基于中学生地理空间概念建构的Google Earth运用策略，本文主要内容关键词为：中学生论文,地理论文,概念论文,策略论文,空间论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
空间性是地理学科的重要特点。地理学的探究主要朝向寻找空间的秩序，建构地理空间概念是有效寻找空间秩序的基础。西方地理学家凯特早在1976年就提出将地理知识体系的基础归结到三个地理学科独特的、在实质上相互联系着的概念上[1]。这三个地理概念是空间位置、空间分布和空间关系，它们在学校地理中起着根本的组织作用，其他概念，诸如人地关系、区域等都是由地理关键概念衍生出来的。因此可以认为，使学生建立起地理空间概念系统是地理空间素养教学的起点，把握好这一起点，才能更好地引领学生进行地理空间表述、空间推理，进而形成一定的地理空间素养。
Google Earth（以下简称GE）作为一种新兴的信息技术工具，在国内外都有研究和运用，也逐步为众多地理教育工作者所熟悉，其功能可以为地理空间概念的建构提供有益的辅助和支撑[2]。研究基于地理空间概念建构的GE运用策略，引领学生进行地理空间表述、空间推理，可为中学地理教学培养学生的地理空间素养提供有力的教学手段和探索新的路径。
一、运用GE丰富地理空间表象
形成地理表象，是学生学习地理知识的一种重要心理过程。地理表象是对地理事实与现象外部特征的反映，是形成地理概念、将地理事物与现象本质属性知识化的基础[3]。GE各个图层含有海量的景观图片、标本、文字描述等，是学生形成地理表象的最佳资源，在学习相应的地理概念、特征、原理、规律时，对GE善加运用，可发挥其建立地理表象的独特价值。
1.运用GE可丰富学生的地理表象储备
GE可以显示平面和立体的地理事物或现象，对于中学生生活中难以直接感知的地理现象，可以运用GE模拟野外观察和实习，达到丰富地理表象储备的目的。例如，在学习等高线及其地形图的判读的知识时，学生若没有很好地在头脑中建立起山脊、山谷等概念，就无从判断等高线地形图中的山脊和山谷等部位。而运用GE这一信息技术手段，恰可以在丰富学生有关地形部位表象的基础上，帮助学生建构起清晰的关于地形各个部位的空间概念。例如，教师与学生可以通过GE任选一座名山大川的立体实景图，观察山体的各个部位，建立空间表象，进而形成概念。地理表象具有可以离开被感知对象，仍可在头脑中保持对象形象的特点，同时还可以加工形成新的表象。这样，建立了山脊、山谷等概念，就可以进一步对等高线地形图中的山脊、山谷等部位进行正确判断。大尺度的地理空间过程、空间排列状态、地理景观等等，往往是难以直接感知的，要形成这些地理事物和现象的表象，就要充分利用直观教具，GE可以呈现真实的、模拟的、二维的、三维的图像，直观地展示不同尺度区域中的地理要素和景观，是丰富学生地理空间表象的有效教学工具。
2.GE辅助地理空间表象形成的方法多样而有实效
首先，通过GE的辅助，可以在有地理表象储备的基础上通过类比或比喻指出异同引起联想而形成一种新的地理形象。其次，通过GE的辅助，可在学生已有的某种综合性较强、比较复杂的表象的基础上，直观地分析指出它的各个组成部分以分别形成各个部分的表象。再次，通过GE的辅助，可引导学生运用综合的方法把若干个体的地理表象综合起来形成一个整体形象。在类比、分析和综合方法运用的过程中，GE能够提供各种新的地理形象，显示各个组成部分和整体形象，有效地辅助各种方法的实施。例如，在学习经纬线部分的知识时，运用GE展示经线的走向、起止点、相互关系，就运用到分析和综合法，得到经线的一些特征，同时可以缩小地球，对结论进行验证，继而可以运用GE以类比的方法认识纬线。
二、运用GE进行地理空间位置的定位与描述
空间位置在地图中的表达方式主要有两种，一是地理事物间的相对关系，如中国位于太平洋的西岸、亚欧大陆的东部；二是用经、纬度来描述地理位置，这是地理事物的绝对位置。教学中，要求学生养成将地理事物放到经纬网中认识其空间属性的习惯，某区域与特殊的、重要的经纬线关系是理解其特殊空间属性的出发点。这是认识地理事物空间属性，培养学生地理空间位置观念的重要方法。
传统地图由于纸张大小和篇幅的限制，相较于GE，难以呈现任一地点进行定位训练，需要获取更多的纸质地图，有的甚至难以获取。如若要对两个地点进行比较，不在同一幅图上也会对认知造成一定障碍。如果只是用文字描述，也难以让学生形成地理空间位置的概念。
