利用地理信息技术开发教学资源

农海燕+罗智德

图形是中学地理重要的课程教学资源，是学生学习地理知识的重要载体。目前地理教学用图存在着数据过旧、不够灵活、互动性差等不足。文章基于近年来海水的温度和盐度数据，在Matlab平台上搭建制图软件，开发地理教学资源。该软件能满足相应章节的教学用图需要，增强与学生的互动性，辅助课堂教学、学生实验和考试检测。

地理教学 课程资源 地理信息技术 海水性质 Matlab

地理课程资源的开发与利用是地理课程计划的重要组成部分。在现代教学中，教师需要充分考虑信息技术的影响，为学生自主学习意识和能力的发展创造适宜的环境[1]。因此，充分利用地理信息技术，开发适合课堂教学的课程资源具有其现实可行性和实际应用价值。地理教学资源应具有趣味性、互动性、适应性、探究性和时代性[2]。鉴于此，本文利用2001年至2012年全球海水温度和盐度数据产品，在Matlab环境下开发适用于海水运动（人教版高中地理必修1第三章第二节，中图版高中地理必修1第二章第二节）及海洋地理（高中地理选修2）章节的课堂教学演示、学生实验探索和考试出题的教学辅助软件。根据新课标的教学思想和对上述章节的具体要求，本教学辅助软件对制图内容进行了筛选，确定制作表层海水温度/盐度分布图、沿某经线/纬线的温度/盐度变化图、表层海水温度/盐度时间变化图和具体位置温度/盐度沿深度分布图四类图形，以辅助相应章节的课堂教学、学生实验和考试测验。

一、数据

本文采用的数据是日本海洋科技中心（JAMSTEC）制作的全球海洋网格化月均温盐数据产品MOAAGPV。该数据产品基于三种数据来源即Argo浮标、三角浮动观测网络（TRION）和传导率温度深度转换数据（CTD），利用相同压强面二维最优插值方法制作而成，以NETCDF（后缀名为.nc）的格式存储，并可通过网络免费下载使用[3]。本文用到的数据是从2001年1月到2012年12月的月平均海水温度和盐度数据，其覆盖范围是60.5°S～70.5°N，水平分辨率为1°×1°，垂直方向上从海洋表面到2000m深度分为25层。

二、软件开发

Matlab由美国Mathworks公司研发，主要用于科学计算、可视化以及交互式程序设计，大部分海洋温盐数据有关的研究都利用该平台进行数据处理和结果可视化[4][5]。本教学辅助软件需要读取NETCDF格式文件并计算全球范围多个时间段的数据，计算量比较大，且涉及大量时空数据的可视化，Matlab在数据处理和可视化方面的功能可以满足此需求，根据制图种类分为四个部分。每个制图部分都可根据教学和考试需要灵活设置制图的内容、空间范围、时间等参数。平面分布图以大陆轮廓为底图，用不同的颜色表示海水温度或盐度的高低，如图1所示。沿纬线或经线分布图绘制指定的经线或纬线在设定时间的温度/盐度分布，如图2所示。时间变化图展示选定区域在设定时间段内的平均温度/盐度变化情况，如图3所示。沿深度分布图绘制指定经纬度位置上的海水温度/盐度性质随着深度的变化规律，如图4所示。

本文在Matlab平台R2010b版本中完成软件的搭建和代码编写，通过Matlab自带的发布工具完成软件发布。软件为开源软件，提供详细的程序代码和安装包，可供中学地理教师在课堂教学和考试检测中绘制需要的图形。用户亦可根据自己需要，修改相应的代码段，以使用最新的观测数据或对软件功能进行调整。

