基于大數(shù)據(jù)可視化視角的地理教學(xué)探索

童燕

摘 要：信息技術(shù)的發(fā)展使得大數(shù)據(jù)在高中地理教學(xué)中的運(yùn)用愈加廣泛。教學(xué)實(shí)踐表明：大數(shù)據(jù)可視化對(duì)高中地理教學(xué)的課前預(yù)習(xí)摸底、學(xué)情把握，課堂高效教學(xué)，課后延伸探究、提升學(xué)科素養(yǎng)等起到了很強(qiáng)的輔助作用。大數(shù)據(jù)可視化在助力高中地理教學(xué)的同時(shí)也對(duì)一線教師提出了新的挑戰(zhàn)，教師只有將大數(shù)據(jù)技術(shù)與實(shí)際教學(xué)相結(jié)合才能使其真正助力地理教學(xué)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);可視化;地理教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.55? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? 文章編號(hào)：1005-5207（2022）03-0059-04

隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)體系的日趨成熟，大數(shù)據(jù)技術(shù)已廣泛應(yīng)用到各行業(yè)領(lǐng)域，如教育行業(yè)。2019年末的疫情使得大數(shù)據(jù)技術(shù)在教育行業(yè)快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)課程、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)讓一線教師更直觀地感受到了大數(shù)據(jù)技術(shù)的輔助教學(xué)功能。與此同時(shí)，地理學(xué)科在大數(shù)據(jù)的影響下也發(fā)生了深刻變革[1]，利用大數(shù)據(jù)輔助地理教學(xué)已成為一種學(xué)科教學(xué)趨勢。

常見的大數(shù)據(jù)可視化工具有線上可視化平臺(tái)（如百度遷徙平臺(tái)、百度熱力圖等可直接在原有平臺(tái)上進(jìn)行可視化操作）和線下可視化工具（如Excel可視化表達(dá)、Google Earth可視化表達(dá)等，將有關(guān)數(shù)據(jù)導(dǎo)入進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)）。[2]大數(shù)據(jù)可視化對(duì)高中地理課堂的課前預(yù)習(xí)摸底、課堂教學(xué)融合、課后延伸探究起到了很強(qiáng)的輔助作用，從而提高了教學(xué)效率，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣并提升學(xué)習(xí)能力。

一、課前預(yù)習(xí)摸底， 精準(zhǔn)了解學(xué)情

傳統(tǒng)的教學(xué)模式將教師的“教”與學(xué)生的“學(xué)”禁錮在課堂有限的40或45分鐘里，不僅限制了學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，還不利于教師了解學(xué)情。教師了解學(xué)生的最主要方式是通過課堂反饋、課后練習(xí)以及考試成績，而僅通過課堂教學(xué)實(shí)施了解學(xué)生實(shí)際情況不利于課堂的高效教學(xué)，因課堂教學(xué)效率有賴教師的臨場應(yīng)變能力與積累的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)。雖然教師也會(huì)布置課堂預(yù)習(xí)作業(yè)，但課堂時(shí)間受限于學(xué)生個(gè)體差異導(dǎo)致教師很難進(jìn)行預(yù)習(xí)摸底，純粹看學(xué)生的自主能力和自覺性。受限于教學(xué)環(huán)境，教師對(duì)于預(yù)習(xí)情況往往也缺乏統(tǒng)計(jì)，只是在其心中有大概印象，事倍功半。大數(shù)據(jù)教學(xué)是一種意識(shí)，更是一種思維方式，可以改變教學(xué)生態(tài)。[3]大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)讓信息的傳遞更加便捷高效，讓教師可以更全面地掌握學(xué)生的實(shí)際情況。