运用GE可以根据需要改变观察角度和呈现观察对象来描述一地的地理空间位置，利用其能够反映地理真实环境的特点，可以利用经纬线确定任一地点的位置和每一区域的视图。教师在区域地理教学的过程中，应重视运用GE显示某区域的地理空间位置，让学生作出描述，以培养学生的地理空间表述技能。这样，经过一段时间的培养训练，学生能够逐步掌握地理空间位置的描述方法。例如，学习亚洲的时候，读出亚洲的经纬度并确定该地在地球表面的位置，分别观察其最北端、最南端等的经度与纬度，以及其东西半球位置、南北半球位置，还可以描述亚洲与其他大洲大洋的相对关系。我们可以运用GE确定某一地与特殊纬线的位置关系，确定重要经纬线所穿过的典型的地形单元，反映地表事物与山、河、湖、海洋等自然要素的相互关系，运用GE呈现不同区域的空间位置差异，运用GE分析不同地理位置的空间要素配置。GE能够表达地理事物的各种位置关系，便于学生运用GE分析地理位置的影响，结合区域位置推断出该区域的自然要素、现象、原因，进而分析和评价地理位置。
三、运用GE认识地理空间分布
就地理空间分布规律而言，在理论地理学的研究领域内，一般可分成两个互为联系的尺度，以进行不同层次的分析。其一，宏观意义下的地理空间分布。所着眼的尺度范围为全球规模，至少也是在大洋、大洲、国家等级别的层次上。由此角度出发，探索地理现象、地理过程所服从的空间分异规律，是宏观意义下的空间分布研究。其二，微观意义下的地理空间分布。这里所谓的微观，当然与物理学中所指的微观含义不能完全等同，凡是涉及区域的、地方的、直至更小范围的地理空间，由于它们受到宏观地理空间分布规律的统一制约，在自然条件上表现为相对差异不大，处于同一或近似的环境之中，因此它更加注重的是较细微、较精密的空间结构、空间排布等规律的探讨[4]。GE从整体到局部的呈现能力使各种尺度下地理空间分布的认识得以很好地落实。
运用GE可从整体到局部认识地理空间分布的特征。Navon的“总体先于局部”的原理告诉我们，人们对图的理解总是倾向于先由整体特征把握图的整体意义，再注意其局部细节。而在知觉图的局部过程中，关于图的整体意义的一般知识、期望或假设引导了对局部细节的注意和知觉。即使当图比较复杂，而必须进行自下而上的加工时，相对于某一局部，仍然遵循从整体到局部的知觉顺序[5]。GE的呈现方式就是由整体到局部，在此过程中把由大到小的地理区域逐步展现在师生面前，有目的地引导学生探究，从整体上看大的结构，局部看分布细节来加深对地理空间分布特征的认识，理解地理空间分布概念。
以图1（图略）为例，A、B、C、D分别是在查询首都机场时，GE出现首都机场时的几个截图。在大洲大洋的空间位置直至到首都机场的分布格局都可以呈现，支持使用者的探究。运用GE从整体到局部来探究地理空间分布具有一定优势，有助于学生理解在某一地区，整体的空间分布是局部某些地理现象产生的背景和依据，而局部则是地理空间背景下的具体空间分布格局。从而理解地理事物的大小或范围，归纳地理事物的形状、地理事物的属性划分等，可以较为顺利地理解地理事物空间分布的有序性规律[6]。这不但有助于地理空间分布概念本身的理解，也易于推理得出地理事物和现象的成因。以北京气候特点及沙尘暴的成因为例，理解分别从整体和局部的视角观察地理事物空间分布及其影响的重要性。我国北方为干旱区，山脉多为东西走向，北部和中部为内蒙古高原和黄土高原，地处华北平原，北京因周围整体较大地形区的空间分布特点而发生沙尘暴。进一步来看，北京市中心位于北纬39度，东经116度，地处欧亚大陆的东岸，因而气候类型是温带季风气候。北京西部的西山为太行山脉，北部的军都山为燕山山脉。两山脉在北京的南口（南口是兵家要地）会合形成向东南展开的半圆形大山湾，山湾环抱的是北京平原。北京的地势是西北高、东南低，便于沙尘暴长驱直入。再详细些还可以纵览北京的城市结构。运用GE支持由整体到局部可以从气候类型及气象灾害等的成因探究逐步进行到城市空间结构甚至是某一建筑格局的探究。