三、教学应用

图1～图4展现了本教学辅助软件得到的四类图形的示例。图1所示的海水温盐性质平面分布图可帮助学生理解全球的温度/盐度分布，探索寒暖流经过地区与周围海水在温盐性质上的不同，观察特殊气候现象出现的时间段海水温盐性质异常等。目前教学上常使用“世界洋流分布图”来体现海水运动规律，用箭头直接表达世界各洋流的运动方向，用文字阐述洋流性质的差异。图1的“全球海洋年平均表层温度图”表达方式更加直观，更具有科学依据。图2所示的海水温盐性质沿某纬线/经线分布规律可帮助学生理解海水温度/盐度的空间分布特征。与“全球降雨的纬度分布曲线”等地图结合做综合分析，探究影响海水温度和盐度的因素，观察洋流经过区域的海水性质的变化。图3所示的时间变化图可辅助学生理解海水温盐性质的季节变化和年际变化，对全球气候变暖等理论进行佐证。如图4所示的海水性质随着深度的变化引导学生探究随深度变化海水性质的变化规律和影响因素。

图1全球海洋2001～2012年平均表层温度分布图

图2 2001～2012年间沿20°W平均表层海水盐度

分布图

本教学辅助软件相对于已有教学资源的优势在于可以根据具体需要从数据直接成图，便于学生进行互动探索，也给教师出题提供了材料。例如，学生如果对指定区域感兴趣，则可直接绘制对应区域海水性质的平面分布图、深度变化图、时间变化图等，为学生自主探索学习提供了很好的素材，与高中新课程改革的理念做到很好的契合。教师可根据课堂教学内容和近期的地理热点出题，减少考题所用材料的重复率。

地理信息技术给地理课堂教学提供了丰富的数据来源和制图开发工具。本文利用近十二年来的海洋温度盐度数据产品，在Matlab平台上搭建了教学辅助软件。该软件根据具体需要，由数据直接制作需要的图形，辅助课堂教学、学生实验和考试出题。该软件的应用，丰富了相应章节的教学资源，使课堂教学更加具有时效性、探究性和互动感。

参考文献

[1] 常学勤，季禾.地理课程资源及其开发和利用.教学与管理，2004（16）.

[2] 王瑶，地理课程资源开发利用的创新.现代教育科学，2010（3）.

[3] Hosoda，S.，Ohira，T.，Nakamura T.A monthly mean dataset of global oceanic temperature and salinity derived from Argo float observations.JAMSTEC Rep.Res.Dev.，2008（8）.

[4] OCarroll，A.G.，Eyre，J.R.，Saunders，R.W.Three-way error analysis between AATSR，AMSR-E，and In Situ sea surface temperature observations.Journal of Atmospheric and Oceanic Technology，2008，25（7）.

[5] Roemmich，D.，Gilson，J.The 2004-2008 mean and annual cycle of temperature，salinity，and steric height in the global ocean from the Argo Program.Progress in Oceanography，2009，（82）.

【见习编辑 郑雪凌】endprint

图形是中学地理重要的课程教学资源，是学生学习地理知识的重要载体。目前地理教学用图存在着数据过旧、不够灵活、互动性差等不足。文章基于近年来海水的温度和盐度数据，在Matlab平台上搭建制图软件，开发地理教学资源。该软件能满足相应章节的教学用图需要，增强与学生的互动性，辅助课堂教学、学生实验和考试检测。

地理教学 课程资源 地理信息技术 海水性质 Matlab

地理课程资源的开发与利用是地理课程计划的重要组成部分。在现代教学中，教师需要充分考虑信息技术的影响，为学生自主学习意识和能力的发展创造适宜的环境[1]。因此，充分利用地理信息技术，开发适合课堂教学的课程资源具有其现实可行性和实际应用价值。地理教学资源应具有趣味性、互动性、适应性、探究性和时代性[2]。鉴于此，本文利用2001年至2012年全球海水温度和盐度数据产品，在Matlab环境下开发适用于海水运动（人教版高中地理必修1第三章第二节，中图版高中地理必修1第二章第二节）及海洋地理（高中地理选修2）章节的课堂教学演示、学生实验探索和考试出题的教学辅助软件。根据新课标的教学思想和对上述章节的具体要求，本教学辅助软件对制图内容进行了筛选，确定制作表层海水温度/盐度分布图、沿某经线/纬线的温度/盐度变化图、表层海水温度/盐度时间变化图和具体位置温度/盐度沿深度分布图四类图形，以辅助相应章节的课堂教学、学生实验和考试测验。

