基于GIS的高中地理区域认知素养培养教学设计

摘 要：GIS通过空间数据处理与可视化功能，为学生提供区域认知工具，培养学生认识地理现象的区域视角，形成正确的区域发展评价观念，在区域认知素养培育中发挥着重要的教学支撑作用。本文分析了基于GIS培养学生区域认知素养的适切性，构建基于GIS技术的高中地理区域认知素养培养框架，并以“流域内协调发展”为例，开展基于ArcGIS软件的探究式教学设计，通过设计问题链与探究任务引导学生探讨珠江流域协调发展问题，以期为GIS融入地理课堂教学、培养学生的区域认知素养提供案例参考。

关键词：高中地理；GIS；区域认知

中图分类号：G633.55       文献标识码：A       文章编号：1005-5207（2025）07-0029-05

区域认知是认识地理环境和人地关系的思维方式和能力［1］。《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课标”）指出，培养学生的区域认知素养，需要使其形成从区域视角认识和分析地理环境及其与人类活动关系的意识与习惯［2］，具备定位区域位置、归纳区域特征、比较区域差异、分析区域联系、评价区域发展的能力［3］。传统地理课堂的实体二维地图因信息量有限、互动性不足［4］，难以激发学生兴趣，削弱了区域认知素养的培养效果，课标建议利用地理信息技术，创新培养学科核心素养的学习方式［2］。使用GIS技术辅助中学地理课堂教学，能够有效整合数字化的区域地理要素信息，为学生开展课堂探究提供可视化的区域认知工具，从而提升区域认知素养的培养效果。

一、基于GIS培养高中地理区域认知素养的适切性分析

区域认知素养是指人们运用“空间—区域”的观点认识地理环境的思维方式和能力［2］，培养学生的区域认知素养，需引导学生形成从区域视角认识地理现象的意识与习惯，掌握认识区域的方法与能力，树立正确解释、评价区域开发利用的价值观念［5］。GIS技术具有数据输入与处理、数据储存与管理、空间查询与分析、制图与输出等功能［6］，在区域分析中能够便捷管理复杂的区域地理要素信息，可视化表达区域地理要素的空间分布，并通过叠加分析等空间数据分析功能揭示地理要素间的相互作用机制。ArcGIS软件可整合地理要素信息，高效分析和处理地理信息数据，契合建构主义学习理论下技术赋能促进学生认知方式革新的理念。将GIS技术融入高中地理教学可有效促进学生的区域认知素养培养，具体体现在以下三方面。

1.创设可视化的区域认知工具

ArcGIS具备可视化空间要素的功能，能够整合地球表层复杂多样的地理要素信息，储存地理要素的空间位置、属性信息与时域信息等数据。通过ArcGIS进行数据处理与图层叠加，可将一定区域空间范围内的地理要素转化为地图、图表等形式呈现，学生通过可视化的地图、图表能够分析区域内地理要素的时空分布与内在联系，得出探究结论。如在“服务业的区位因素”探究中，教师可将所探究的服务业类型在某区域中的空间分布与该区域的人口、交通、建筑物等地理要素分布信息叠加，引导学生观察叠加后的地图，获取地理信息，分析该类型服务业空间分布的影响因素。相较于传统课堂中直接呈现地图的教学方法，学生自主叠加地理信息数据制作专题地图，能更直观了解专题地图中的地理要素构成，便于学生更准确地概括区域地理概况。

2.培养认识地理现象的区域视角

地球表层具有复杂多样性，“将世界划分为区域”是从区域视角认识地球表层复杂性的方法［5］。通过ArcGIS制作的地图和图表可视化区域，为学生创造了“划分区域”认识地球表层复杂性的条件，引导学生根据一定范围内地理要素时空分布特征划分区域，以区域为单位概括地理要素的空间分布特征，形成从区域视角认识地理现象的意识和习惯。如教师在教学中引导学生阅读珠江流域水系图和地形图，概括出珠江流域“西高东低、北高南低，地势自上游向下游逐渐降低”的特点，从而完成对珠江流域地势特征的概括。相较于传统纸质地图，学生能够通过ArcGIS软件实现不同尺度区域的灵活转换，既可概括大尺度区域总体特征，也可将大尺度区域细分为小尺度区域，探讨小尺度区域间的差异与联系。

