Google Earth 在地理教学及考试出题中的应用研究.doc

Google Earth 在地理教学及考试出题中的应用研究（张建刚 河南油田第一中学艺术部 中国南阳 ）摘要：3S技术的发展使地理科学发生了巨大的变化，从2005年开始Google Earth研发出来并推广应用，在地理教学过程也逐渐的被开始应用，但由于目前实用的还多是给学生展示，真正的应用并不是很多，通过对Google Earth在地理教学中应用的优点分析，教学与考试出题举例来增加Google Earth的教学应用研究。关键词：Google Earth 地理教学 考试出题 GoogleEarth是搜索引擎google公司提供的全球主要城市卫星地图搜索服务。Google Earth使用了公共领域的图片、受许可的航空照相图片、KeyHole间谍卫星的图片和很多其他卫星所拍摄的城镇照片。这些数据对地理教学能起到很大的促进作用。现阶段的地理教学中许多理论知识不能够得到实验或实践的有效佐证因而不能被学生们正确且快速地接受。Google Earth作为电子地图和地理专业软件，随着Google Earth的应用越来越广泛，Google Earth的功能更加全面，将Google Earth用于科研和教学已经成为时尚。Google Earth可以被用于初高中的地理教学，也可用于大学的地理专业学生学习，尤其是在乡土地理教学中，Google Earth更显其作用。同时，Google Earth在地理学其它领域的作用也开始突显，如土地规划等方面，因此也可以成为这些方向学生的专业工具之一。Google Earth是现在成熟的3S技术（GIS，RS，GPS）应用研究的最新最实用的成果了。但是它出身于商业公司，而非科研单位，所Google Earth做为一个平面软件，结合了理论性与实用性，可以让学生们在室内的情况下学到实在的东西。例如在自然地理部分中，地球运动，昼夜交替等到是一个教学难点，而运用Google Earth就能轻易地解决这个问题。以它与科研和教学领域结合性能超性较优差，在这些方面尚未提得到较大应用。现在地理教学仍沿用着几十年来形成一套古老的方法，以理论知识为主，闭门观天。学生们出外实验的机会并不多。但书本知识毕竟有限，形成了地理教学的局限性。特别是区域地理教学中最在的问题就是缺少实践的机会。1.Google Earth简介Google地球（Google Earth）是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件， 它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上。Google Earth的卫星影像，是卫星影像与航拍的数据整合。其卫星影像部分来自于美国DigitalGlobe公司的QuickBird（捷鸟）商业卫星与EarthSat公司（美国公司，影像来源于陆地卫星LANDSAT-7卫星居多），航拍部分的来源有BlueSky公司（，英国公司，以航拍、GIS/GPS相关业务为主）、Sanborn公司（，美国公司，以GIS、地理数据、空中勘测等业务为主）等。Google Earth上的全球地貌影像的有效分辨率至少为100米，通常为30米（例如中国大陆），视角海拔高度（Eye alt）为15公里左右(即宽度为30米的物品在影像上就有一个像素点，再放大就是马赛克了），但针对大城市、著名风景区、建筑物区域会提供分辨率为1m和0.5m左右的高精度影像，视角高度（Eye alt）分别约为500米和350米。目前提供高精度影像的城市多集中在北美和欧洲，其它地区往往是首都或极重要城市才提供。中国大陆有高精度影像的地区有很多,几乎所有大城市都有。另外大坝、油田与军用机场等也是Google Earth重点关照对象。2009年2月2日，Google Earth发布了最新的5.0版，新版本的主要目标是让用户能全面的了解我们生活的地球。其主要新增加的功能包括，提供Google Ocean（谷歌海洋）、大气层功能、提供历史图像功能，能够让用户实现时空倒流般的地球旅行，浏览火星图片功能，对于中国用户来说，这个版本首次开始支持简体中文版本语言。