一、数据

本文采用的数据是日本海洋科技中心（JAMSTEC）制作的全球海洋网格化月均温盐数据产品MOAAGPV。该数据产品基于三种数据来源即Argo浮标、三角浮动观测网络（TRION）和传导率温度深度转换数据（CTD），利用相同压强面二维最优插值方法制作而成，以NETCDF（后缀名为.nc）的格式存储，并可通过网络免费下载使用[3]。本文用到的数据是从2001年1月到2012年12月的月平均海水温度和盐度数据，其覆盖范围是60.5°S～70.5°N，水平分辨率为1°×1°，垂直方向上从海洋表面到2000m深度分为25层。

二、软件开发

Matlab由美国Mathworks公司研发，主要用于科学计算、可视化以及交互式程序设计，大部分海洋温盐数据有关的研究都利用该平台进行数据处理和结果可视化[4][5]。本教学辅助软件需要读取NETCDF格式文件并计算全球范围多个时间段的数据，计算量比较大，且涉及大量时空数据的可视化，Matlab在数据处理和可视化方面的功能可以满足此需求，根据制图种类分为四个部分。每个制图部分都可根据教学和考试需要灵活设置制图的内容、空间范围、时间等参数。平面分布图以大陆轮廓为底图，用不同的颜色表示海水温度或盐度的高低，如图1所示。沿纬线或经线分布图绘制指定的经线或纬线在设定时间的温度/盐度分布，如图2所示。时间变化图展示选定区域在设定时间段内的平均温度/盐度变化情况，如图3所示。沿深度分布图绘制指定经纬度位置上的海水温度/盐度性质随着深度的变化规律，如图4所示。

本文在Matlab平台R2010b版本中完成软件的搭建和代码编写，通过Matlab自带的发布工具完成软件发布。软件为开源软件，提供详细的程序代码和安装包，可供中学地理教师在课堂教学和考试检测中绘制需要的图形。用户亦可根据自己需要，修改相应的代码段，以使用最新的观测数据或对软件功能进行调整。

三、教学应用

图1～图4展现了本教学辅助软件得到的四类图形的示例。图1所示的海水温盐性质平面分布图可帮助学生理解全球的温度/盐度分布，探索寒暖流经过地区与周围海水在温盐性质上的不同，观察特殊气候现象出现的时间段海水温盐性质异常等。目前教学上常使用“世界洋流分布图”来体现海水运动规律，用箭头直接表达世界各洋流的运动方向，用文字阐述洋流性质的差异。图1的“全球海洋年平均表层温度图”表达方式更加直观，更具有科学依据。图2所示的海水温盐性质沿某纬线/经线分布规律可帮助学生理解海水温度/盐度的空间分布特征。与“全球降雨的纬度分布曲线”等地图结合做综合分析，探究影响海水温度和盐度的因素，观察洋流经过区域的海水性质的变化。图3所示的时间变化图可辅助学生理解海水温盐性质的季节变化和年际变化，对全球气候变暖等理论进行佐证。如图4所示的海水性质随着深度的变化引导学生探究随深度变化海水性质的变化规律和影响因素。

图1全球海洋2001～2012年平均表层温度分布图

图2 2001～2012年间沿20°W平均表层海水盐度

分布图

本教学辅助软件相对于已有教学资源的优势在于可以根据具体需要从数据直接成图，便于学生进行互动探索，也给教师出题提供了材料。例如，学生如果对指定区域感兴趣，则可直接绘制对应区域海水性质的平面分布图、深度变化图、时间变化图等，为学生自主探索学习提供了很好的素材，与高中新课程改革的理念做到很好的契合。教师可根据课堂教学内容和近期的地理热点出题，减少考题所用材料的重复率。

