谷歌地球在初中地理教學中應用影響

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谷歌地球（GoogleEarth）與地理信息系統、網絡、虛擬現實等高新技術密切相關，自2005年問世之后，便受到國內外廣大地理教育工作者的青睞，成為初中地理課堂教學的一個常見工具。2018年4月，教育部印發《教育信息化2.0行動計劃》，提出2.0時代的教育信息化要實現信息技術與教學實踐之間的深度融合[1]。本文以“認識經緯網”為例，介紹初中地理教學中谷歌地球從簡單應用到與教學內容深度融合的轉變過程。

一、第一次教學設計：簡單應用谷歌地球輔助教學

2008年5月12日14時28分4秒，我國四川汶川發生了震級為8.0級的特大地震，震中位于四川省汶川縣（104°E，31°N）。此次地震共造成十幾萬人傷亡，是新中國成立以來破壞性最強的地震之一。那么，教師如何引導學生找到此次地震的震中位置呢？筆者設計了活動一：認識經緯網。常規教學活動中，教師會拿出地球儀，讓學生小組合作，完成下列活動：①在地球儀上用紅色記號筆描畫出0°、10°、20°、30°和90°緯線；②在地球儀上用藍色記號筆描畫出0°、10°、20°、30°和180°經線；③根據以上實驗活動，請將表1填寫完整；④觀察地球儀，指出可以在地球儀上劃分出多少條緯線和經線；⑤南北半球和東西半球的分界線分別是什么，請說出依據；⑥在地球儀上找出汶川地震震中的大致位置并貼上標簽。隨著谷歌地球在地理教學中的運用，筆者教學“認識經緯網”知識時逐漸將其引入課堂，主要體現在認識經緯網圖層、經緯線特征、半球劃分界線上。首先，認識經緯網圖層（如圖1）。打開谷歌地球后，呈現在學生眼前的只是一個高度仿真的三維數字地球，沒有經緯網和地軸，這也是地球在宇宙中的真實狀態（如圖1a），可以讓學生觀察到我們生活的地球表面是沒有縱橫交錯的經緯網格的。為了確定地球表面上的準確位置，人們才設計出了度數按規律分布的經線和緯線。在谷歌地球中，通過“視圖”菜單下的“網格”工具即可打開經緯網圖層。其次，認識經緯線特征。借助地球儀完成活動一中的第①和第②題后，教師可借助學生描畫之后的地球儀，并利用谷歌地球中的經緯網格，共同探究經緯線和經緯度的分布特征，最后完成表1。例如，在圖1b中發現，A是最長的緯線，緯度為0°，即赤道。從赤道向南北兩極，緯線的度數越來越大（直到90°），長度越來越短（直到南北極點長度為零）。此外，緯線B和C長度相等且沿赤道對稱分布，空間關系為相互平行。當切換到圖1c以極地為中心的視角后，可發現所有的緯線為圓形，如北極圈D。同樣，利用谷歌地球的網格圖層，也可總結出經線和經度的分布特征。最后，認識半球劃分界線。赤道是南北半球的劃分界線，無論從緯度和緯線的分布規律，還是從南北半球的體積大小，赤道都是劃分南北半球的唯一選擇。東西半球的劃分可以有多種選擇，如從經度的分布規律來看，本初子午線（0°經線）與逆本初子午線（180°經線）組成的經線圈可以將地球劃分為東西半球，但是如此劃分就將許多國家人為地一分為二了。那么，利用谷歌地球，打開圖層數據庫中的“邊界和地名”圖層，就可以直觀地證實本初子午線E經過了許多國家，放大數字地球時，還可找到準確的國家名稱和本初子午線穿越的準確位置（如圖1d）。雖然谷歌地球在經緯線的教學中具有獨特的使用價值，是傳統教具地球儀的重要補充，但在上述教學過程中還有如下缺陷：①谷歌地球中的N、S、E和W均出現在度數之前（如N35°），其書寫格式與教材中的書寫規范產生沖突；②谷歌地球中的南北回歸線和南北極圈都是用黃色實線來顯示的，這與赤道、本初子午線和180°經線一模一樣，也與教材中用虛線表示回歸線和極圈的做法不一致；③經緯網是一個整體，雖然放大和縮小數字地球時經緯網均會隨之改變，但是無法單獨顯示某條（些）特殊的經線和緯線，這就降低了教學的精準性；④谷歌地球的應用僅僅指向具體的教學問題，缺乏問題的情境性、趣味性和實用性。