教師可通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)云平臺(tái)發(fā)布課前預(yù)習(xí)任務(wù)，利用平臺(tái)便捷、高效的優(yōu)勢對(duì)學(xué)生預(yù)習(xí)答題情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過數(shù)據(jù)可視化準(zhǔn)確掌握學(xué)生的課前預(yù)習(xí)狀況（預(yù)習(xí)提交情況、預(yù)習(xí)成績分布等）;接收學(xué)生預(yù)習(xí)過程中的反饋信息;輔助教師精準(zhǔn)了解學(xué)生實(shí)際情況，為課堂重難點(diǎn)的順利展開奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)（圖1）。大數(shù)據(jù)可視化技術(shù)還可擴(kuò)大樣本數(shù)據(jù)，將行政班的課前預(yù)習(xí)情況擴(kuò)大至自己的所有教學(xué)班，乃至整個(gè)年級(jí)。對(duì)比分析為優(yōu)化調(diào)整各班的具體課堂教學(xué)計(jì)劃提供有力依據(jù)，從而保障課堂教學(xué)工作順利開展，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)因材施教。對(duì)于個(gè)體，大數(shù)據(jù)可視化還可尋找不同學(xué)生的預(yù)習(xí)薄弱點(diǎn)，教師課堂可展開個(gè)性化提問，提升教學(xué)的針對(duì)性和有效性。

課前預(yù)習(xí)數(shù)據(jù)可視化工具往往為線上可視化平臺(tái)。現(xiàn)今，平臺(tái)選擇多樣，操作簡單高效，如學(xué)科網(wǎng)、課后網(wǎng)、釘釘?shù)?，但?duì)學(xué)校硬件設(shè)施及學(xué)生學(xué)習(xí)設(shè)備配套要求較高。

二、課堂教學(xué)融合，提升教學(xué)效率

數(shù)據(jù)圖像比簡單數(shù)據(jù)羅列更引人注目。由于學(xué)科的自身特點(diǎn)，高中地理教學(xué)在課堂中往往會(huì)借助案例教學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。對(duì)于數(shù)據(jù)化案例，數(shù)字的直接呈現(xiàn)很難引起大部分學(xué)生的注意力。在表現(xiàn)地理要素間的相互關(guān)系、地理事物的空間分布、地理現(xiàn)象的演變過程等方面，地理圖像具有顯著優(yōu)勢。[4]通過大數(shù)據(jù)可視化將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)圖，甚至三維地圖，可以讓學(xué)生更直觀地感受到數(shù)據(jù)所要表達(dá)的信息。通過數(shù)據(jù)資源設(shè)計(jì)地理教學(xué)過程也有利于教師操作實(shí)施、輔助課堂教學(xué)、提高教學(xué)效率。[5]如湘教版高中地理“人口遷移”中，以“疫情與人口遷移”為案例進(jìn)行教學(xué)，完成“理解人口遷移的方向和影響因素”教學(xué)目標(biāo)。

材料：“九省通衢”的武漢經(jīng)濟(jì)崛起迅速，2019年中國各大城市流動(dòng)人口數(shù)量排名中武漢位居第15名。據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒顯示，“凈流入人口從2009年的74.45萬增至2015年的230萬，至2019年常住流動(dòng)人口數(shù)量達(dá)287萬人?！蔽錆h作為人口流入地區(qū)，流入人口中省內(nèi)其他地區(qū)占較高比重，省外流入人口主要來自河南和湖南等。研究發(fā)現(xiàn)疫情早期國內(nèi)病例數(shù)與湖北人口流出量的相關(guān)系數(shù)為0.821，與湖北病例相關(guān)系數(shù)達(dá)0.991 8。[6]

傳統(tǒng)的課堂教學(xué)處理往往是通過材料展示，教師引導(dǎo)學(xué)生得出答案（武漢地理位置優(yōu)越、交通便利、經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速、城市吸引力大。春節(jié)返鄉(xiāng)是這次疫情大規(guī)模傳播的重要影響因素），教師以講授式或啟發(fā)式教學(xué)為主，缺乏對(duì)學(xué)生地理實(shí)踐力和區(qū)域認(rèn)知等核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。文字材料的呈現(xiàn)對(duì)于活躍課堂氛圍的作用不大，很難給學(xué)生視覺沖擊，難以讓學(xué)生思考分析，層層深入。

