ArcGIS在垃圾分类普及中的应用

袁文容

(天津市东堤头中学 天津300412)

当今社会经济迅猛发展给我们的物质生活带来便利的同时，也使我们不得不面对经济增长所带来的种种环境问题。每年生活垃圾产量增幅迅猛，垃圾填埋和焚烧不仅污染环境，同时也浪费了很多资源，因此，垃圾分类管理势在必行。在信息高速发展的时代，ArcGIS作为一款数据可视化和空间叠加分析处理能力强大的地理信息技术软件，能有效地反映东堤头镇垃圾分类基础设施现状，为实行垃圾分类管理提出合理化建议。

1 垃圾分类普及的重要性

1.1 垃圾分类管理的必要性

《“十四五”规划纲要》明确提出，“因地制宜推进农村生活垃圾处理，改善农村人居环境”和“全面提高资源利用效率，推行垃圾分类和减量化、资源化，加快构建废旧物资循环利用体系”。西堤头镇地处天津市郊区，居民分布密集，人流量大，生活垃圾产量高，在加强生态文明建设的今天，全面推行垃圾分类管理刻不容缓。

1.2 民众的垃圾分类意识淡薄

通过对在校学生和当地居民进行的抽样调查显示，在收回 1588份有效问卷中，79.3%的学生和63.6%的居民认为“人们的环保意识淡薄”，对垃圾分类知识的调查结果来看，学生和居民的正确率分别为58.42%和 57.42%。由此可以看出，民众对垃圾分类的认识不够全面，环保意识较淡薄。

1.3 中学生中普及垃圾分类意识的重要性

作为现代中学生，非常有必要在价值观形成的关键时期，用实际行动认识学校所在地区的生活环境，关注家乡的环境建设，深入了解家乡的发展，形成可持续发展的观念，增强爱祖国、爱家乡的情感，扣好人生的第一颗扣子。

2 ArcGIS软件与学生地理实践活动

2.1 ArcGIS的优势

ArcGIS是地理信息技术中非常普遍的一款软件，在计算机硬件支持下，可以通过 ArcGIS软件对地球表层空间的地理分布数据进行存储、管理、运算、分析、显示、输出等操作，具有信息量大、功能强、可视性佳的优势。

2.2 ArcGIS软件应用思路与流程

本文结合ArcGIS软件在中学地理实践活动中的应用功能，初步设计了 ArcGIS助力垃圾分类意识普及的学习流程(图 1)。查阅资料和头脑风暴确立项目，以实地调研和问卷调查为主要研究方法，通过ArcGIS的数据可视化功能对采集的数据进行制图表达，进而为调研报告的撰写和成果推广提供数据和地理事实支撑，学生辩论赛和宣传讲座培养了学生的垃圾分类意识和可持续发展观念。

图1 ArcGIS助力垃圾分类意识普及的学习流程图Fig.1 Learning flow chart of ArcGIS helping to popularize awareness of garbage classification

2.3 “六只脚”软件辅助采集数据

实践活动中，学生分组对生活的乡村进行实地走访调查，利用手机软件“六只脚”APP采集垃圾收集点的经纬度、垃圾桶分类情况、垃圾量、垃圾类型、垃圾中塑料的比例等数据。数据的科学采集，是为ArcGIS可视化和空间分析提供科学严谨而又直观的支撑。

3 ArcGIS在垃圾分类意识普及中的应用

3.1 实地调研获取数据，提升学生垃圾分类意识

“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，实地调查、问卷调查和基于 ArcGIS的分析都是生成性的知识。学生调研过程中走遍家乡的每处角落，利用手机软件“六只脚”采集了每一个垃圾桶的实际数据，大量的数据在利用“腾讯文档”整理(表 1)和共享的过程中，让学生深刻地感受到了每天产生的垃圾数量之大，对环境的伤害之大，深埋于心的环境意识和垃圾分类意识开始觉醒。

皮亚杰的建构主义认为，当外部环境发生变化，而原有认知结构无法同化新环境提供的信息时就会引起的儿童认知结构发生重组与改造。平常的生活习惯中，垃圾随意打包丢弃是常见的，通过对调研数据可视化处理输出的垃圾量的分布图和可回收垃圾分布图进行分析，学生深刻地认识到这样的生活习惯是极不环保的，垃圾分布不均，且垃圾中可回收垃圾比例很大。可视化的数据与生活中杂乱堆砌在垃圾桶中的可回收垃圾形成了强烈的认知冲突，使学生意识到随着社会经济的快速发展，为满足发展的需要，人类大量从自然界获取资源并排放污染物，人类与自然环境之间的矛盾冲突日益加剧，人地协调观已经显示出其重要性，只有正确的资源观、环境观和发展观才能获得可持续发展。从而帮助学生重新认识垃圾分类的重要性，建构了垃圾分类意识，提高了学生垃圾分类意识水平。

