信息技术在地理综合思维素养培养中的应用探析

林天寿 罗坤 陈红 黄秀英

《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下称“新课标”）指出，综合思维是指人们运用综合的观点认识地理环境的思维方式和能力，其三个表现分别为要素综合、时空综合和地方综合［1］。

地理学科的特色之一是从空间的角度研究世界，其观察世界的方法和工具具有独特性。现代信息技术的发展促使地理学科拥有更多观察世界的工具，其在地理综合思维素养培养中的应用将散发出独特的魅力。

一、地理综合思维素养与信息技术的联系

随着现代科技的高速发展，情境可以通过信息技术还原，让学生直观体会不同区域真实的地理事象，促进学生地理综合思维素养的培养［2］。

1.要素综合与信息技术的联系

从单一要素到多要素再到全要素，要素综合的水平是不断提升的，其情境也从简单、熟悉的到现实中复杂的。利用现代信息技术手段可将情境中所需要的图层要素进行叠加，通过观察模拟要素的增删对地理事象和地理环境的影响，帮助学生理解地理要素间的相互影响和相互联系，体会要素的综合。

2.时空综合与信息技术的联系

不同地理事象所涉及的时空跨度差异显著，有的一瞬即逝，有的演变缓慢。因此，将现代信息技术引入到教学中，不仅可以还原已经发生过的地理过程，还可以对未来可能发生的地理现象进行模拟，培养时空综合的思维方式。

3.地方综合与信息技术的联系

无论是同一尺度还是不同尺度的区域，其特征均有可能存在明显差异。借助现代信息技术手段，可以以动态性、区域性的角度观察某一区域在不同时期的特征，也可观察不同区域的差异，培养地方综合的思维方式。

新课标提出“深化信息技术的应用”，旨在强调信息技术与教材内容的深度融合，以现代化手段培养学生的地理核心素养。地理综合思维素养的三个表现虽然是相互联系、相互影响的，但各有侧重点，对应的教学内容也有差异。因此，在现代信息技术手段的应用过程中，应充分利用信息技术的不同功能进行培养。

二、信息技术在地理综合思维素养培养中的应用实例

科技的进步促使信息技术功能不断增强，利用信息技术的要素叠加、现实模拟和区域对比等功能，能够有效增强对地理综合思维素养的培养效果。

1. 教学媒体选择

根据教学媒体的运行环境划分，地理类教学媒体可分为计算机类软件、移动客户端（手机、平板等App）类软件、小程序、网页网站等。不同的软件具备各自的突出功能，在选择教学内容和教学媒体时，应充分考虑教学环境、学生情况、教学内容等因素，以便更好地将信息技术与地理综合思维素养的培养相融合。多数气象类教学媒体兼具图层叠加、现实模拟和区域对比等功能，具体教学媒体及相关教材内容统计如表1所示。

由气象类教学媒体统计（表1）可知，气象类教学媒体类型丰富，运行环境多样。其中，VentuSky功能强大，适用于高中地理教学中“大气”所涉及的大部分内容，将VentuSky合理运用到地理课堂教学中，可通过图层叠加、现实模拟和区域对比等方式，强化地理综合思维素养的培养。同时，VentuSky可在App、网页网站等多个环境中运行（在App商城或网站中搜索名称即可），能够满足不同用户的需求。因此，本文从气象类教学媒体中选择VentuSky进行探究。

2. 教材内容及案例选择

VentuSky是由捷克一家气象公司所打造的应用程序，它通过天气预报和气象数据可视化的方式提高人们对于气象事件的认识［3］。VentuSky不仅提供了温度、降水量、风速、气压等气象数据，而且可以通过更改时间查看过去发生的气象事件和模拟未来可能发生的变化趋势。根据VentuSky的功能特点，本文以人教版教材中的“台风”为例，通过真实情境分析台风的生消与影响。

人教版教材必修第一册和选择性必修1中均涉及了“台风”的内容。必修第一册在“气象灾害”一节中主要讲述台风灾害形成与发生的时空特点及其影响；选择性必修1则在“常见天气系统”一节中依托天气系统对天气的影响，以台风为案例，分析台风的形成与消亡和台风对天气的影响。以真实情境呈现教材内容更有助于强化学生地理综合思维素养的培养，因此，本文以我国遭受台风影响较大的福建省为例，分析2023年第5号台风“杜苏芮”的形成、消亡及其影响。

3. VentuSky在“臺风”教学中的应用

（1）知识点1：台风的形成

教材中关于“台风的形成”内容表述主要为“西北太平洋是世界上台风发生频率最高的海域，也是影响我国台风的主要源地”，并在选择性必修模块对台风形成的原因进行了解释。通过VentuSky的相关功能，便可直观探究原因，具体操作如下。

①为便于观察数值大小，在“设置”中勾选“用网格模式显示数值”。

②打开“温度”图层，并将时间调整为1月，观察西北太平洋地区的温度数值（图1）。

③运用同样的方式，将时间调整为7月，观察西北太平洋地区的温度数值（图2）。

一般而言，每年1至2月为北半球气温最低的月份，从2023年1月和7月中低纬度海面温度分布对比信息可知（图1、图2），西北太平洋海域的1月海面温度大多数在25 ℃以上，7月更是达到27 ℃以上。台风常常形成于洋面温度超过26 ℃的热带海洋上。该海域洋面水温高，加热大气，使空气膨胀上升，同时太平洋广阔的海域和源源不断的水汽为热带气旋的发育提供了温床［4］。