若運(yùn)用基于大數(shù)據(jù)可視化的課堂教學(xué)處理，則能取得較好的教學(xué)效果，具體操作流程如下：第一步，以大數(shù)據(jù)可視化為手段創(chuàng)設(shè)真實(shí)情境，給予學(xué)生充分的思考探究空間。第二步，發(fā)現(xiàn)并提出問題，引導(dǎo)學(xué)生從情境的現(xiàn)實(shí)問題中挖掘出可探究的教學(xué)問題。第三步，問題生成后，引導(dǎo)學(xué)生合作探究，尋找解決問題的方法。第四步，師生對(duì)活動(dòng)進(jìn)行歸納總結(jié)，提出意見和建議。

【情境創(chuàng)設(shè)】在上述文字材料的基礎(chǔ)上，基于大數(shù)據(jù)可視化處理后得出武漢2020年1月22日遷出主要目的地示意圖（數(shù)據(jù)來源：百度遷徙，圖略）與截至2020年1月27日全國疫情空間分布圖（顯示各省區(qū)疫情等級(jí)分布，其中浙江、廣東、河南、湖南、重慶等地疫情人數(shù)超100人，圖略）。

【提出問題】引導(dǎo)學(xué)生閱讀文字材料和圖像信息，提出自己想探究的1～2個(gè)問題，教師在廣泛收集學(xué)生提出的問題的基礎(chǔ)上，確認(rèn)與本節(jié)課教學(xué)主題相吻合的2個(gè)問題：①分析武漢疫情快速傳播至全國各地的原因。②與武漢不相鄰的浙江和廣東為什么疫情會(huì)如此嚴(yán)重？

【問題探究】關(guān)聯(lián)問題探究，逐一突破。問題1：兩圖對(duì)比，再輔以全國交通網(wǎng)圖，引導(dǎo)學(xué)生小組合作探究，形成文字描述，組內(nèi)達(dá)成共識(shí)并派代表發(fā)言陳述，分享探究成果?；顒?dòng)過程中教師要引導(dǎo)學(xué)生區(qū)分人口遷移與人口流動(dòng)。我國春運(yùn)期間相當(dāng)部分人口流動(dòng)與人口遷移有關(guān)。問題2：深入探究分析與武漢不相鄰的浙江和廣東為何疫情會(huì)如此嚴(yán)重（輔以武漢作為新一線城市，與一線城市和其他新一線城市的經(jīng)濟(jì)互動(dòng)往來資料），進(jìn)而引出影響人口遷移的因素與人口遷移的方向，延伸問題為人口遷移的時(shí)空特點(diǎn)，得出活動(dòng)結(jié)論。

【歸納提升】對(duì)活動(dòng)進(jìn)行歸納總結(jié)。這次疫情大規(guī)模傳播的重要影響因素是春節(jié)返鄉(xiāng)。具體而言，可分為以下四點(diǎn)：①周邊省份務(wù)工流——武漢是華中地區(qū)最大的城市，對(duì)周邊省份輻射力強(qiáng);②大學(xué)生——武漢是華中地區(qū)的科教中心;③商務(wù)客——武漢交通便利，是商貿(mào)物流發(fā)達(dá)的工商業(yè)城市;④旅客（武漢出游、武漢中轉(zhuǎn)）等。區(qū)分人口遷移與人口流動(dòng)。深入分析與武漢不相鄰的浙江和廣東疫情如此嚴(yán)重的主要原因與商務(wù)客（浙商、粵商）密切相關(guān)，得出影響人口遷移的因素中，起主導(dǎo)作用的往往是經(jīng)濟(jì)因素。進(jìn)一步歸納引出人口遷移的主要因素：自然因素（氣候、土壤、水、礦產(chǎn)資源）、人文因素（經(jīng)濟(jì)、政治、軍事、文化等）。在特定的時(shí)空，任何一種因素都有可能占主導(dǎo)。通過對(duì)兩個(gè)問題的探究學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)地理思維及地理過程的發(fā)生和發(fā)展有了進(jìn)一步體驗(yàn)。學(xué)生能夠描述人口遷移的時(shí)空特點(diǎn)及其影響因素。

