新实践新应用 | 谷歌地球在初中地理教学中的运用
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谷歌地球在初中地理教学中的运用
——以“认识经纬网”为例
文| 彭云龙
谷歌地球（Google Earth）与地理信息系统、网络、虚拟现实等高新技术密切相关，自2005年问世之后，便受到国内外广大地理教育工作者的青睐，成为初中地理课堂教学的一个常见工具。2018年4月，教育部印发《教育信息化2.0行动计划》，提出2.0时代的教育信息化要实现信息技术与教学实践之间的深度融合。本文以“认识经纬网”为例，介绍初中地理教学中谷歌地球从简单应用到与教学内容深度融合的转变过程。
一、第一次教学设计：
简单应用谷歌地球辅助教学
2008年5月12日14时28分4秒，我国四川汶川发生了震级为8.0级的特大地震，震中位于四川省汶川县（104°E，31°N）。此次地震共造成十几万人伤亡，是新中国成立以来破坏性最强的地震之一。那么，教师如何引导学生找到此次地震的震中位置呢？笔者设计了活动一：认识经纬网。常规教学活动中，教师会拿出地球仪，让学生小组合作，完成下列活动：①在地球仪上用红色记号笔描画出0°、10°、20°、30°和90°纬线；②在地球仪上用蓝色记号笔描画出0°、10°、20°、30°和180°经线；③根据以上实验活动，请将表1填写完整；④观察地球仪，指出可以在地球仪上划分出多少条纬线和经线；⑤南北半球和东西半球的分界线分别是什么，请说出依据；⑥在地球仪上找出汶川地震震中的大致位置并贴上标签。
表 1 经纬线的特点
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随着谷歌地球在地理教学中的运用，笔者教学“认识经纬网”知识时逐渐将其引入课堂，主要体现在认识经纬网图层、经纬线特征、半球划分界线上。
首先，认识经纬网图层（如图1）。打开谷歌地球后，呈现在学生眼前的只是一个高度仿真的三维数字地球，没有经纬网和地轴，这也是地球在宇宙中的真实状态（如图1a），可以让学生观察到我们生活的地球表面是没有纵横交错的经纬网格的。为了确定地球表面上的准确位置，人们才设计出了度数按规律分布的经线和纬线。在谷歌地球中，通过“视图”菜单下的“网格”工具即可打开经纬网图层。
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图 1 谷歌地球中的网格功能
其次，认识经纬线特征。借助地球仪完成活动一中的第①和第②题后，教师可借助学生描画之后的地球仪，并利用谷歌地球中的经纬网格，共同探究经纬线和经纬度的分布特征，最后完成表1。例如，在图1b中发现，A是最长的纬线，纬度为0°，即赤道。从赤道向南北两极，纬线的度数越来越大（直到90°），长度越来越短（直到南北极点长度为零）。此外，纬线B和C长度相等且沿赤道对称分布，空间关系为相互平行。当切换到图1c以极地为中心的视角后，可发现所有的纬线为圆形，如北极圈D。同样，利用谷歌地球的网格图层，也可总结出经线和经度的分布特征。
最后，认识半球划分界线。赤道是南北半球的划分界线，无论从纬度和纬线的分布规律，还是从南北半球的体积大小，赤道都是划分南北半球的唯一选择。东西半球的划分可以有多种选择，如从经度的分布规律来看，本初子午线（0°经线）与逆本初子午线（180°经线）组成的经线圈可以将地球划分为东西半球，但是如此划分就将许多国家人为地一分为二了。那么，利用谷歌地球，打开图层数据库中的“边界和地名”图层，就可以直观地证实本初子午线E经过了许多国家，放大数字地球时，还可找到准确的国家名称和本初子午线穿越的准确位置（如图1d）。