地理信息技术给地理课堂教学提供了丰富的数据来源和制图开发工具。本文利用近十二年来的海洋温度盐度数据产品，在Matlab平台上搭建了教学辅助软件。该软件根据具体需要，由数据直接制作需要的图形，辅助课堂教学、学生实验和考试出题。该软件的应用，丰富了相应章节的教学资源，使课堂教学更加具有时效性、探究性和互动感。

参考文献

[1] 常学勤，季禾.地理课程资源及其开发和利用.教学与管理，2004（16）.

[2] 王瑶，地理课程资源开发利用的创新.现代教育科学，2010（3）.

[3] Hosoda，S.，Ohira，T.，Nakamura T.A monthly mean dataset of global oceanic temperature and salinity derived from Argo float observations.JAMSTEC Rep.Res.Dev.，2008（8）.

[4] OCarroll，A.G.，Eyre，J.R.，Saunders，R.W.Three-way error analysis between AATSR，AMSR-E，and In Situ sea surface temperature observations.Journal of Atmospheric and Oceanic Technology，2008，25（7）.

[5] Roemmich，D.，Gilson，J.The 2004-2008 mean and annual cycle of temperature，salinity，and steric height in the global ocean from the Argo Program.Progress in Oceanography，2009，（82）.

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图形是中学地理重要的课程教学资源，是学生学习地理知识的重要载体。目前地理教学用图存在着数据过旧、不够灵活、互动性差等不足。文章基于近年来海水的温度和盐度数据，在Matlab平台上搭建制图软件，开发地理教学资源。该软件能满足相应章节的教学用图需要，增强与学生的互动性，辅助课堂教学、学生实验和考试检测。

地理教学 课程资源 地理信息技术 海水性质 Matlab

地理课程资源的开发与利用是地理课程计划的重要组成部分。在现代教学中，教师需要充分考虑信息技术的影响，为学生自主学习意识和能力的发展创造适宜的环境[1]。因此，充分利用地理信息技术，开发适合课堂教学的课程资源具有其现实可行性和实际应用价值。地理教学资源应具有趣味性、互动性、适应性、探究性和时代性[2]。鉴于此，本文利用2001年至2012年全球海水温度和盐度数据产品，在Matlab环境下开发适用于海水运动（人教版高中地理必修1第三章第二节，中图版高中地理必修1第二章第二节）及海洋地理（高中地理选修2）章节的课堂教学演示、学生实验探索和考试出题的教学辅助软件。根据新课标的教学思想和对上述章节的具体要求，本教学辅助软件对制图内容进行了筛选，确定制作表层海水温度/盐度分布图、沿某经线/纬线的温度/盐度变化图、表层海水温度/盐度时间变化图和具体位置温度/盐度沿深度分布图四类图形，以辅助相应章节的课堂教学、学生实验和考试测验。

一、数据

本文采用的数据是日本海洋科技中心（JAMSTEC）制作的全球海洋网格化月均温盐数据产品MOAAGPV。该数据产品基于三种数据来源即Argo浮标、三角浮动观测网络（TRION）和传导率温度深度转换数据（CTD），利用相同压强面二维最优插值方法制作而成，以NETCDF（后缀名为.nc）的格式存储，并可通过网络免费下载使用[3]。本文用到的数据是从2001年1月到2012年12月的月平均海水温度和盐度数据，其覆盖范围是60.5°S～70.5°N，水平分辨率为1°×1°，垂直方向上从海洋表面到2000m深度分为25层。

