基于地理信息系統軟件的中學地理教學設計

袁明

《義務教育地理課程標準（2011年版）》指出，初中地理教學中要重視地理信息載體的運用，改進地理教學活動的形式，幫助學生掌握讀圖、析圖的方法，培養其從地理圖像中獲取地理信息、利用圖像說明地理問題的能力。地理圖像的獲取途徑并不局限于簡單的網絡搜索，教師還可借助專業的地理信息系統軟件如ArcGIS、圖新地球、Global Mapper等制作契合教學實際需求的各種專題地圖。本文以“等高線地形圖的判讀”一節為例，探索在教學設計、課堂教學中進行地理信息系統軟件與初中地理課堂深度融合的有效途徑。

一、教學內容與教學重難點

本節課的主要教學內容是：在等高線地形圖上，識別山峰、鞍部、山脊、山谷，判讀坡的陡緩，估算海拔與相對高度。

教學目標是：掌握等高線地形圖的繪制原理，會描述等高線地形圖的基本特征;能夠依據等高線地形圖的細節特征識別山體的基本地形部位，會計算任意兩點的相對高度;理解地形剖面圖的繪制原理，會使用地形剖面圖判斷地勢的變化趨勢;引導學生借助學案以小組為單位開展“云游九龍山”研學活動，通過開展合作學習完成知識構建，理解等高線地形圖在實際生產、生活中的用途。

教學重點是：等高線地形圖與地形剖面圖的繪制原理;掌握利用這兩種地圖判斷具體地形部位、地勢變化的具體方法。教學難點是：山脊與山谷的地形形態差異及其在等高線地形圖上的特征差異;地形剖面圖的繪制原理與具體應用;理解等高線的疏密和坡度陡緩之間的關系。

二、教學過程

（一）創設情境導入新課

上課伊始，教師播放介紹明魯荒王陵的航拍視頻：在我們的家鄉曲阜城南九龍山南麓有座明王陵，里面埋葬著一位19歲的少年，他是明太祖朱元璋第十子魯王朱檀。他信奉道教，為求長生不老，終日焚香誦經，燒煉“仙丹”，結果中毒身亡，僅活了19歲。朱元璋認為他的行為荒唐，所以謚封其為“荒王”。

陽春三月，學校計劃帶領大家去九龍山踏青游玩。為了確保活動的順利開展，我們先在地理課堂上“云游”一次九龍山。老師給大家準備了九龍山區域的等高線地形圖和3D地形模型圖（如圖1、圖2），你們能看懂這些抽象的地圖嗎？

【設計意圖】《義務教育地理課程標準（2022年版）》指出，教學中要多挖掘學生身邊的地理事物、地理現象、地理問題，使學生在學習的過程中有代入感，引發學習興趣和探究欲望。在本環節創設基于鄉土地理背景的教學情境，合理設疑，可調動學生的學習積極性，為后續的教學活動提供教學主線。

圖1和圖2采用Surfer軟件（一款強大的等值線、網格化和3D曲面圖形繪制軟件）繪制而成。首先，通過網絡獲取30 m分辨率DEM數據并進行預處理;然后，用Surfer軟件中的“新等值線圖”工具制作圖1，用“新3D曲面圖”工具制作圖2。

（二）等高線地形圖的原理與特征

以Global Mapper軟件為展示平臺，首先利用其“分析”工具生成起始海拔高度為60 m、等高距為15 m的等高線，然后在3D視圖下利用“淹沒模擬”工具演示等高線的繪制原理，引導學生觀察九龍山等高線地形圖，通過探究活動歸納總結等高線地形圖具有的同圖等距、同線等高、閉合曲線、密陡疏緩四個基本特征（如圖3至圖6）。

【設計意圖】本部分內容是等高線地形圖判讀與應用的基礎，較為抽象難懂。為了降低學生學習門檻，變抽象為具體，教師利用Global Mapper軟件加以直觀演示，幫助學生準確把握等高線的基本特征，也為后續的學習活動奠定了良好的基礎。

（三）地形部位的判讀

探究活動1：結合九龍山西側的亭山等高線地形圖與3D渲染圖（如圖7），歸納山峰的等高線特征，然后思考盆地的等高線有什么特征，自己嘗試畫一畫。

探究活動2：結合九龍山的局部等高線與3D渲染圖（如圖8），標出圖中兩座山峰、鞍部并估算其海拔高度;畫出圖中的山脊線和山谷線，歸納兩者的區別。

探究活動3：利用Global Mapper軟件繪制從A地到B地的地形剖面圖（如圖9），觀察剖面圖的起伏變化，首先說出從A到B的地勢變化，然后結合3D渲染圖說出該路線經過的地形部位，并在剖面圖的相應位置標出地形部位名稱。

【設計意圖】本部分內容是等高線地形圖判讀的難點。教學中，教師要結合立體的3D渲染圖，將等高線的3D地貌直觀地呈現給學生，先讓學生明確地形部位的名稱與位置，再歸納等高線的特點，從而降低學習難度，提高學習效率。

（四）等高線地形圖的應用

在這一環節，筆者以學案的形式提供給學生有關九龍山地區的背景材料：魯荒王陵背依九龍山，東有臥虎山，西有玉泉山，南與朱雀山遙遙相對，按古代“四神方位”定穴。下有白馬泉，為白馬河源頭。

對此，筆者設計了“云游九龍山”研學活動（見表1）：學生6～8人為一組，合理分配研學活動內容，小組內討論、協商解決研學問題，完成學案內容，并利用展臺投影展示本組的研學成果與研學心得。

【設計意圖】該部分教學內容為培養學生地理實踐力的重要環節。學生通過完成“云游九龍山”的虛擬研學活動，掌握從地圖中獲取地理信息、根據應用要求綜合分析以解決實際問題的能力。

（五）課堂鞏固練習

讀圖10所示的某區域等高線地形圖，完成1～2題。

1.對圖中地形部位的判斷，正確的是（???）。

A.①地是陡崖B.③地是鞍部

C.⑤地是山脊 D.⑥地是山谷

2.對圖中地理事物的判斷，正確的是（???）。

A.②地海拔高度一定是900 m

B.①地位于②地的正西方

C.④地河流流速比⑤地快

D.⑦地可能形成瀑布

【設計意圖】鞏固練習選擇了濟寧市2021年初中學業水平考試真題。教學中，教師先讓學生獨立思考、完成試題，然后給學生展示基于試題平面等高線生成的3D模型，讓學生說出做題的具體思路與得失。3D模型采用ArcGIS和Surfer軟件制作而成：首先利用ArcGIS軟件將平面等高線矢量化，再利用“地形轉柵格”工具對其柵格化處理，最后以Surfer軟件作為展示平臺加以展示。

三、教學反思

等高線地形圖的判讀歷來是初中地理教學的一個重難點，突破該重難點的關鍵是采用合適的教學手段去彌補學生空間想象能力不足的短板。在本教學設計中，筆者充分利用現代信息技術分別構建了基于真實地貌和等高線試題的3D地形模型來輔助教學，同時挖掘鄉土地理素材，將其融入地理課堂，讓學生感悟身邊的地理現象、地理規律，學習生活中有用的地理知識，從而提高學生的地理實踐力。完成以上教學后，教師還要努力創造條件，組織學生去九龍山開展戶外考察地理實踐活動，讓學生體驗“認知—實踐—深化認知”這一完整的地理實踐過程。

正文

（作者系山東省曲阜市杏壇中學地理教師，中小學二級教師）

責任編輯：孫建輝