上述教學(xué)活動(dòng)，通過大數(shù)據(jù)可視化的技術(shù)處理，讓武漢地理位置、人口遷移、疫情分布等信息，直觀地展示在學(xué)生面前，學(xué)生可直接從大數(shù)據(jù)可視化圖中獲取關(guān)鍵信息，并將枯燥的陳述性知識(shí)轉(zhuǎn)換為有趣的地理問題，培養(yǎng)了學(xué)生獲取地理信息和主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力并激發(fā)其學(xué)習(xí)興趣，符合《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》提出的地理核心素養(yǎng)要求。

三、課后延伸探究，提升學(xué)科素養(yǎng)

地理課堂實(shí)例往往是全國乃至世界的典型案例，學(xué)生學(xué)習(xí)相應(yīng)知識(shí)之后可對(duì)身邊的事物加以佐證或預(yù)測。大數(shù)據(jù)可視化可幫助學(xué)生探究身邊的地理現(xiàn)象，切實(shí)增強(qiáng)學(xué)生的地理實(shí)踐力和區(qū)域認(rèn)知等學(xué)科素養(yǎng)。如學(xué)習(xí)了“疫情與人口遷移”之后，教師為學(xué)生提供全國各省市“疫情小區(qū)”分布情況相關(guān)數(shù)據(jù)，供學(xué)生學(xué)習(xí)處理。全國各省市“疫情小區(qū)”分布數(shù)據(jù)來源于騰訊看點(diǎn)“疫情小區(qū)”查詢平臺(tái)，通過“八爪魚”（一款網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)采集小軟件）爬取，截至2020年2月10日共7 900條（圖2）。

大數(shù)據(jù)可視化可選擇帶有地圖圖表的可視化軟件（如BDP），將經(jīng)緯網(wǎng)填充到相關(guān)地圖中即可，也可啟動(dòng)常用軟件Excel的三維地圖可視化插件（2016以上版本開始運(yùn)行）進(jìn)行可視化處理。這里以Excel三維地圖可視化為例，介紹疫情小區(qū)大數(shù)據(jù)可視化表達(dá)。

1.啟動(dòng)Excel三維地圖可視化插件

首次使用需手動(dòng)開啟。點(diǎn)擊“文件”→“選項(xiàng)”，在窗口處點(diǎn)擊“加載項(xiàng)”，選擇“com加載項(xiàng)”，勾選“Microsoft Power Map for Excel”選項(xiàng)即可。

2.創(chuàng)建三維地圖與添加數(shù)據(jù)

點(diǎn)擊“插入”→“三維地圖”→“打開三維地圖”。選擇數(shù)據(jù)表格中所有需要進(jìn)行可視化處理的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊“插入”→“三維地圖”→“將選定數(shù)據(jù)添加到三維地圖”。

3.可視化疫情小區(qū)數(shù)據(jù)

將數(shù)據(jù)添加到三維地圖后默認(rèn)的是柱狀圖顯示，可以手動(dòng)更改其他顯示方式進(jìn)行多種方式的可視化處理，如氣泡圖、熱力圖等?？梢暬幚碇悬c(diǎn)擊頂部的“平面地圖”標(biāo)簽還可實(shí)現(xiàn)平面地圖與三維地圖之間的相互轉(zhuǎn)換，以及通過“二維圖表”按鈕，顯示二維圖表與三維地圖的疊加效果等（圖3）。對(duì)于自己所需的圖表和操作過程可通過捕獲屏幕和創(chuàng)建視頻進(jìn)行保存分享。

Excel是最常見的軟件之一，技術(shù)門檻較低，僅需要提供各疫情小區(qū)的經(jīng)緯度等信息，Excel三維地圖就可將上千條數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為可視化的專題地圖，學(xué)生通過簡單學(xué)習(xí)即可掌握。疫情小區(qū)數(shù)據(jù)可視化處理操作與百度疫情實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)可進(jìn)行對(duì)比檢驗(yàn)。通過課后實(shí)踐操作可讓學(xué)生檢驗(yàn)結(jié)果，提高學(xué)生分析實(shí)際地理現(xiàn)象的能力，進(jìn)一步提升地理思維，增強(qiáng)地理實(shí)踐力。