二、软件开发

Matlab由美国Mathworks公司研发，主要用于科学计算、可视化以及交互式程序设计，大部分海洋温盐数据有关的研究都利用该平台进行数据处理和结果可视化[4][5]。本教学辅助软件需要读取NETCDF格式文件并计算全球范围多个时间段的数据，计算量比较大，且涉及大量时空数据的可视化，Matlab在数据处理和可视化方面的功能可以满足此需求，根据制图种类分为四个部分。每个制图部分都可根据教学和考试需要灵活设置制图的内容、空间范围、时间等参数。平面分布图以大陆轮廓为底图，用不同的颜色表示海水温度或盐度的高低，如图1所示。沿纬线或经线分布图绘制指定的经线或纬线在设定时间的温度/盐度分布，如图2所示。时间变化图展示选定区域在设定时间段内的平均温度/盐度变化情况，如图3所示。沿深度分布图绘制指定经纬度位置上的海水温度/盐度性质随着深度的变化规律，如图4所示。

本文在Matlab平台R2010b版本中完成软件的搭建和代码编写，通过Matlab自带的发布工具完成软件发布。软件为开源软件，提供详细的程序代码和安装包，可供中学地理教师在课堂教学和考试检测中绘制需要的图形。用户亦可根据自己需要，修改相应的代码段，以使用最新的观测数据或对软件功能进行调整。

三、教学应用

图1～图4展现了本教学辅助软件得到的四类图形的示例。图1所示的海水温盐性质平面分布图可帮助学生理解全球的温度/盐度分布，探索寒暖流经过地区与周围海水在温盐性质上的不同，观察特殊气候现象出现的时间段海水温盐性质异常等。目前教学上常使用“世界洋流分布图”来体现海水运动规律，用箭头直接表达世界各洋流的运动方向，用文字阐述洋流性质的差异。图1的“全球海洋年平均表层温度图”表达方式更加直观，更具有科学依据。图2所示的海水温盐性质沿某纬线/经线分布规律可帮助学生理解海水温度/盐度的空间分布特征。与“全球降雨的纬度分布曲线”等地图结合做综合分析，探究影响海水温度和盐度的因素，观察洋流经过区域的海水性质的变化。图3所示的时间变化图可辅助学生理解海水温盐性质的季节变化和年际变化，对全球气候变暖等理论进行佐证。如图4所示的海水性质随着深度的变化引导学生探究随深度变化海水性质的变化规律和影响因素。

图1全球海洋2001～2012年平均表层温度分布图

图2 2001～2012年间沿20°W平均表层海水盐度

分布图

本教学辅助软件相对于已有教学资源的优势在于可以根据具体需要从数据直接成图，便于学生进行互动探索，也给教师出题提供了材料。例如，学生如果对指定区域感兴趣，则可直接绘制对应区域海水性质的平面分布图、深度变化图、时间变化图等，为学生自主探索学习提供了很好的素材，与高中新课程改革的理念做到很好的契合。教师可根据课堂教学内容和近期的地理热点出题，减少考题所用材料的重复率。

地理信息技术给地理课堂教学提供了丰富的数据来源和制图开发工具。本文利用近十二年来的海洋温度盐度数据产品，在Matlab平台上搭建了教学辅助软件。该软件根据具体需要，由数据直接制作需要的图形，辅助课堂教学、学生实验和考试出题。该软件的应用，丰富了相应章节的教学资源，使课堂教学更加具有时效性、探究性和互动感。

参考文献

[1] 常学勤，季禾.地理课程资源及其开发和利用.教学与管理，2004（16）.

[2] 王瑶，地理课程资源开发利用的创新.现代教育科学，2010（3）.

[3] Hosoda，S.，Ohira，T.，Nakamura T.A monthly mean dataset of global oceanic temperature and salinity derived from Argo float observations.JAMSTEC Rep.Res.Dev.，2008（8）.

[4] OCarroll，A.G.，Eyre，J.R.，Saunders，R.W.Three-way error analysis between AATSR，AMSR-E，and In Situ sea surface temperature observations.Journal of Atmospheric and Oceanic Technology，2008，25（7）.

[5] Roemmich，D.，Gilson，J.The 2004-2008 mean and annual cycle of temperature，salinity，and steric height in the global ocean from the Argo Program.Progress in Oceanography，2009，（82）.

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