3.形成正确的区域发展评价观

课标要求学生需要具备“正确解释、评析区域开发利用决策的得失”的能力［2］。教师在教学中要为学生创设区域开发利用情境，引导学生评析区域发展对策、措施的合理性，从而培养“价值判断”层面的区域认知素养［5］。ArcGIS具备空间分析功能，可帮助学生快速定位，定性、定量描述区域地理要素特征，分析和表达区域地理要素的演变过程和要素间的相互关系，全面认识区域、评价区域开发利用的措施和对策。如在评价珠江流域水资源供给量的合理性时，学生可通过叠加产业结构分布图、GDP分布图和水资源供给量分布图，综合评价流域内不同城市的水资源供需差异。相较于传统教学中单独呈现的地理数据，学生在ArcGIS软件辅助下可将人口、GDP等数字指标与空间位置相关联，为数据赋予空间内涵，使区域发展评价更具直观性与可操作性。

二、基于GIS技术的高中地理区域认知素养培养框架

GIS技术融入课堂教学为教师提供了区域认知素养的培养工具。本文基于GIS技术构建了高中地理区域认知素养培养框架（图1）。将区域认知的培养逻辑解构为“组织区域”与“认知区域”2个维度［7］，遵循区域认知逻辑要求创设情境问题链。其中，“组织区域”维度主要引导学生确定区域空间范围、定位区域空间位置，初步建立区域视角；“认知区域”维度主要引导学生归纳区域特征、比较区域差异、分析区域联系、评价区域发展、解读区域要素的特征与联系。依托GIS课程数据库，指导学生遵循问题链要求，完成地理信息的处理、分析与制图，将GIS技术有机融入高中地理课堂教学中，从而促进学生区域认知素养的提升。

三、基于GIS技术培养高中地理区域认知素养的教学路径探析

本文基于上述框架，以人教版高中地理选择性必修2“区域发展”模块中的“流域内协调发展”章节为例，创设基于GIS技术的高中地理区域认知素养培养案例。具体教学设计如下。

1.明确教学主题

本章节对应的课标要求为“以某流域为例，说明流域内部协作开发水资源、保护环境的意义”，课程核心内容为“流域内部协作开发水资源、保护环境的意义”［2］。课标要求选取真实流域为案例，引导学生分析流域位置、自然环境、自然资源等自然地理条件，以及人口、经济发展等人文地理条件，探讨流域协调开发的现状和存在的问题，寻求流域协调开发的路径与措施。通过自然人文要素综合、小区域到全流域的尺度综合，从发展矛盾到可持续发展，让学生认识到流域内部协调开发水资源及保护环境的意义。

由于授课对象为粤港澳大湾区高中生，本案例选择珠江流域创设乡土情境。珠江流域位于我国南部，由西江、北江、东江等支流组成，干流长度、流域面积、多年平均总径流量均位居世界前列，流域内经济总量大，但上、下游间发展水平极不平衡。利用ArcGIS软件辅助开展探究性学习，有利于学生理解流域内协调发展对流域整体发展的重要意义。

2.确定教学目标

基于学生学情、课程标准、教材结构的分析，确定教学目标：①运用ArcGIS平台制作专题地图，掌握简单的地理信息技术操作能力（地理实践力）；②运用专题地图和图文资料，概括珠江流域的自然地理与人文地理特征（区域认知）；③分析珠江流域水资源开发中存在的问题和主要成因，探讨珠江流域协调开发水资源的路径（综合思维）；④认识珠江流域在国家发展中的重要地位和流域开发与环境保护的现存问题，理解走向协调的流域开发的重要意义（人地协调观）。

3.设计情境问题链

情境问题链是引导学生逐步深入探究的线索。本文从“初探珠江流域”“珠江流域的发展失衡”“走向协调的珠江开发”3个环节，结合区域认知素养培养目标，构建情境问题链（图2）。

