基于GIS技术开展项目式学习探析

袁文容

《地理教育国际宪章2016》这样描述地理对教育的贡献：“受过地理教育的公民能够理解人与人的关系，也能够理解个人对自然环境和他人的责任。”“地理学习不仅赋予青少年21世纪的核心素养，而且引入獨特的调查工具，如地图、实地考察，以及功能强大的数字通信技术。” 乡土地理以学校所在地区的生活环境为主要学习内容，教学中要“引导学生主动参与，学以致用，培养学生的实践能力，使学生树立可持续发展的观念，增强学生爱祖国、爱家乡的情感。”因此，乡土地理非常适合开展项目式学习，进行地理实地考察、调研等活动，从真实的情景出发，更好地激发学生的学习兴趣，引导学生深入调研，利用GIS技术更好地将调研获取的一手数据资料可视化表达和分析，培养学生的地理核心素养。

一、PBL学习

项目式学习（Project-Based Learning）是指在特定的时间，为实现特定的目标，以任务为导向，以小组合作方式解决项目任务的学习方式［1］。与传统的中学地理教学相比，项目式学习立足于解决真实问题，关注学生的个体差异，更加注重创新精神和创造能力的培养。

二、GIS技术在项目式学习中的优势

1.满足地理教学对信息化发展的需要

2018年4月教育部印发的《教育信息化2.0行动计划》，标志着教育信息化时代的到来。2021年12月印发的《“十四五”国家信息化规划》指出，“十四五”期间，“国家将推进信息技术、智能技术与教育教学融合的教育教学变革。”作为初中基础学科，地理教学应依托于地理信息技术（GIS）的发展，努力将知识资源数字化，平面资源立体化。

2.满足个性化教学的需求

项目式学习立足于解决真实问题，关注学生的个体差异，关注学生的学习体验和过程。GIS在具有信息量大、功能强、可视性佳的优势。乡土地理教学内容灵活，基于身边的地理事物开展项目式学习，引导学生利用现代信息技术采集数据，利用GIS的数据可视化表达定制专题地图，有利于创设真实的教学情境，激发学生的学习兴趣和探究热情。利用GIS的空间叠加数据分析功能可以满足学生地理空间思维能力培养的需要，在理解地理事物之间的相互关系的过程中培养学生的区域认知和综合思维素养。

三、GIS支持下的项目式学习思路

本文结合GIS在中学地理教学中的应用功能，初步设计了基于GIS的项目式学习流程（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GIS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。学生参与项目研究的学习过程表现和成果均可利用学习评估量表进行自评、互评和师评。

四、以乡土地理为载体开展项目式学习

1.研读课程标准要求，明确项目学习内容

乡土地理为小区域的教学，教师在指导学生立项之前，须仔细研读乡土地理课程标准。2022版义务教育地理课程标准在“认识家乡”部分内容明确要求：“举例说明家乡环境及生产发展给当地居民生活带来的影响和变化，并尝试用绿色发展理念，对家乡的发展规划提出合理建议，增强热爱家乡和建设家乡的意识。” 教学中要关注学生探究能力、创新意识、实践能力和社会责任感的培养，促进学生全面发展和师生共同发展。在“地理实践”部分课程标准要求学生能设计简单的调查方案，利用问卷、访谈等形式进行社会调查。设计简单的考察方案，利用工具进行观察、观测等野外考察。

基于此，学生通过查阅资料和讨论，确定项目式学习的主题为“西堤头镇生活垃圾分类收集的调查研究”，通过垃圾分类调查主题实践活动旨在帮助学生认识学校所在地区的生活环境，以及垃圾分类给居民生活带来的影响和变化，结合调查发现的问题结合绿色发展理念提出可行性建议，引导学生主动参与、知行合一，培养学生的实践能力，树立可持续发展的观念，增强爱祖国、爱家乡的情感。

2.项目调查方法

（1）实地调查法

实地走访调查东堤头村、西堤头村和刘快庄村，并利用手机软件“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。

