基于Google Earth网络的大学地貌学课程辅助教学

郑晓非

(沈阳大学师范学院,辽宁沈阳 110041)

基于Google Earth网络的大学地貌学课程辅助教学

郑晓非

(沈阳大学师范学院,辽宁沈阳 110041)

以Google Earth信息平台作为辅助教学手段,通过地貌学课程辅助教学模式“理论讲解-网络辅助-讨论小结”的开发运用,对地貌学课程的教学方法改革与创新进行了探讨。

Google Earth;地貌学;教学方法

地貌学是研究地球表层的形态特征、成因、分布及其发育规律的科学。地貌学课程教学研究内容的复杂性,教学研究空间的尺度性、教学活动过程的实践性、教学实践地点的灵活性,是教师教学要充分考虑和把握的基本问题。面对目前地球科学教学手段和教学方法的多样性,改革与创新地貌学课程教学内容、教学过程和教学方法,尽可能地增强教学实践活动是教师教学要关注的重要问题。互联网技术的发展使全球的空间信息得到进一步的共享,尤其是近年来发展起来的Google Earth网络信息平台及其应用技术为地球科学课程教学提供了有利的条件。2010年,沈阳大学地理系围绕“整合教学资源,拓展教学内容,优化教学过程,提高教学质量,增强学生能力,服务地方建设”的教学改革综合项目,结合辽宁省“十一五”教育科学规划研究项目,探讨了地貌学课程的教学方法的创新,构建了“理论讲解—网络辅助—讨论小结”的地貌学课程教学模式。本文通过对这种教学模式运用的总结,以期为本课程教学改革的进一步深化和其他课程教学的借鉴提供参考。

一、Google Ear th网络信息平台

2005年8月,美国的Google搜索引擎公司开始提供三维影像和矢量地图软件Google Earth免费下载服务,同时在http://map.google.com网站免费提供卫星影像数据查询、矢量地图搜索与下载、GPS导航等服务项目,引起了全球互联网用户的极大关注,并在许多行业、个人的工作与学习、生活与交流等多方面得到广泛地应用。

1.Google Earth的基本特征

Google Earth(GE)是目前网络上公开的免费的信息平台,用户可以通过下载浏览软件,访问Key-hole的航天和卫星图片扩展数据库,在个人电脑屏幕自由地浏览全球的卫星影像,而且GE的数据库中还提供了相当多区域的高清卫星影像(不提供免费的数据下载服务)[1],实现了用户实时浏览全球的地表形态,观察不同区域尺度的、高分辨率的、不同类型的地形地貌现象。

GE的地理信息直观。因为对普通互联网用户的地理信息需求、专业技能水平有深刻的理解, GE有针对性地建立了非常实用,特点鲜明,而且覆盖全球的卫星影像和矢量信息地图。其卫星影像的分辨率根据不同地区的开发状况,采用高分辨率或低分辨率的影响,用户在使用过程中能够快速地、简捷地找到自己感兴趣的研究区域和地理事物。

GE的主要服务功能。①结合卫星影像、地图及文字信息,以其Google搜索技术,提供全球范围的多信息源、不同分辨率的地理空间信息。用户可以在不同高度、不同坐标系与比例尺,以及不同分辨率等参数下,观测目标的3D地形和建筑物等影像,并支持浏览视角倾斜或旋转;可以获取城市、道路等空间信息与属性信息;添加个人需要的注释;保存和共享信息[2]。②地图服务目前还提供美国的部分地区或城市的360度的街道全景图像,用户通过图像放大可以观察街道路牌、公共汽车站和其他详细地理事务,并将进一步扩大服务范围。③Google Earth SKY,简称Google SKY。它与Google Earth里面的SKY模式类似,用户可以通过Google SKY搜索行星信息、收听Google Earth SKY podcast、观看来自哈勃望远镜的图片及浏览历史星空图。

