ArcGIS Online在中學地理項目式學習中的應用探索

張弦清

一、項目式學習

項目式學習（PBL）是圍繞一個驅動性問題展開的全新教學模式，學生們自主進行分組、討論、交流、展示等學習。在知識加速生產的時代，大量知識可以通過網絡直接找到答案，教師有責任幫助學生批判性地評估各類信息，開展超越課本知識本身的學習。PBL也是一種有益且有效的教學方法，它能提高學習質量，培養學生創新能力，提高信息技能、職業技能等。

地理新課程改革強調學習“生活中的地理”，解決現實復雜情境中的問題，而PBL的基本理念就是解決生活中實際的問題，地理學科綜合性強的特點與項目式學習的跨學科特點也十分符合，兩者結合能夠促進學生地理學科的學習和綜合能力的培養。在項目式學習中，一切都圍繞著學生展開，所有選擇和決定都與學生需求有關，是以學生為中心的學習。中學開展地理項目式學習不僅可以學習地理知識，獲得地理分析的技能，還可以激發學生的學習樂趣和老師的教學樂趣。

二、ArcGIS Online與地理項目式學習

我們正處在一個信息化的時代，信息技術的變革正在影響教育領域。在地理教育領域，2017年版《普通高中地理課程標準》提出要深化信息技術應用，一線教師也越來越多地將地理信息技術融入教學的各個方面，如利用谷歌地球識別地形地貌、利用ArcGIS軟件分析地質災害破壞程度及感受城市化進程等［1］。學習與運用地理信息技術有利于培養學生的地理思維，更好地理解地理知識及解決實際問題，是中學地理課堂的有益補充。

國外及中國港澳臺地區將地理信息技術融入中學地理教學的理論研究和實踐起步早，因此體系較完善。中國大陸地區學者對于地理信息技術應用于中學地理教學的研究較多，但實際應用時存在諸多問題。部分中學開設地理信息技術選修課，課程模式局限于教師介紹概念和原理，對操作進行分步指導，學生根據操作手冊逐步操作，但學生很難在沒有詳細指導的情況下執行相同或類似的問題。整個學習過程中，學生被動地接受知識和技能，真正主動思考的機會較少，沒有達到預期培養地理思維和提升綜合能力的目標。另外，軟件使用成本較高、軟件安裝及漢化繁瑣、數據獲取途徑有限、數據分析操作復雜等問題成為地理信息技術運用于中學地理課堂的阻礙。ArcGIS Online在保證傳統GIS軟件制圖功能的基礎上，又包含豐富的基礎數據、簡潔的操作界面和便捷的數據分享方式等，使其更適合中學生，是學校加快地理信息系統實施的關鍵，能夠提高學生的空間思維，激發學習興趣。

地理信息系統的主要功能是存儲和分析數據，鼓勵學生和教師在課堂上以項目的形式處理現實生活中的問題，因此，地理信息系統能夠集成到項目式學習中。ArcGIS Online是一套支持地理項目式學習進行的嵌入式技能，學生不再孤立地學習技術，而是根據項目需要進行自主學習和探索。地圖是呈現地理信息的重要載體，通過ArcGIS Online制作各類地圖，能夠更好地展示成果。地理是一門綜合性很強的學科，通過ArcGIS Online圖層疊加，能夠培養學生綜合各要素分析地理現象的能力。綜上所述，將ArcGIS Online引入地理項目式學習中獲得知識的同時，也可以反過來掌握新技術，特別是掌握學習新技術的方法，實現知識與技能的共同提升［2-4］。

三、ArcGIS Online在地理項目式學習中的應用實踐

1.準備階段

地理項目式學習需要借助大量的地圖和數據作支撐。教師在項目式學習中的角色是引導者，因此，教師可借助ArcGIS Online創設項目情境，充分展示圖文資料，激發學生好奇心，讓學生自主發現問題，產生探索的動力。ArcGIS Online中包含了三種資源：底圖、街道和地形等在線數據；各個GIS團體、社區共享的專題內容和數據；個人用戶發布、托管、上傳的地圖數據。當學生們在課堂中討論各類資料時，教師可以幫助學生將這些資源與課本中已有的主題和概念聯系起來。