虽然谷歌地球在经纬线的教学中具有独特的使用价值，是传统教具地球仪的重要补充，但在上述教学过程中还有如下缺陷：①谷歌地球中的N、S、E和W均出现在度数之前（如N35°），其书写格式与教材中的书写规范产生冲突；②谷歌地球中的南北回归线和南北极圈都是用黄色实线来显示的，这与赤道、本初子午线和180°经线一模一样，也与教材中用虚线表示回归线和极圈的做法不一致；③经纬网是一个整体，虽然放大和缩小数字地球时经纬网均会随之改变，但是无法单独显示某条（些）特殊的经线和纬线，这就降低了教学的精准性；④谷歌地球的应用仅仅指向具体的教学问题，缺乏问题的情境性、趣味性和实用性。
二、第二次教学设计：
实现谷歌地球与教学内容的深度融合
（一）制作数据库文件
谷歌地球与初中地理教学的深度融合应用，往往需要建设与教学主题相关的数据库。这些数据往往源自以下几个方面：①谷歌地球内嵌的图层数据，如经纬网、3D建筑和道路等图层数据；②通过谷歌地球工具栏可以创建简单的地理图层数据，如点、线、面等图层；③运用其他GIS软件编辑和输出的KML图层数据，如我国主要的河流图层。在“认识经纬网”教学主题数据库中，主要包括屏幕贴图、特殊经纬线、文字说明等图层数据（如图2）。
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图 2 数据库构成
（二）显示教学主题
利用谷歌地球进行地理教学时，为了突出教学主题，往往要利用屏幕贴图标签（显示效果如图2三维数字地球左上角）。屏幕贴图标签的主要功能是无论三维数字地球如何移动、缩放和视角调整，屏幕贴图图像的位置和大小等均不改变。
（三）添加文字说明
为了促进学生理解，教师还要在谷歌地球中添加必要的文字说明。例如，学习经纬网时，学生还不太了解海陆分布和大洲大洋等知识，因此，教师需要添加一些文字说明，为学生提供必要的教学支持，帮助学生进行空间定位，提高教学的精准性。在谷歌地球中，添加文字说明的常用方法是利用“添加图像叠加层”工具将文字图层叠加进数字地球。
（四）添加符号说明
点、线、面等地理符号也可帮助学生进行空间定位。例如，活动一的第④小题，如果仅仅观察某个地球仪本身，那么经线和纬线的数量肯定是有限的。为了促进学生对经纬线数量的正确认识，可以利用谷歌地球进行如下探究活动。首先，请学生观察图3a红色方框里经线和纬线的数量，然后将该区域放大（如图3b），再观察经线和纬线的数量，观察中间方框里有多少条经线和纬线。依次类推，再放大，再观察（如图3c、3d），最后学生会发现经度和纬度的单位“度”，可以划分为“分”，然后继续划分为“秒”。经过此过程，可知经纬线的数量是无限的。这里的红色边框就起到聚焦和定位的作用，通过工具栏中的添加多边形工具即可绘制出来。如果要绘制准确有规则的地理区域，则需要修改KML代码中的经纬度参数。
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图 3 经纬线的数量
（五）绘制特殊的经线和纬线
活动一的第③题是分别探究经线和纬线的形状特征，但是谷歌地球中只能呈现完整的经纬网，经纬网中密密麻麻的经纬线降低了教学的指向性，所以利用谷歌地球的某条经线和纬线认识它们的形状特征会大大提高教学效率。在谷歌地球中，绘制特殊经纬线需要用到KML代码。KML是“Keyhole Markup Language”的英文首字母缩写，是一种类似于XML的语言，与XML有着相似的语法和格式，其文档结构主要由标签组成。KML文件可以通过笔记本、写字板或其他任何文本编辑器打开查看。下面以西经20°和北回归线为例，说明在谷歌地球中如何绘制特殊经线和纬线（如图4）。
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图 4 西经 20°的 KML 代码
在图4的代码中，前两行是KML的文件头，