2.Google Earth的应用平台

GE应用软件的选取。目前,高等学校多媒体或实验室的计算机设备均能够满足GE的使用要求,硬件不需更新。Google Earth软件的个人版共有3个版本,分别是Google Earth Free(免费)、Google Earth Plus、Google Earth Pro。不同版本使用获取的全球信息影像与3D数据是一致的,其区别是Plus、Pro均增加了绘制线条、多边形、GPS导航、统计等功能。另外,功能更强大的Google Earth Enterprise软件也可供使用。软件的安装极其简单。

GE地理信息应用方式。①课堂教学直接应用卫星影像。由于互联网络自身的优越性,课堂教学时可以直接连接GE网络信息平台,只要选取研究区,教学过程中就可以边讲边看,进行实时的教学相关活动,这样可以取得讲授与讨论交互的效果。②课后作业与教学研究应用。使用截取软件下载Google Earth卫星影像,即在互联网下载自动截屏、拼接工具GetScreen软件,目前许多网站都能找到,如9553绿色软件站(http:// www.9553.com),软件的功能介绍和使用方法在网站上也均有说明。其基本原理和主要操作步骤是,当屏幕上的研究区以适合的高度、比例尺出现,数据流达到100%时,开启截图软件;截图两点定位;图片计算;网格截图;测试图片数量;开始网格截图;选择路径保存。这样得到软件自动计算并可能分块的研究区域图,然后再根据分块图的顺序编号,使用photo shop软件进行拼接、整饰处理等,最后保存或打印出图。这样,能够为深入的分析讨论提供图件。

二、Google Ear th在河流地貌教学的应用

流水地貌,特别是河流地貌和流域地貌的理论研究和实践应用研究在地貌学课程中占有重要地位。在以往的河流地貌和流域地貌的教学中,笔者利用图片等制作了教学课件,辅助课堂理论教学,学生能够对一些问题有较好的理解,取得了一定的效果。但是,仍然感到许多大尺度的河流/流域地貌现象,无法在教学过程中全面体现,学生不能得到直观的感性认识,使理性认识上升存在障碍,影响教学质量的提高。为此,我们利用GE的河流卫星影像,探讨了河流/流域地貌教学方法。

1.河流地貌基本形态识别教学

课堂利用GE展示浑江流域卫星影像,教师先从理论讲解河谷的基本形态,然后由学生在卫星影像图上的河源河谷处辨识河谷形态——隘谷和V型谷等地貌;沿河向下游寻找河谷变化点,辨识河谷形态——曲流和河漫滩、浅宽U形横剖面等地貌;再沿河向下游寻找阶地、宽广的河漫滩或冲积平原,及残留的高丘等地貌;寻找与辨识浅滩段的边滩、心滩/江心洲、深槽等地貌,及河道的顺直微弯型、弯曲型、分汊型和散乱型4种平面形态。

这样,教学以突出地域性、灵活性和交互性的优势,比传统的读教材示意图的教学方法,或ppt课件的教学方法都更加直观,使学生在思维上更容易建立基本概念,对地貌特征及演化过程的认识也更加深入。并且学生可以与其他学生和教师进行交流、发表见解、提出问题和获得解答。教师亦可随时监控学生的学习过程,并向学生提出指导和建议[3]。

2.水系划分与流域地貌分析教学

课堂利用GE展示太子河流域卫星影像,教师先从理论讲解水系的教学内容,然后由学生在卫星影像图上划分水系范围——分水岭的选定,河流的归属及干流与支流关系的确定;理解河流的向源侵蚀、侧蚀,识别集水盆、洪积扇地貌;初步划分河流的上游、中游和下游河段。

课堂利用GE展示太子河流域卫星影像,教师先从理论讲解流域地貌的教学内容,然后由学生在卫星影像图上识别水系类型、确定河流系统分级;量算流域面积、河道长度、河网密度等;推测某地分水岭的移动、河流袭夺的可能地点等。

这样,教学从宏观上掌握全局,利用GE提供显示的大尺度的水系关系,可以直观地观察出分水岭,大致判断来水方向及范围,确定河流的分段,预测河道的变化;利用GE的长度和曲线测量功能,可在GE中实地量测,掌握河流系统特征,做出相应的流域示意图。

