基于EXCEL的地理教学信息分析和可视化表达

董建勋

（江苏省镇江中学, 江苏 镇江 212017）

基于EXCEL的地理教学信息分析和可视化表达

董建勋

（江苏省镇江中学, 江苏 镇江 212017）

收集、整理和分析地理信息，并将其应用到学习过程中；运用有效手段表达地理探究的见解和体会，这是新课程改革的要求。指导学生应用信息技术将地理信息进行处理和可视化表达是提高教学有效性的关键。指导学生将信息技术与地理探究活动的有效整合是突破这一关键的有效措施。

地理教学；地理信息；信息技术；EXCEL

一、问题的提出

在地理教学中，以图形、图像和地图等直观形式呈现教学内容，可充分激发学生的学习兴趣，调动学生的注意力，提高教学质量。然而，现行教材中大量的教学内容却是以数字、表格等形式呈现，即使有部分直观图表，也存在数据过时、形式陈旧或远离学生的生活体验等问题。课程改革要求我们在教学中重视过程和方法，要求学生“通过多种途径、运用多种手段收集地理信息，尝试运用所学的地理知识和技能对地理信息进行整理、分析，并把地理信息运用于地理学习过程”；“尝试从学习和生活中发现地理问题，提出探究方案，与他人合作开展调查研究，提出解决问题的对策”；“运用适当的方法和手段，表达、交流、反思自己地理学习和探究的体会、见解和成果”。笔者认为有意识地指导学生应用信息技术将收集的地理信息进行适当的处理并转化为图表、地图等直观形式，就能更有效地应用这些信息；学生也能借此有效表达、交流和反思自己地理学习和探究的体会、见解和成果。现行的高中信息技术应用课程标准规定了学生必须初步掌握信息处理的基本方法和以电子表格为核心的信息处理软件。笔者针对教材中出现和地理调查中的常见数据，探讨应用最广泛的电子表格软件Excel的数据处理和可视化图表的自制方案。

二、基于Excel的地理数据处理

Excel是Microsoft Office的重要组件，可以完成复杂的数据运算，进行数据的分析和预测，并具备强大的图表功能，中学信息技术课程标准也要求学生初步掌握Excel的基本应用。以下便是笔者在教学实践中应用Excel，指导学生对地理数据进行适当的处理，实现信息处理整合于地理教学的过程的途径。

1.由数字到图像，变无形为有形

应用Excel强大的图表向导，可以将生硬的表格数据转化为直观图表展现出来，如新课标鲁教版必修二表1-3-3，世界人口垂直分布趋势。我们可以在Excel中输入其中数据（图1），应用图表工具绘制出“复合条饼图”，将其底图更改为地形实景即可（图2）。

图1 在Excel中输入表格数据

图2 Excel生成的统计复合条饼图

2.由数字到曲线，变无序为有序

应用Excel对地理数据进行分析处理，有助于凸现表面上纷繁复杂的地理数据背后隐藏的地理规律。如新课标鲁教版必修一表1-1-1太阳系中主要行星物理性质比较，其中的公转周期、与太阳的距离等就有深层次的规律性。我们将这些数据输入Excel，统一单位（图3），插入“XY散点图”，选定B1:C10数据区域，按照向导提示，即可得到散点图（图4）。

图3 将行星物理性质数据填入Excel

图4 Excel图表向导得到的散点图

图5 Excel给出的趋势曲线及其解析式

下一步就是关键的数据分析了，首先在任一“散点”上单击鼠标右键，在弹出的上下文菜单中选择“添加趋势线”，由于散点分布接近幂函数分布，从而在弹出的对话框中试选择“乘幂”趋势预测/回归类型，确定完成，即得到Excel绘出的趋势线（图5），可以看出曲线与散点拟合很好。用鼠标右键单击趋势线，选择“趋势线”格式，在趋势线格式对话框中选择“选项”选择卡，钩选“显示公式”选项，Excel便立刻在散点图上给出趋势曲线的解析式，如图5右上角所示，即：

其含义为，行星公转周期的平方与其和太阳的距离的立方成正比。这就是著名的开普勒行星运动第三定律。丹麦天文学家第谷毕生观测才收集到这些数据，德国天文学家开普勒终其一生，处理了这些数据，才得到了这个定律。而这两代人的努力，我们应用信息技术，只需要片刻时间就能完成。这样的探究学习过程，学生既能在信息处理过程中不断有惊喜发现，进一步激发学习的兴趣和探究的热情，更能逐步锻炼出一种适应现代社会探索学习的能力，这对于其终生发展十分有利。

3.由数字到专题地图，突显地理学科特色

专题地图是着重表示一种或数种自然要素或社会经济现象的地图，在地理问题的研究中有着广泛的应用。我们可以应用Excel生成统计图表后，用如下方法Diy专题地图：

(1)在Excel生成的图表中应用地图作为底图。如研究人口随纬度的分布情况时，按表6在Excel中输入统计数据。选择“插入—>图表”菜单，在弹出对话框中左侧“图表类型”列表框中选择“条形图”，点击右侧的“子图表”框中的“簇状条形图”项，点击“完成”按钮即可得条形统计图。在“绘图区”双击鼠标左键，在弹出的对话框中点击“填充效果”按钮，弹出对话框中选择“图片”选项卡，点击“选择图片”按钮，在弹出的 “选择图片”对话框中选择世界地形图，这时展现在你眼前的就是在世界地形底图上呈现出的各纬度段人口的分布情况统计图。给出了不同纬度的海陆分布、地形等相关要素，为我们综合分析不同纬度人口的分布提供了背景资料。