二、第二次教學設計：實現谷歌地球與教學內容的深度融合

（一）制作數據庫文件

谷歌地球與初中地理教學的深度融合應用，往往需要建設與教學主題相關的數據庫。這些數據往往源自以下幾個方面：①谷歌地球內嵌的圖層數據，如經緯網、3D建筑和道路等圖層數據；②通過谷歌地球工具欄可以創建簡單的地理圖層數據，如點、線、面等圖層；③運用其他GIS軟件編輯和輸出的KML圖層數據，如我國主要的河流圖層。在“認識經緯網”教學主題數據庫中，主要包括屏幕貼圖、特殊經緯線、文字說明等圖層數據。

（二）顯示教學主題

利用谷歌地球進行地理教學時，為了突出教學主題，往往要利用屏幕貼圖標簽（顯示效果如圖2三維數字地球左上角）。屏幕貼圖標簽的主要功能是無論三維數字地球如何移動、縮放和視角調整，屏幕貼圖圖像的位置和大小等均不改變[2]。

（三）添加文字說明

為了促進學生理解，教師還要在谷歌地球中添加必要的文字說明。例如，學習經緯網時，學生還不太了解海陸分布和大洲大洋等知識，因此，教師需要添加一些文字說明，為學生提供必要的教學支持，幫助學生進行空間定位，提高教學的精準性。在谷歌地球中，添加文字說明的常用方法是利用“添加圖像疊加層”工具將文字圖層疊加進數字地球。

（四）添加符號說明

點、線、面等地理符號也可幫助學生進行空間定位。例如，活動一的第④小題，如果僅僅觀察某個地球儀本身，那么經線和緯線的數量肯定是有限的。為了促進學生對經緯線數量的正確認識，可以利用谷歌地球進行如下探究活動。首先，請學生觀察圖3a紅色方框里經線和緯線的數量，然后將該區域放大（如圖3b），再觀察經線和緯線的數量，觀察中間方框里有多少條經線和緯線。依次類推，再放大，再觀察（如圖3c、3d），最后學生會發現經度和緯度的單位“度”，可以劃分為“分”，然后繼續劃分為“秒”。經過此過程，可知經緯線的數量是無限的。這里的紅色邊框就起到聚焦和定位的作用，通過工具欄中的添加多邊形工具即可繪制出來。如果要繪制準確有規則的地理區域，則需要修改KML代碼中的經緯度參數。

（五）繪制特殊的經線和緯線

活動一的第③題是分別探究經線和緯線的形狀特征，但是谷歌地球中只能呈現完整的經緯網，經緯網中密密麻麻的經緯線降低了教學的指向性，所以利用谷歌地球的某條經線和緯線認識它們的形狀特征會大大提高教學效率。在谷歌地球中，繪制特殊經緯線需要用到KML代碼。KML是“KeyholeMarkupLanguage”的英文首字母縮寫，是一種類似于XML的語言，與XML有著相似的語法和格式，其文檔結構主要由標簽組成。KML文件可以通過筆記本、寫字板或其他任何文本編輯器打開查看。下面以西經20°和北回歸線為例，說明在谷歌地球中如何繪制特殊經線和緯線。前兩行是KML的文件頭，<Placemark>是“地標”標簽，<LineString>是一個折線標簽，<tessellate>對于短的線段或路徑是無效的，只對長的線條有效果，<tessellate>是布爾值，0表示線段或路徑有可能延伸到地面以下，1表示貼近地面延伸，<coordinates>即坐標，三個數值分別為經度、緯度和海拔，其中正值為東經或北緯，負值為西經或南緯。將以上代碼直接復制到谷歌地球位置面板中，就會顯示出西經20°經線（如圖5a）。如果還要繪制其他經線，只需修改圖4中的經度參數“-20”為目標經度值。緯線的繪制可以結合“添加圖形疊加層”工具和修改KML代碼參數來實現。首先，在PPT中繪制紅色虛線，并將其另存為圖片，然后通過工具欄“添加圖像疊加層”工具添加圖片，最后在位置面板中直接復制該文件并粘貼到TXT文本文件中，修改<LatLonBox>里的坐標值即可，再將修改好的KML代碼復制到谷歌地球的位置面板，在數字地球中就出現了繪制好的北回歸線。