例如，加州帕薩迪納市政府在ArcGIS Online平臺公開發布了城市各類交通事故的發生時間、地點、原因及傷亡情況（圖1）。這是具體真實的情境，提供了最新實時的數據，擁有清晰簡潔的界面。教師在第一課時，可提供給學生該數據資源和故事背景，引導學生回憶課堂學習的內容，學生從已有的知識出發，通過各種途徑獲取相關信息，思考發現自己想要探究的問題，并在小組內討論項目主題。

2.實施階段

地理項目式學習學生是主體，但部分學生受常規學習方式的約束，不習慣項目式學習，易出現散漫的情況。在實施階段，教師應充分發揮引導作用，積極調動學生的積極性，引導學生進行選題和解決問題。

選題分為兩種形式——教師定題或學生自主定題。兩種方式都應注意以下兩點：①正式開始項目之前，充分挖掘ArcGIS Online已有的基礎資源，在其基礎上進行數據處理與分析，必要時進行實際數據調查，充分分析可行性。教師可針對學生確定的選題，先行探索，才能在學生討論時給出恰當的指導，對于不可行的項目可以以問題的形式引導學生自行發現，避免項目開始階段打擊學生探索積極性。②選擇的題目要具有一定的難度。一方面，要適合課程總時長；另一方面，要能夠通過項目學習地理知識和提升能力。除以上兩點外，教師定題時，在學生知識和能力培養的基礎上，應充分評估題目的驅動性，即能否讓學生產生好奇心，讓學生產生認知和探索的需求。學生自主定題時，教師應充分引導，當學生無選題方向時，應引導學生關注日常中的現象，激發學生興趣點；當學生題目過于簡單或困難時，應引導學生小組討論，修正題目。如通過帕薩迪納市的交通事故地圖，教師可以引導學生思考“這么多交通事故，哪些與我們息息相關？”學生聯系生活，發現經常有小學附近發生交通事故的報道，自然產生探究事實情況的興趣，將項目選題定為“通往學校的安全道路”。

解決問題時，先制定項目方案，再以ArcGIS Online平臺為基礎，根據項目進行中的需求自主探索ArcGIS Online平臺，進行數據獲取、處理與分析，有任何技術問題，學生需要查找平臺提供的指導手冊，根據數據分析和圖像處理的需求學習技能。在操作環節，學生會遇到很多難題，整個項目重復“遇到問題—尋求解決途徑—嘗試解決—解決問題”的環節，最終實現目標?？紤]到提出問題的開放性，有效的小組合作與管理是項目順利完成的必要條件。學生需要有效地與他人溝通，考慮小組中其他人的意見，理解其他人的看法觀點，積極傾聽、討論和分享想法與經驗。

教師可以在ArcGIS Online平臺建設班級群組，充分利用其開源功能，讓各小組將作品進度實時發布在班級群組中，教師掌握學生項目進度，觀察問題，做出必要反饋。

3.展示階段

地理項目式學習鼓勵學生進行多樣性的成果展示，但建議學生以ArcGIS Online為基礎進行展示。如利用單值專題圖展示某城市土地利用類型；利用分段專題圖展示某省降雨量分布；利用統計專題圖展示中國各地區農業人口比例；利用多張專題圖進行對比分析等。對于以地理信息技術為基礎的項目式學習，項目分析過程常與地理數據和圖像處理過程相一致，學生可以專題圖為基礎，輔助其他資料，講述項目的選題、實施過程及結果等，進行成果匯報。

展示平臺除專題圖外，還可通過Story Map進行項目展示，Story Map是ArcGIS Online上建立互動式Web地圖的應用程式之一，可以將地圖、文本、圖像等多媒體內容相結合，用地圖講述故事，代替傳統的幻燈片放映展示形式，用更具地理特色的方式進行展示（圖2）。