运用GE变换空间尺度大小可认识空间分布格局。GE软件可以呈现不同尺度下的地理研究对象，为地理空间分析和地理空间推理奠定基础。尺度的变化过程中，GE展现地理事物的详细程度不同。GE对现实世界的空间关系的模拟，可以使学生对空间各种事物的状态有非常直观的感受。地理教师可以用GE的简单空间操作分析工具，为学生提供空间可视化的分析结果，能揭示地理事物的空间关系和空间分布模式，帮助学生理解地理学科的特征，建立地理学科的知识结构，提高地理课堂效益。例如，在较大的尺度上，运用GE观察和认识中国山脉空间分布格局，辨识北美洲地理空间分布格局。再如地理教学中的难点——世界陆地自然带的分布及其成因，体现了地理科学的整体性和区域性特征，不断变换尺度的大小，展现出来的空间信息也会不断更新，这样让学生始终能直观地感受和理解世界陆地自然带分布特征及其成因。
运用GE可认识地理事物空间展开的范围与大小。由于地理事物所占空间广大，难以用肉眼直接观察，因此它的形态特征，包括范围、海拔、轮廓等只能在地图上进行观察研究。为了研究和认识地表空间的需要，用科学的方法把地理空间绘制成各种地图，地图是由距离（比例尺）、方位（方向）、高度（等高线、颜色高度表）等空间要素组成的。GE不但含有上述地图要素，而且在操作过程可以通过尺度的变化，更细致地观察地理空间分布的形状、大小和范围。在大洲和大洋的课堂教学过程中运用GE教学便于学生对形状、大小、轮廓的观察；运用GE的图层叠加功能可以将非洲气候类型图叠加在GE上，根据需求打开经纬网、边界与地名、气温、地形等各要素的图层探究非洲气候类型的成因，学习过程中还会加深学生对非洲轮廓的认识。长江是世界著名的河流，GE可以鲜明地呈现长江本身的特征：水系呈树枝状、支流众多、水网稠密，然后让学生联系长江流域的地形地势和气候进行思考，就容易理解长江是我国流域面积最广、水力资源丰富、航运发达的黄金水道。
通过尺度的变化过程中的观察，也可以理解在地图地理空间分布的点、线、面的变化。当GE的尺度由大变小，所见城市就从一个一个点变成占据一定空间，有着特定外部轮廓形状的面状分布状态。
四、控制GE的不同图层认识地理空间关系
地理空间关系是指地表具有有机联系的各个地理要素的相互联系。GE的图层可以根据使用者的选择而呈现，这相当于多幅地图在课堂上根据需要展现在师生面前，比多幅地图更优越的是全部在一幅图上引出，让学生很容易掌握各区域的相互位置关系，也容易理解具有经济意义的物质要素和地理环境的空间关系，如铁路、港口、交通枢纽、城市、自然资源富集地等。如呈现不同比例尺显示下的台湾道路网，教师在课堂上运用这一类图层的相互显示可以讲清地图上地理要素的空间分布规律，同时启发学生思考这些分布规律的形成因素，以及思考与之有相互关联要素之间的联系。
五、利用GE认识地理过程的时空特性
时间和空间是同时存在的。地理空间的位置、空间分布和空间关系是存在于一定时间尺度之内的，组成地理环境的各个要素时刻发生着变化。例如，河流地貌的发育，不但在空间上存在地貌景观的差异，在河流发育的不同时期由于主导的外力作用不同也存在着地貌的差异。这就要求在地理学习中注重以动态的、发展的、过程的视角去观察地理事物，形成时间和空间统一的时空概念。GE包含不同历史时期的卫星图片，拨动指针即可获得，且包含很多特制的录像和影像资料，可将事物发生、发展、变化的过程直观、形象地表现出来，有利于化解难点，顺利实现教学目标，如海陆的变迁、印度洋海啸前后的图片对比、2010年美国飓风的动态路径图的过程分析等均属此类。而且网络中有很多用户自创的KMZ文件，师生可以量力而为，在能够获取资料的情况下，尽量运用有限的资源取得最大的效果。再如，时差的概念本身很难理解，仅有平面的时区图，学生很难理解这一时间概念，进而影响到空间概念的理解。而GE本身就具有动态的显示光照影像等功能，当我们运用GE中显示日光的功能，拉动指针，观察过去和未来任一时间点世界各地的光照实况时，对于形成时差概念来说其作用就毋庸置疑了。而且GE能够切换到太空中便于师生探究太阳系乃至宇宙中的奥秘，富于动感的展现形式，对于各种时空相关概念的形成助益匪浅。
六、结束语
GE显示的教学信息不仅能揭示地理事象在空间上的分布规律，而且能揭示地理事象随时间的动态发展变化；不仅能揭示地理事象在平面中的形象，而且能揭示地理事象的立体模式，为中学生形成地理空间概念提供了非常直观的帮助。本文可操作性的GE运用策略为中学地理空间概念的教学提供了有益的示范，笔者也一直从事这方面的研究，并运用于教学实践，取得了良好的教学效果。中学地理教学中有针对性地运用GE会使中学生地理空间素养的形成与基于信息技术的教学相得益彰。