图6 人口随纬度的分布情况

图7 最终生成的人口随纬度的分布图

(2)把Excel生成的图表打散，将需要的统计图元粘贴到地理底图的相应位置。如在研究人口分布与海陆位置的关系时，我们可以在Excel中输入相关数据：

大洲欧洲亚洲非洲北美南美大洋洲世界沿海面积48．7% 26．9% 19．4% 38．5% 26．8% 44．2% 30．1%沿海人口54．9% 47．3% 54．1% 51．3% 62．8% 94．3% 50．3%

选择“插入→图表”菜单，在“图表类型”列表框中选择“柱状图”，点击右侧的“子图表”框中的“族状柱状图”项，点击“完成”按钮，经过美化后，得到的统计图如图8所示。

图8 经过美化后Excel生成的族状柱状图

将该图复制，粘贴到Microsoft Powerpoint的幻灯片中去，对其执行两次的“取消组合”操作，将各大洲的统计柱分别粘贴到世界大洲大洋轮廓底图的相应大洲位置，即可得到十分专业的专题地图，如图9所示。这样的专题地图，有助于指导学生从海岸线的曲折程度、大陆面积以及气候等方面探究各大洲沿海地区面积的比重和人口集中程度不同的原因。

图9 世界人口各大洲沿海地区人口比重

三、基于EXCEL的地理数据可视化表达

1.风向玫瑰图

风向因素在探究气候特征和工业区位因素中不可忽视，风向玫瑰图能直观地表现出各个方向的风向频率分布，是表达一个地区风向分布的有效手段。引导学生收集当地风向与工业布局的相关信息，并进行适当处理进而绘制出相应的风向玫瑰图是探究学习的关键。学生通过访问当地气象台（站）获得一年的气象信息，应用Excel强大的数据处理功能计算出每种风向的频率（%），如下表所示。

风向N NNE NE NEE E EES ES SSE S SSW SW SWW W WWN WN WNN无风春3．3 10．0 7．8 7．8 4．4 2．2 10．0 13．3 6．7 3．3 2．2 2．2 1．1 1．1 3．3 8．9 12．2夏3．2 4．3 5．4 5．4 3．2 2．2 16．1 22．6 6．5 4．3 3．2 1．1 3．2 2．2 4．3 4．3 8．6秋4．6 13．6 10．2 5．7 3．4 2．3 6．8 14．8 5．7 3．4 1．1 0．0 1．1 1．1 4．6 4．6 17．1冬7．5 14．9 10．6 9．6 4．3 2．1 4．3 6．4 5．3 3．2 1．1 0．0 1．1 3．2 10．6 7．5 8．5全年4．7 10．7 8．5 7．1 3．8 2．2 9．3 14．3 6．0 3．6 1．9 0．8 1．6 1．9 5．8 6．3 11．5风频（%）

选定风向和冬季风频数据行（无风列不选），选择“插入→图表”菜单，在弹出对话框中左侧的“图表类型”列表中选择“雷达图”，在右侧的“子图表类型”中选择“填充雷达图”，点击“完成”按钮即可得到冬季的风向玫瑰图，如图10所示，同样，我们可以完成该地区任何季节以及全年的风向玫瑰图。

同样的思路，我们在Excel中填写各月平均气温和降水量的数据，选择“自定义类型”选项卡，在“图表类型”列表框中选择“两轴线-柱状”，即可得气温降水统计图，还可适当优化（图11）。

图10 Excel生成的全年风向玫瑰图

图11 经过适当优化设计后的气温降水统计图

2.人口金字塔图

人口金字塔图可以直观地反映出人口年龄结构和性别比例，是指导学生探究人口增长的有效工具。指导学生应用Excel计算出各年龄段男女人口比重，如下表（由于作图需要将女性人口比重设为负值）所示。

选择表中的所有数据，插入条形图，选择“子图表”框中的“簇状条形图”项，即可得人口金字塔图的雏形，如图12所示。其缺憾在于同一年龄段的统计条是相互错开的。在任意统计条上双击，在弹出的“数据系列格式”对话框上选择“选项”选项卡，将其中的“重叠比例”设为100，“分类间距”设为0，在下方的预览框中，即可看到错位现象已消失了。将鼠标移到任一纵轴坐标刻度标注上（此时会显示“分类轴”字样的系统提示），双击鼠标左键，在弹出的“坐标轴格式”对话框中选择图案选项卡，设定右下方的 “刻度线标签”为“图外方式”，这时的金字塔图，就很完善了，如图13所示。

图12 Excel生成的人口金字塔图雏形

图13 最终生成的成型的人口金字塔图

四、讨论

新的课程改革要求我们注重开发身边的课程资源，学习对生活有用的地理。指导学生通过调查等手段可以获取丰富的可用于探究活动的信息，指导学生应用Excel等信息处理工具对这些信息进行有效地整理，应用软件的图表功能，我们就能绘制出直观地统计图表甚至专题地图，这样的教学呈现，直观地体现了相关地理要素之间的联系，提高了学生探究地理问题的效率。这样的地理信息的处理过程，体现了科学研究中的去粗存精，突出重点等精神。这样的研究方法，也为学生终生发展打下了良好的基础。近年来，不少教师提出用GIS软件甚至矢量图软件Illustrator等制作地理图表的思路。这对于教师制作高质量的图表十分有效。但Excel不仅具有数据处理与图表制作的强大功能，且应用更加普遍。在课堂教学中，师生共同处理地理信息、分析地理问题、探究地理规律，地理学习更加有效。

（责任编校：周维国）