谷歌地球教学活动设计与可再生能源选址

付 萍

(陵城镇中心中学，山东曲阜273155)

地理空间技术在我们的日常生活中得到了越来越广泛的应用，包括地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)、谷歌地球(Google Earth)等全球可视化工具，以及基于Web的地球景观。这些工具可对多层次的地理数据进行可视化和分析。地理空间技术是了解地理环境的一种有价值的工具(National Research Council，2006:1)。

谷歌地球是一个虚拟地球，它包含并整合了由不同时间和不同地点的卫星和航拍数据所创建的大量遥感和模拟图像。只要在日常生活中熟悉某个实物或现象，进入虚拟地理环境中也很容易理解(林珲，2007:1-7)。人们可从任何虚拟的方向或角度观察地球，其分辨率可达到约1米/像素，使用户可识别道路、建筑物、植被和较小的水体。谷歌地球的全功能版本是免费的，并可在 Linux、Macintosh和Windows操作系统上使用。虽然谷歌地球在空间分析方面不如地理信息系统可靠，但它却是一种相对易学的工具。

1 课程设计

课程模块旨在使教材和评估与学习目标一致起来。教材除了促进学生学习之外，还应为教师提供学科教学知识。笔者尝试开发一个中学地理课程模块，利用谷歌地球作为主要工具，促进学生对地球和环境概念的学习。本文所讨论的教学模块是为期四周的一个地球环境问题——可再生能源。这一课程模块利用谷歌地球作为教学的学习工具，介绍一系列的设计原则。我们在教学活动中以这些原则作为导向，促进学生对地球和环境知识的学习。谷歌地球不仅在教学内容方面能与地理教学进行有效的整合，而且在教学手段、教学方法、教学资源等方面也能与地理教学进行有效的整合(孙汉群，2010:47-50)。我们以可再生能源问题为例，讨论如何将设计原则纳入我们的地理学习活动中。利用谷歌地球作为学习工具进行课程开发，对教师的专业教学具有重要意义。

2 设计活动——可再生能源

在该可再生能源模块设计中，我们利用可免费下载的谷歌地球和MyWorld地理信息系统(My-World GIS)，使学生了解有多种能源可为我们提供能量。在学习活动中，学生对不同能源产生能量的物理概念进行学习，了解这些能源如何用于发电，并通过调查地球上能源分布来提高他们的地理知识。要求学生对可再生能源的利用进行调查，并考虑如何保护我们的环境。该学习活动可解决学生对能源概念的常见误解和知识不足。

在首次利用谷歌地球学习可再生能源时，应向学生提出一些启发性的问题，比如:什么地方最适合建设太阳能电站。首先，让学生查找并了解世界各地现有的一些太阳能电站;了解太阳能电站的占地面积，并利用谷歌地球的测量工具测量其周长，从而引入定量地理空间分析。在该活动过程中，学生可利用MyWorld地理信息系统，对太阳能电站的场址和多年平均日照数据进行分析，来评估场址的适宜性。

同时，让学生了解如何利用风能，并对国内几个较大的风电场进行对比分析，如山东东营河口风电场(见图1)、山东邹城华润风电场等。研究每一风电场的占地、地形、周长和风电等级。在这一活动中，学生可确定风电场的最佳场址特点。然后利用MyWorld地理信息系统对山东境内拟建风电场的场址进行分析研究。

图1 山东东营河口风电场地理位置(图片来自谷歌地球)

学生可利用谷歌地球研究潮汐变化，了解潮汐发电。在学习活动中，首先让学生研究位于山东乳山的白沙口潮汐发电站(见图2)的U“字”形状，这种位置有利于建设潮汐电站。然后让学生将该区的水体形状与墨西哥湾这类低潮区域的水体形状进行比较。

图2 白沙口潮汐发电站(图片来自谷歌地球)

接着，让学生对三峡水电大坝(见图3)及其周边地区的特点进行研究，包括大坝的地理位置、高度和大坝容量等。然后，测量大坝的宽度以及大坝与附近居民中心的距离。将大坝水库的形状和大小与大坝下游的长江形状和大小进行比较。在该活动中，学生利用MyWorld地理信息系统查询三峡水电大坝的特点。

最后是地热发电。通过提问什么地点最适合建设地热发电站，来让学生利用谷歌地球了解冰岛的“热地”地区。学生利用google查找地热活动的地球特征，包括间歇泉、天然温泉、熔岩以及火山特征等。然后，让学生查找位于中国西藏的羊八井地热电站(见图4)，了解其地理特征。