四、問題與挑戰(zhàn)

大數(shù)據(jù)可視化助力高中地理教學(xué)可體現(xiàn)在課堂的各方面。課前，可幫助教師對(duì)學(xué)生的實(shí)際情況有更全面、準(zhǔn)確的了解。課中，可幫助教師有的放矢地將課堂還于學(xué)生，培養(yǎng)其地理學(xué)習(xí)能力。課后，可幫助學(xué)生延伸拓展，激發(fā)其地理學(xué)習(xí)興趣。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，越來越多的數(shù)據(jù)被挖掘和利用，大數(shù)據(jù)技術(shù)為地理教學(xué)添上了翅膀，但同時(shí)也帶來了挑戰(zhàn)。

大數(shù)據(jù)技術(shù)在地理教學(xué)應(yīng)用中存在一些問題。第一，數(shù)據(jù)獲取不易，信息大爆炸時(shí)代，數(shù)據(jù)之大、類別之多，讓人眼花繚亂，如何在數(shù)據(jù)大海中篩選出自己的教學(xué)所需，非?？简?yàn)教師的數(shù)據(jù)敏感性。數(shù)據(jù)即信息，信息即商機(jī)，這導(dǎo)致了數(shù)據(jù)共享和數(shù)據(jù)爬取的難度。第二，對(duì)獲取數(shù)據(jù)的科學(xué)性難以驗(yàn)證?，F(xiàn)今，各類平臺(tái)都在獲取所需數(shù)據(jù)，教師主要從文獻(xiàn)資料和網(wǎng)絡(luò)爬取獲得與教學(xué)相關(guān)的數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)（尤其是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)）的準(zhǔn)確度無法保證。第三，大數(shù)據(jù)的處理比較復(fù)雜。從數(shù)據(jù)到所需的可視化圖，處理軟件和方式多種多樣，要求教師學(xué)會(huì)利用數(shù)據(jù)資源，掌握一定數(shù)據(jù)處理軟件與數(shù)據(jù)處理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的操作技能，變數(shù)據(jù)為教學(xué)工具。第四，數(shù)據(jù)的更新速度快。信息時(shí)代數(shù)據(jù)日新月異，尤其對(duì)于時(shí)事地理等方面，要求教師不斷更新數(shù)據(jù)庫。第五，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)對(duì)學(xué)校硬件設(shè)施和學(xué)生的學(xué)習(xí)設(shè)備配備有一定要求，教學(xué)成本較高。在網(wǎng)絡(luò)處理數(shù)據(jù)與分析過程中，無法保證學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、控制學(xué)生使用網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間以及避免學(xué)生借機(jī)上網(wǎng)等情況出現(xiàn)。

因此，在大數(shù)據(jù)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，一線教師應(yīng)具備數(shù)據(jù)意識(shí)和數(shù)據(jù)洞察能力，利用各種數(shù)據(jù)提升自己的教學(xué)能力。盡可能從文獻(xiàn)資料和政府網(wǎng)站等公信力較大的平臺(tái)獲取數(shù)據(jù)信息，保證其可靠性。在教學(xué)的同時(shí)，教師要不斷提高自身的信息技術(shù)素養(yǎng)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢。但教師應(yīng)清醒地認(rèn)識(shí)到，課堂教學(xué)取決于教師自身，轉(zhuǎn)變課堂教學(xué)指的是轉(zhuǎn)變教師的教學(xué)思想，而不是單純地使用大數(shù)據(jù)技術(shù)。大數(shù)據(jù)技術(shù)是工具和手段，教師只有將技術(shù)與自身教學(xué)實(shí)踐結(jié)合才能真正助力課堂教學(xué)，提高課堂效率，提升學(xué)生能力。

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