（六）創設情境

為了增加地理教學的趣味性和凸顯地理知識的實用價值，教師有必要設計一些教學情境。筆者以“利用經緯網定位”為例，設計了主題為“尋找沉沒的泰坦尼克號”的問題情境。泰坦尼克號是當時世界上體積龐大、內部設施豪華的客輪，號稱“世界工業史上的奇跡”，有“永不沉沒”的美譽。1912年4月10日，豪華客輪泰坦尼克號開始了自己的第一次航行，從英國的南安普頓出發駛往美國紐約，在航行的第五天，它與一座冰山相撞，船體斷裂成兩截后沉入大西洋底3700米處。2224名船員及乘客中1517人喪生。泰坦尼克號沉沒事故為和平時期死傷人數最為慘重的一次海難，其殘骸直至1985年才被再度發現。當時，泰坦尼克號沉沒時發出了求救信號，41°43.5′N和49°56.8′W就是當時求救信號中的一部分，請學生在谷歌地球中找到泰坦尼克號準確的沉沒地點，并說說自己的發現。在谷歌地球中準確定位泰坦尼克號沉沒的方法有兩個。第一，地標定位法。點擊工具欄的“創建地標”工具，在彈出的對話框中找到緯度和經度輸入框，分別輸入41°43.5′和49°56.8′，然后單擊視圖選項卡下的“重置”，谷歌地球顯示窗口里的圖像會飛向目的地。第二，經緯線定位法。根據上文總結的繪制經緯線方法，在谷歌地球中分別繪制出北緯41°43.5′緯線和西經49°56.8′經線，緯線和經線相交的地方就是泰坦尼克號沉沒處，然后在交點處建立兩個地標，一個地標貼近海面，另一地標貼近海底（如圖6a）。建立地標的目的，就是方便在谷歌地球中尋找泰坦尼克號殘骸的3D模型。為了聚焦地理學習主題，這里采用第二種定位方法。通過狀態欄可知，泰坦尼克號沉沒處海拔為-3700~-3800米，與活動中的文字提示基本一致，然后打開圖層面板中的“3D建筑”圖層，鼠標定位到海底地標并在附近搜尋，即可發現泰坦尼克號殘骸的3D模型。圖片里清晰可見泰坦尼克號被劈成兩截，詳見圖6b。據BBC報道，探險隊發現強大的洋流、鹽蝕和細菌正不斷“攻擊”這艘沉船，沉船的部分殘骸腐蝕嚴重。探險隊預測，到2030年泰坦尼克號沉船殘骸將所剩無幾，正在“回歸自然”。現代信息技術是推進教育變革的重要力量，初中地理教師不能拒絕信息技術，尤其不能忽視現代信息技術對教學的助推作用。我們既要發揮好信息技術的工具價值，普及好信息技術的基本概念，又要認識到信息技術與傳統教學工具的關系。只有這樣，才能真正走向地理教學與信息技術的深度融合。

參考文獻

[1]胡欽太,張曉梅.教育信息化2.0的內涵解讀、思維模式和系統性變革[J].現代遠程教育研究,2018,4(6):12-20.

[2]彭云龍,王婕婷.谷歌地球在初中地理教學中的應用研究[J].地理教學,2018,4(19):53-56.

作者：彭云龍 單位：南京師范大學附屬中學