图3 三峡水电大坝(图片来自谷歌地球)

图4 西藏羊八井地热电站(图片来自谷歌地球)

3 设计原则

课程的设计原则是实用。我们的原则不仅强调课堂的实现，同时也要使课堂的学习环境通用化。

3.1 设计课程活动，配合课堂教学需求

近几年，全国大多中学在技术方面已有了较大投资，例如宽带网络，教师可在课堂教学中使用互联网。一种教学模式或一套学习活动未必适用于每个学生或每个任课教师的教学风格。活动的目标受众可能不具有相同的前提技能或课堂学习内容的背景。我们开发学习活动时，教师可定制教学顺序，且满足各单元的学习目标。我们在教材中纳入这些设计特点，除了认知能力较高的学生之外，也能使能力较低的学生理解科学概念和过程。例如，我们在网页上提供动画和图像，以帮助学生直观地了解科学概念。此外，我们设计的活动应促进学生利用谷歌地球主动学习。

3.2 所设计的活动应具有可扩展性和可移植性

可扩展性是指对学生的调查经历要求不能太高，使他们可以在合理的时间内得出结论，但也要有足够的细节，使学生与更复杂的环境问题联系起来。可移植性是指活动中解决的问题应包括概念和实践，适用于不同的环境和情况，让学生推断他们对未接触问题的认识，使学生看到区域与全球的联系、具体案例与一般情况的联系，以便使教育价值最大化。

3.3 提供与个人相关的、有意义的范例

对于地球和环境知识的学习，我们可利用学生熟悉的范例，使学习具有意义和相关性。在教学过程中，我们发现，当学生认识到所涉及的问题与其日常生活密切相关时，他们会更主动地了解这些问题。在该能源模块中，利用谷歌地球分析所熟悉的可再生能源发电站，使学生认识到这些设施对环境的影响。

3.4 利用地理空间技术促进空间思维能力

教学活动应利用方便的工具，支持空间思维和推理。我们可识别谷歌地球的航拍照片和卫星图像作为工具来支持这种学习。例如，在对三峡水电大坝的情况进行调查时，我们可先将谷歌地球放大到湖北省，最后是长江。然后，我们在谷歌地球上对长江上的水电站依次进行探索，使学生识别长江沿岸的地理特征。我们利用谷歌地球资源对学生进行指导，以显示地形层次，强调自然地理特征，如山脉和峡谷，可创建带颜色的多边形，使学生了解长江沿岸的一些城市。

3.5 开发课程教材，以更好地适应不同学生的学习需要

今天的课堂相当多元化，学生的认知能力、语言表达能力和特殊学习需要也是多样化的。我们在教材中应纳入这些设计特点，以适应不同的学习需要。在课程教材中，我们应保持语言简洁，利用地理空间学习工具帮助学生理解所学内容。

3.6 为学生能动思考搭建平台

学生可利用开放的调查和数据分析使其问题得到成功解决，并对证据精心考虑而得出结论。在设计课程活动时，可在学习活动中嵌入提示，以帮助学生对所观察到的现象进行批判性的思考。例如，在利用谷歌地球探索水电大坝的活动中可以给出如下提示，以帮助学生思考水电大坝的特征:(1)所有的大坝是否都具有相同的形状、长度和高度吗;(2)每个大坝的周围地区是否相似或不同;(3)大坝为什么修建在这些位置;(4)大坝两侧的河流是什么样子;(5)大坝上游水库与大坝下游河流在形状和大小方面有什么不同。

4 结束语

辅以恰当设计的支持材料，谷歌地球可作为地理学习的一种有效工具。在学习环境中，谷歌地球可以用来培养学生的空间思维能力，探索和调查地球表面的自然和人为特征，帮助学生见证并理解地球变化的过程。教育工作者、科学家、设计师和课堂实践者可一起设计和开发教材，用适当且引人入胜的方式为学生展示地球和环境的内容及概念。

［1］ National Research Council.Learning to think spatially:GIS as a support system in K-12 education［M］.Washington DC:National Academy Press，2006.

［2］ 韩金荣.Google Earth在美国地理教育中的应用及启示［J］.中国电化教育，2009，(3):78-81.

［3］ 教育部.全日制普通高中地理新课程标准［M］.北京:人民教育出版社，2004.

［4］ 林珲，徐丙立.关于虚拟地理环境研究的几点思考［J］.地理与地理信息科学，2007，(2):1-7.

［5］ 孙汉群.用Google Earth整合地理教学［J］.江苏教育学院学报:自然科学，2010，(6):47-50.