行為體驗”也對教師提出了更高的要求：教師要及時關注時代發展的新動向，吸收生活中鮮活素材，把它們及時地整理、融合到教學實踐中，將現實生活的信息不斷融入所學習的內容中，豐富學生的學習經歷和學習方式。

2.借“評價體系”關注學習歷程，落實地理學科核心素養

本研究綜合表現性評價和過程性評價的特點，通過確定導向地理核心素養提升的評價目標，細化在課程實施過程中的評價觀測點，設計“金山區海岸線為何會舊貌換新顏”之學生行為觀察評價表，在課程實施的若干個重要時間節點對學生進行自評、互評以及教師評價，使學生能在評價中及時發現不足，找出亮點，在學習的過程中進行積極的反思和總結，在縱向比較中發現自己的點滴變化，從而不斷前進。同時該評價也促進教師不斷改進教學方式和方法，檢查教學疏漏，促進教學相長，并在反思總結的過程中落實地理核心素養。