3.2 ArcGIS数据可视化，提高学生垃圾分类水平

①垃圾收集基础设施数据对比，了解垃圾分类中存在的硬件问题[1]。通过对 ArcGIS输出的垃圾收集基础设施的数据分析学生不难发现，西堤头村和刘快庄村垃圾收集点设置较为合理，东堤头村垃圾收集点过于集中，分布不均，原因在于调研活动期间，东堤头村内正在进行水管改造工程。从分类垃圾桶设置来看，东堤头、西堤头、刘快庄 3个村的垃圾收集点已具备分类垃圾桶的比例分别为 27.2%、50.2%、35.3%，基础设施状况不容乐观，会制约垃圾分类的实施[2]。

②垃圾量数据对比，提高学生垃圾减量化意识。东堤头村和刘快庄村垃圾量分布不均，东堤头村集中在“枫水湾家园”及津榆公路沿线，刘快庄村主要集中在杨北公路沿线的永川小区。这些地区为村庄的高层建筑和国道省道，人口分布密集，人流量大，生活垃圾较多；东堤头村内虽因工程建设影响垃圾收集点设置，但并未出现垃圾随意丢弃的现象。西堤头村的垃圾量分布较为均匀，并未发现特别集中的投放点，镇政府机关、镇卫生院、超市、酒楼等均在杨北公路沿线，人流量大，商业活动较多，虽然垃圾总量较多，但因为垃圾桶数量多，且分布非常密集，使得垃圾量分布均匀，并未出现集中投放的情况。

③可回收垃圾数据对比，提高学生垃圾分类投放意识。424处垃圾收集点中，202处可回收垃圾比例超过或等于 50%，可回收垃圾占比最高的是刘快庄村主干道刘东路沿线、东堤头村的“枫水湾家园”，分布较为集中的是西堤头村杨北公路沿线和刘快庄村的永川小区。上述地点均为人口密集的高层建筑或者商业活动最为频繁的地区，可回收垃圾主要包括饮料瓶、矿泉水瓶、塑料袋、快递塑料包装物、一次性塑料餐盒和餐具等。

表1 实地调研获取的数据整理(部分)Tab.1 Data obtained from field surveys(part of data)

3.3 基于 ArcGIS数据分析撰写调查报告，提高学生垃圾分类能力

学生根据ArcGIS数据分析，并对学校周边3个学生分布密集村庄的垃圾分类基础设施、垃圾量、可回收垃圾量等要素进行叠加分析，更全面地认识了家乡在垃圾分类管理中面临的问题，结合问卷调查结果进行分析，寻找原因，并针对性地提出可行性措施，从而提高了学生的垃圾分类能力。

3.4 成果推广，增强学生垃圾分类责任感

初中是学生个性化、多样化的阶段，是落实“立德树人”的关键时期。通过调研获取的家乡发展与环境建设的一手资料只有加以推广，让更多人了解家乡发展现状、存在的问题和可行性的建议，才能发挥宣传和教育的作用。利用家长会和学生的年级会进行了多场学生辩论会和宣传讲座，学生准备了大量素材和资料，将问卷调查结果和调研数据的 ArcGIS可视化结果展示给学生和家长，对家乡实施垃圾分类管理的重要性和迫切性进行了很好的宣传和普及，帮助更多的人更加深入认识家乡生态文明建设的光明前景，激发起建设家乡的志向，培养了学生和民众积极参与垃圾分类的主人翁责任意识。

4 培养学生自主学习与合作学习能力

《“十四五”规划纲要》中提到，要“完善终身学习体系，建设学习型社会”。合理及时的自我评价、同伴互评和教师评价，能引导学生独立自主学习与思考，有效保障合作学习共同体的建设，能更好地培养学生自主学习和合作学习能力。

基于ArcGIS普及垃圾分类的地理实践活动评价方式包括过程性评价(自评)、成果评价(互评和师评)，实现评价方式和评价主体多元化。以评价促进学生在地理实践活动中主动参与，主动构建，在小组合作中培养小组合作意识和垃圾分类的意识。评价量表如表2和表3所示。

表2 “西堤头镇生活垃圾分类调研”项目自评表Tab.2 Self-evaluation form for project of “Research on Domestic Waste Classification in Xiditou Town”

表3 “西堤头镇生活垃圾分类调研”项目成果评价表(互评、师评)Tab.3 Achievement Evaluation chart for “Research on Domestic Waste Classification in Xiditou Town”(mutual evaluation，teacher evaluation)

5 结 论

随着人们生活水平的提高，生活垃圾数量和可回收垃圾数量都在日益增加，使得生活垃圾处理的负担也在日趋严重，加快对生活垃圾进行合理化、最优化、资源利用最大化处理的要求迫在眉睫。本文通过学生问卷调查和实地调研科学严谨地获取数据，利用ArcGIS对数据进行可视化分析，为垃圾分类管理提出可行性建议，并利用学生组织的宣传讲座和辩论赛[3]，提高了家长和在校生对垃圾分类的重要性的认知，提高了学生和民众的垃圾分类能力，达到了普及垃圾分类管理的目的，完成生态文明建设和立德树人的根本任务。