（2）问卷调查法

教师指导学生设计调查问卷、利用“问卷星”平台将两份调查问卷分别发放给本校学生和学校周边三个村庄的居民，进行抽样调查，了解学生和居民的垃圾分类意识。

（3）GIS分析法

将调研数据进行转化处理后链接到Arcmap10.7，对垃圾分类收集点进行可视化表达，对垃圾量和垃圾中可回收垃圾的比例进行“核密度分析”。

3.项目实施，助力地理核心素养培育

（1）实地调研获取数据，培养地理实践力

地理课程是一门兼有自然学科和社会学科性质的基础课程，学生平时接受和探究的地理知识是现成的，实地调查、问卷调查和GIS分析都是生成性的知识。学生调研过程中利用手机软件“六只脚”App采集垃圾桶分布与数量、单日垃圾量、垃圾类型、可回收垃圾比例、垃圾分类情况等数据，并利用“腾讯文档”整理和共享数据（图2），既培养了学生的地理实践力，也能帮助学生养成严谨的科学探索习惯。

（2）GIS数据可视化，培养区域认知

皮亚杰的建构主义认为，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。在完成了“认识全球”和“认识区域（世界地理和中国地理）”的学习基础上，开展实地调研和问卷调查，会使学生联系已有知识，对乡土地理知识进行主动探索、主动发现和主动建构，从而更好地培养学生的区域认知素养。

（3）GIS数据分析，培养综合思维

将调研采集的数据进行经纬度格式转化，链接到GIS软件Arcmap10.7中，对生活垃圾收集点分布、垃圾量、可回收垃圾比例进行可视化表达，输出乡土地图（图3、图4、图5）。根据“西堤头镇垃圾收集点分布图”（图3）分析东堤头村、西堤头村、刘快庄村的垃圾桶分布和分类情况，认识三个村垃圾分类基础设施现状；根据“西堤头镇垃圾桶与垃圾量分布图”（图4）分析三个村垃圾量分布现状、原因及存在问题；根据“西堤头镇垃圾桶与塑料比例分布图”（图5）分析三个村可回收垃圾的分布现状及原因；根据调研数据分析垃圾类型、垃圾分类状况等分析垃圾分类实施的可行性。学生在制图、读图分析的过程中，学会了从动态与静态、局部与全面分析问题，数据可视化和分析过程很好地培养了学生的综合思维、创新能力和创新精神。

（4）撰写调查报告，培养人地协调观

教师引导学生对实地调研、调查问卷收集的数据、以及GIS制图结果进行分析，使学生深入全面地认识到家乡现阶段环境建设存在的问题，归因分析，并针对性地提出可行性的建议，撰写家乡垃圾分类收集的调研报告，报告提纲如图6所示。这使得学生充分认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。

（5）成果推广，培养责任意识

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。通过调研获取家乡发展与环境建设的一手资料并加以推广，才能让更多人了解家乡发展现状、存在的问题和可行性建议，才能发挥宣传和教育的作用。在成果推广过程中，项目组的学生需要准备大量素材和资料，更加深入认识家乡，对七八年级在校生和家长进行垃圾分类的宣传讲座，普及垃圾分类知识，培养居民和学生的生态文明意识和可持续发展观念。并由学校将调研数据和报告提供给政府相关部门，为家乡的垃圾分类提供数据支撑。成果推广激发起建设家乡的志向，培养学生主人翁的责任意识。

4.及时合理评价，培养学习能力

《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。

本项目式学习的评价方式包括过程性评价（自评）、成果评价（小组互评、教师评价、家长评价），实现了评价方式和评价主体多元化。评价量表如表1和表2所示。

地理课程性质与项目式学习特征决定着乡土地理教学离不开生活中的地理，联系生产、生活实际与地理教学内容，以项目式学习为载体，用GIS技术处理项目开展过程中采集的数据，获取一手的乡土地理资料，学习乡土实践的方法，提升社会调查、人际交往和跨学科学习的能力，更好地培养学生的地理核心素养，完成立德树人的根本任务。

参考文献：

［1］ 侯肖，胡久华.在常规课堂教学中实施项目式学习［J］.教育学报，2016（4）：39-44.