4.构建相关GIS数据库

构建地理信息数据库是使用ArcGIS软件辅助开展区域地理课堂教学的基础。为了帮助学生全面认识珠江流域，分析与评价珠江流域的区域发展状况，本文通过自然资源部标准地图服务系统、资源环境科学数据平台、水利部珠江水利委员会等公开数据平台，获取课堂探究中所需的珠江流域行政区划、降水量、数字高程（DEM）等地理要素信息，构建教学数据库。

5.教学过程设计

（1）课堂导入

通过视频导入，认识珠江流域概况（表1）。

（2）探究活动一：初探珠江流域

制作珠江流域分布图和区位图，分析珠江流域的区位特征；对比我国主要流域流量、经济发展数据，在大尺度区域视角分析珠江流域区位的独特性（表2）。

（3）探究活动二：珠江流域的发展失衡

学生自制珠江流域降水量分布图、地形图与流域水资源供给量图等专题图，比较珠江流域内小尺度区域间的区际差异，分析珠江流域内存在的发展问题与问题成因（表3）。

（4）探究活动三：走向协调的珠江流域

针对珠江流域内的发展问题，分小组讨论珠江流域走向协调开发的解决对策（表4）。

（5）知识建构与迁移

师生回顾讨论环节各小组的结论，总结归纳解决流域协调开发问题的一般思路（图5）。教师组织学生在课后选取生活中熟悉的河流，运用流域协调开发的一般分析思路，对该河流所处流域的开发现状进行分析与评价。

四、结语

本文构建基于GIS技术的高中地理区域认知素养培养框架，以“珠江流域的协调发展”为主题设计教学案例。通过创设情境问题链与探究任务，构建珠江流域地理信息数据库，利用ArcGIS软件制作地图、空间分析，为学生提供可视化认知工具。引导学生综合地形、气候、河流、经济发展等地理要素信息概括区域特征、比较区域差异、评价区域发展，从而促进区域认知素养的培养。运用ArcGIS软件制作数字地图，突破了传统地图在区域地理教学中的应用局限，学生能够在自主处理数据、分析数据、制作专题地图的过程中综合解读与分析区域地理要素，有效培养了学生的综合思维与地理实践力。

GIS技术应用于高中地理课堂中，能够提高课堂的直观性、互动性和实践性，弥补传统课堂教学的不足，创新学科核心素养的培养方式，充分发挥地理学科的育人价值。当前，GIS应用于中学地理教学仍处于实践探索阶段，教师技术能力不足、软硬件资源缺乏、教学时间紧张等问题对GIS的应用带来了极大限制。为推进GIS融入课堂教学，学校需优化信息化教学硬件，为开展GIS辅助教学提供必要的教学环境保障。教师需积极参与GIS技能培训，不断提高自身操作水平。在教学实施过程中，应为学生提供所需的地理数据、必要的软件操作培训以及操作性强的实践情境，引导学生运用GIS软件进行空间分析与制图，完成课堂探究任务。未来，随着Web GIS等轻量化GIS平台应用于高中地理课堂教学中，GIS工具的使用门槛将会降低，GIS技术在地理教学中的潜力将充分发挥。

参考文献：

［1］ 袁孝亭. 区域认知及其育人价值和目标要求［J］. 地理教学， 2022（17）： 14-16.

［2］ 中华人民共和国教育部. 普通高中地理课程标准（2017 年版 2020 年修订）［M］. 北京： 人民教育出版社， 2020.

［3］ 李云娇， 白舟. 浅议区域认知素养及其培养策略［J］. 地理教育， 2017（S1）： 98-99.

［4］ 卫建文， 涂杰楠. 遥感技术与GIS在中学地理教学中的应用研究［J］. 教学与管理（理论版）， 2019（7）： 110-112.

［5］ 袁孝亭. 区域认知及其培养重点解析［J］. 地理教育， 2017（1）： 4-6.

［6］ 月荣玉， 刘春燕. 基于GIS的高中地理教学模式探索——以“农业区位因素”为例［J］. 地理教育， 2024（S2）： 138-143.

［7］ 徐雪. 区域思想对于地理教学的指向性要求研究［D］. 长春： 东北师范大学， 2015.