通过要素和时空演变，该知识点探究了台风形成和发育的条件之一——海水温度。发挥VentuSky的优势功能，促进学生地理综合思维素养水平的提升。

（2）知识点2：台风的影响

VentuSky的其中一个优势在于可以通过调整时间观测过往的气象数据。因此，本文以2023年第5号台风“杜苏芮”为例，进一步探究该台风对福建省的影响。具体操作如下。

①打开“风速”图层，选取地理坐标为北纬24°30′，东经119°30′（晋江附近海域）。

②将时间调整为2023年7月27日10：00（约登陆前24小时）。

③点击左下角播放按钮，模拟台风“杜苏芮”从登陆前24小时到登陆时该地理坐标风速的变化情况，观察台风登陆前24小时到台风登陆期间其中两个时间节点的风速对比（图3）。

受台风影响的区域常常伴有狂风、暴雨、风暴潮等。由该地标两个时间节点的风速对比（图3）可知，在台风登陆前约24小时，晋江附近海域某点的风速为7 m/s（4级风），登陆前约1小时风速则达到了27 m/s（10级风）。通过数据对比可看出，随着台风逼近，给该地带来了“狂风”天气。

④打开“降水量”图层，可用对比风速的方式对该区域降水量的差异进行比较，也可将其应用于沿海和内陆地区风力和降水量的对比（图略）。

⑤打开“波浪”图层，观察“杜苏芮”登陆前后的浪高情况（图4）。

据“杜苏芮”登陆时福建南部沿海附近浪高分布圈（图4）可知，“杜苏芮”登陆时附近沿海浪高可达到8米以上，对沿岸地区造成了巨大的生命和财产威胁。

通过上述探究，可从数据可视化的方式直观分析台风所带来的影响和不同区域的差异，加深学生印象，有助于地理综合思维素养乃至地理核心素养的培养。

（3）知识点3：台风的消亡

“杜苏芮”登陆后，因失去海洋水汽和热量的供应，加上陆地摩擦力大，台风逐渐减弱，最终消亡。通过进一步演示台风“杜苏芮”的移动，观察其消亡过程。具体操作如下。

①打开“气压”图层，分别对比台风登陆前后的气压值差异（图5）。

由福建及周边海域气压示意图（图5）可知，台风“杜苏芮”登陆前1小时中心附近气压值为970百帕，登陆后6小时中心气压值为987百帕，说明登陆后台风逐渐减弱。

②打开“风速”图层，分别对比台风登陆前后的风速大小差异（图6）。

由福建周边区域风速示意图（图6）可知，当前台风中心位于陆地上，相较于登陆前（图3）其影响的周边地区风速明显下降，也可说明台风登陆后其不断减弱，对周边地区的影响变小，最终消亡。

③打开“降水量”图层，运用相同的方式可对台风登陆前后降水量进行对比（图略）。

通过对气压、风速和降水量的探究，可运用动态气象数据让学生直观感受台风登陆后逐渐减弱到消亡的过程，将复杂、抽象、静态的问题简单化、具体化、动态化。

三、信息技术在地理综合思维素养培养中的应用优势

1.利用VentuSky的图层叠加功能，促进要素综合提升

VentuSky提供了“温度”“降水量”“气压”等14个图层，其中多个图层还提供了不同尺度、不同区域、不同要素的选择。本文选取的情境通过对不同图层的增加、删除或改变，可以直观观测不同区域尺度下“杜苏芮”的变化及其影响等方面的气象数据，使要素综合的培养可视化、具体化。

2.利用VentuSky的现实模拟功能，促进時空综合提升

本文选取的情境是现实中难以直接观察的，若仅仅依靠静态图文资料的展示，学生无法直观体会事物发展的过程。VentuSky可以通过时间调整，还原“杜苏芮”的发生、发展过程，观测台风从形成到消亡的全过程；还可以通过对未来事件的预测，模拟该事件演化的可能趋势。

3.利用VentuSky的区域对比功能，促进地方综合提升

VentuSky能够从地方要素的角度分析“杜苏芮”对区域降水量、风力等气象要素的影响，也能够从时空变化的角度观测“杜苏芮”对所经地区地理要素产生的变化，这些都是地方综合的具体表现。

4.利用VentuSky的综合分析功能，提升综合思维素养

地理综合思维素养的表现虽然各有侧重，但其培养过程不是割裂的。除上述功能外，VentuSky综合分析问题的功能强大，且它的数据是实时更新的，可以将它运用到“大气”“海洋”甚至“地球运动”“月相观测”等知识，推动地理综合思维素养的提升。相较于其他教学媒体，VentuSky使用便捷，可操作性强，方便学生自行操作，有利于促进地理实践力等地理核心素养的培养［5］。

四、结语

本文以VentuSky在“台风”中的应用为例，从要素可视化、时空变化、区域对比等角度，分析了信息技术在地理综合思维素养培养中应用的优势。VentuSky的运行环境多样，涉及的知识丰富，便于教师和学生操作，使利用信息技术对学生地理综合思维素养的培养具备可操作性，促进地理综合思维素养乃至地理核心素养的培养落地生根。

参考文献：

［1］ 韦志榕，朱翔.普通高中地理课程标准解读（2017年版2020年修订）［M］.北京：高等教育出版社，2020.

［2］ 林天寿.基于信息技术的地理综合思维素养培养研究［D］.佳木斯：佳木斯大学，2021.

［3］ 关一龙，蔺芳，吴红波.地理信息技术与高中地理教学的融合实践——以“黄土高原水土流失”为例［J］.地理教育，2022（11）：8-12.

［4］ 徐奇智.自然地理基础（高中地理）［M］.合肥：中国科学技术大学出版社，2019.

［5］ 左晓媛.基于VentuSky的高中地理可视化教学研究［D］.大连：辽宁师范大学，2022.

通信作者：黄秀英