展示形式除課堂展示外，還可將成果發布在ArcGIS Online平臺上，供全球用戶觀看，由此形成基礎信息來源于網絡，分析成果又分享到網絡的互動形式。學生探索的部分項目成果可以給有關部門或群體提出建議。如“通往學校的安全道路”項目式學習中，分析數據并制圖得出通往學校的安全路段和危險路段。對于最危險的學區，將交通事故原因進行歸類、實地觀察、調研等，向當地政府提出建議，如對高風險學區的車輛限速、增加高風險區域的紅綠燈和人行橫道數量等。通過這些活動，學生們認識到地理研究對社會的重要性，認識到利用地理信息系統可以解決社會問題。

4.評價階段

項目式學習的評價具有主體多元性和方式多維性等特征。評價主體可包括自我評價、小組內部互評、各小組互評、教師評價、家長評價等。評價形式可使用評語、等級賦分、過程記錄表、測試卷等。

項目進行過程中，教師可以建立項目小組、班級和學校群組，根據各小組提交在群組的項目了解進展，觀察并分析存在的問題，實時給予線上和線下反饋，實現過程性評價。項目完成后，除教師評價和學生自評、互評外，還可邀請社會公眾進行評價。同時，可分享到互聯網平臺或發送給項目相關的專家、組織等，獲得來自多方的評價。如“通往學校的安全道路”項目式學習中，學生可以收到來自城市居民的評論，不用實地調查，便可以獲取最新數據和反饋。

5.完善階段

在獲得多方評價之后，學生可對項目進行反思和完善。學生的反思水平受環境影響明顯，常規教學中學生的反思主要來自自我反思、教師及家長督促。在ArcGIS Online進行地理項目式學習時，學生收到來自多方的實時反饋，教師再加以引導和鼓勵，如此以往，可以強化學生的反思意識與反思能力。ArcGIS Online屬于線上平臺，數據儲存于云端，學生對于項目的修改和完善可以隨時隨地進行，完善后的項目依然可以分享到平臺，繼續收到來自多方的反饋。學生需要分析多方來源的信息，提取有所幫助的建議，有理有據地回應不認可的評價，實現項目的逐步完善。

四、結語

項目式學習把“問題”放在了中心位置，強調學生的自主性，尊重學生的探索興趣，把課堂中的知識看成是底線而不是天花板，鼓勵學生成為“終身學習者”，在解決問題的過程中鞏固已有知識，學習新的知識與技能。傳統地理課堂通常分章節教學，如區位、交通和城市形態等知識分別存在于不同章節，但現實生活不是整齊地劃分成離散的章節，而是復雜的有機體。地理學科通過項目式學習能夠使學生探索主題之間的相互聯系，提出更深的觀點，得到更清晰的理解并有效運用知識。

本文提出將ArcGIS Online嵌入到PBL框架的課程設計理念，學生可以進行地理數據及圖像處理與分析，為地理項目式學習提供了很好的平臺。ArcGIS Online界面操作相對簡單，網站上已有的基礎數據和圖像充足，中學生可操作性高，因此可以培養空間思維，同時自主探索的過程激發學習興趣。開源平臺帶來的海量信息、多元評價途徑等都符合項目式學習的理念，將其應用于中學地理項目式學習準備、實施、展示、評價、完善五個環節中，能夠培養學生解決現實情境中復雜問題的能力，有效建立學生之間、學生與教師及社會公眾之間的聯系。

參考文獻：

［1］ 衛建文，涂杰楠.遙感技術與GIS在中學地理教學中的應用研究［J］.教學與管理，2019（21）：110-112.

［2］ 袁文容.基于GIS技術開展項目式學習探析——以初中鄉土地理實踐活動為例［J］.地理教育，2023（S2）：89-92.

［3］ 黃向標，高福平，施純林等.基于項目式學習的高中多學科融合研學活動設計——以“觀紅磚古厝，品傳統文化”主題研學為例［J］.地理教育，2022（11）：66-70.

［4］ 李梁輝.基于項目式學習的地理實踐力培養探索——以“校園植被調”為例［J］.地理教育，2022（6）：54-57.