是“地标”标签，是一个折线标签，对于短的线段或路径是无效的，只对长的线条有效果，是布尔值，0表示线段或路径有可能延伸到地面以下，1表示贴近地面延伸，即坐标，三个数值分别为经度、纬度和海拔，其中正值为东经或北纬，负值为西经或南纬。将以上代码直接复制到谷歌地球位置面板中，就会显示出西经20°经线（如图5a）。如果还要绘制其他经线，只需修改图4中的经度参数“-20”为目标经度值。
纬线的绘制可以结合“添加图形叠加层”工具和修改KML代码参数来实现。首先，在PPT中绘制红色虚线，并将其另存为图片，然后通过工具栏“添加图像叠加层”工具添加图片，最后在位置面板中直接复制该文件并粘贴到TXT文本文件中，修改里的坐标值即可，再将修改好的KML代码复制到谷歌地球的位置面板，在数字地球中就出现了绘制好的北回归线（如图5b）。
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图 5 特殊经线和纬线的显示效果
（六）创设情境
为了增加地理教学的趣味性和凸显地理知识的实用价值，教师有必要设计一些教学情境。笔者以“利用经纬网定位”为例，设计了主题为“寻找沉没的泰坦尼克号”的问题情境。
泰坦尼克号是当时世界上体积庞大、内部设施豪华的客轮，号称“世界工业史上的奇迹”，有“永不沉没”的美誉。1912年4月10日，豪华客轮泰坦尼克号开始了自己的第一次航行，从英国的南安普顿出发驶往美国纽约，在航行的第五天，它与一座冰山相撞，船体断裂成两截后沉入大西洋底3700米处。2224名船员及乘客中1517人丧生。泰坦尼克号沉没事故为和平时期死伤人数最为惨重的一次海难，其残骸直至1985年才被再度发现。当时，泰坦尼克号沉没时发出了求救信号，41°43.5′N和49°56.8′W就是当时求救信号中的一部分，请学生在谷歌地球中找到泰坦尼克号准确的沉没地点，并说说自己的发现。
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图 6 寻找泰坦尼克号残骸
在谷歌地球中准确定位泰坦尼克号沉没的方法有两个。第一，地标定位法。点击工具栏的“创建地标”工具，在弹出的对话框中找到纬度和经度输入框，分别输入41°43.5′和49°56.8′，然后单击视图选项卡下的“重置”，谷歌地球显示窗口里的图像会飞向目的地。第二，经纬线定位法。根据上文总结的绘制经纬线方法，在谷歌地球中分别绘制出北纬41°43.5′纬线和西经49°56.8′经线，纬线和经线相交的地方就是泰坦尼克号沉没处，然后在交点处建立两个地标，一个地标贴近海面，另一地标贴近海底（如图6a）。建立地标的目的，就是方便在谷歌地球中寻找泰坦尼克号残骸的3D模型。为了聚焦地理学习主题，这里采用第二种定位方法。
通过状态栏可知，泰坦尼克号沉没处海拔为-3700~-3800米，与活动中的文字提示基本一致，然后打开图层面板中的“3D建筑”图层，鼠标定位到海底地标并在附近搜寻，即可发现泰坦尼克号残骸的3D模型。图片里清晰可见泰坦尼克号被劈成两截，详见图6b。据BBC报道，探险队发现强大的洋流、盐蚀和细菌正不断“攻击”这艘沉船，沉船的部分残骸腐蚀严重。探险队预测，到2030年泰坦尼克号沉船残骸将所剩无几，正在“回归自然”。
现代信息技术是推进教育变革的重要力量，初中地理教师不能拒绝信息技术，尤其不能忽视现代信息技术对教学的助推作用。我们既要发挥好信息技术的工具价值，普及好信息技术的基本概念，又要认识到信息技术与传统教学工具的关系。只有这样，才能真正走向地理教学与信息技术的深度融合。
注：本文系江苏省教育科学“十三五”规划专项重点自筹课题“指向深度学习的初中地理信息技术教学改进案例研究”（立项编号：C-b/2020/02/22)的阶段性研究成果。
（作者系南京师范大学附属中学新城初级中学黄山路分校教师）
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