3.流域水资源开发利用教学

课堂利用GE展示太子河流域卫星影像,观察河流上的水库、湿地、沿岸的沟渠和农田、城市和工厂等地理信息,讨论流域水资源利用与河流系统的关系,对水利工程设计方案进行比较,划定重要的水源保护对象和水源涵养区,对重点河段和薄弱河堤部位观察分析,选择合理快捷的抢险路线、制定相对合理的洪水应急方案。课后利用GE完成有关的作业。

这样,教学从河流发育、演变与流域经济发展关系出发,探讨河岸形态、河道特征,水资源开发利用以及沿岸土地利用、工程建设和城市建设等问题,体现了地貌学的实践意义和实用价值,强调了理论联系实际。既激发了学生学习的兴趣,调动了积极性,又增强了学生自我学习的能力,提高了学生的技能。

三、结 论

实践证明,地理学科以其直观性、应用性与GE系统有很好的结合点,GE在地理科学的专业课程的教学中具有其他手段不可替代的作用[4]。

(1)Google Earth网络平台为地球科学课程教学提供了准确的、大量的地理信息,教学中可以结合教材便捷地使用、灵活地运用。GE提供的信息既可以课堂使用,也可以课后使用,教师应主动地学习GE的应用技能和掌握信息状态,广泛地应用于教学活动。

(2)教学中应用Google Earth网络平台,一方面可以解决大尺度空间地理信息的显示问题,保证了教学内容的直观性、可视性,使教学活动灵活、互动。另一方面又节约了大量的时间、纸张和其他物质,具有不可多得的综合效果。

(3)流水地貌及其沉积物是陆地上分布最广的地貌与沉积类型[5],因此地貌学的实践性教学是十分重要的,Google Earth网络平台可以满足这方面的教学需求,学校应该为教师使用它创造条件,给予支持和鼓励,可以在多门课程的教学活动中推广。

(4)面对Google Earth网络平台“关于中国的地理信息存在不准确,专业性不强的问题。”以及“法国推出新的搜索引擎www.geoportail.fr,它可以提供法国国内的详细的高清晰度的卫星地图资料及多种地理信息,整个搜索引擎与美国的谷歌(GE)的地图搜索服务类似。”的情况,建议有关部门及早建设中国特色的卫星地图及有关地理信息的搜索引擎,为教学和其他工作提供更加优秀的网络信息平台。

[1]莫平浩,胡茂林.利用Google Earth制作卫星影像图[J].电力勘测设计,2008,(2):30- 31.

[2]何执兼,林桂芸,陈晓翔,等.基于Google Earth的GIS教学改革试验[J].实验技术与管理,2008,25(1):112-115.

[3]朱超平,王海滨,周亮,等.如何利用Google Earth绘制校园平面图——以湖北大学为例[J].湖北大学学报:自然科学版,2008,30(1):93- 96.

[4]唐东跃,熊助国,王金丽.Google Earth及其应用展望[J].地理空间信息,2008,6(4):110-112.

[5]严钦尚,曾昭璇.地貌学[M].北京:高等教育出版社, 1996:28- 44.

【责任编辑 张耀华】

Assisted Teaching of Geomorphology Course in University Based on Google Earth Network

Zheng Xiaofei
(Normal College,Shenyang University,Shenyang 110041,China)

Taking the information platform of Google Earth as an assisted teaching method,the reform and innovation of teaching methods of geomorphology course are discussed,through the development and application of the assisted teaching method of“theory explanation-network assisteddiscussion and summary”.

Google Earth;geomorphology;teaching method

G 642.42

A

2095-5464(2014)04-0514-03

2013- 11- 07

辽宁省教育厅教育科学规划项目(LNJK10- 8);沈阳大学教学改革项目(2010)。

郑晓非(1965-),女,辽宁沈阳人,沈阳大学副教授,硕士。