Google Earth不能在配备较低的计算机上使用。软件所需的最低配置： 操作系统：Windows 2000,XP,Vista,Mac OS X (10.4) ,LinuxCPU：600MHz硬盘剩余空间：400 MB主内存：128 MB显卡内存：16 MB屏幕分辨率：1024x768, 32位颜色质量 网络：128 Kbps (宽带)2. Google Earth在中学地理教学中的优点2.1改变传统的课堂教学模式 建构主义认为，知识不是通过教师传授得到，而是学习者在一定的情境即社会文化背景下，借助他人的帮助，利用必要的学习资料，通过意义建构的方式获得的。以往常识教学中以教师为主的讲授式课堂教学模式尽管层次清楚，但是却忽视学生的认知主体作用，这种教学模式不利于培养学生的创新思维和能力。 2.2培养学生的学习兴趣许多中学生学习地理的兴趣并不大，一方面受我国现阶段的教育制度（偏文理，地理在许多学生心中算次要课程）影响，另一方面这与地理学科本身的趣味不大有很大关系。美国心理学家布鲁纳指出：“学习的最好的动力是对学习材料的兴趣。”小学常识课程中的地理知识，通常是利用地图进行教学的，但单凭几幅地图，要使学生理解复杂、抽象的事物及地理现象无疑存在着巨大的困难，因为地图并不能给学生带来真实的体验，容易导致部分学生对地理学习产生畏惧心理。由于Google Earth所展示的图像生动直观，令学生对地理产生了浓厚的学习兴趣。从此，课堂中不必再出现挂图，因为学生都喜欢上了Google Earth，更喜欢上了地理知识的学习。 Google Earth可以增强地理教学的趣味性，吸引学生学习。不仅让学生在不知不觉的探索当中学到很多知识，而且能激起学生了解学习地理的兴趣，从而提高学习效率。2.3为地理课堂教学提供丰富的素材 地理教学需要大量图像资料，否则将导致课堂教学的苍白。很多老师为此在课外耗费大量的时间和精力去寻找相关的图片。Google Earth提供的图像资料大部分是地表的高清晰卫星照片，通过它，我们可以看到全世界任何角落的三维地图，甚至能清晰地看到路上行驶的汽车。教学所需要的任何关于地球表面的图片，都可以通过Google Earth得到，这为老师获取素材提供了一条捷径。例如在指导学生认识我国的地形时，三维图像让平原、高原、山地、丘陵、盆地一览无遗（如图3）。学生在观察卫星图时还发现了我国西北部地表几乎全是黄色，植被稀少，这为下节课讲授我国的气候做了很好的知识铺垫，并且所有同学都为我国西北地区日益恶劣的环境变化感到深深的担忧，更加认识到了保护环境，实现可持续发展的重要性。2.4培养学生空间想象能力 由于中学生个体发展的差异，有不少学生的空间思维是比较薄弱的，有人擅长抽象思维，有人擅长形象思绪。类在教学中，利用GoogleEarth的三维动画优势，不断地把有经纬网的地球翻滚、旋转，是非常有利于培养学生空间想象能力的。我们平时所用的地图，由于是平面的，且已经经过很多变形，学生们大都看不到真实的地理形状。如美洲。但是通过Google Earth我们可以准确地看到它的样子。我们甚至不是凭着想象来描述地球的样子，因为它是摆在那里的。但是这样却能锻炼了学生的空间想象能力，因为想象来自于对实物的感觉。又如对于从不同角度观察地球昼夜变化时，使用GoogleEarth效果可能更好，因为Google Earth具有专门的功能。地球运动的效果也可以表现的很好。现在Google Earth还提供了3D建筑选项，可以更真实地看到三维建筑。2009年2月2日，Google Earth发布了最新的5.0版，新增加的Google Ocean（谷歌海洋）功能，其提供的数据对科学研究具有重要参考作用，通过Google Ocean功能，用户将可以查看海洋和部分海底的美景，包括巴哈马群岛、红海和大堡礁海域等潜水胜地，查看水下世界的三维图像。2.5培养中学生地理实践能力区域性是地理学科的特征之一，很多自然、人文地理的现象、规律最终要在区域中体现，并互为证明。GoogleEarth最大优势是能“Flyto”到地球任一角落。只有把自然、人文地理现象展示在学生眼前，让他们“见多识广”之后，学生才比较容易接受。在地形地貌教学中，很多学生难以想象河流凹、凸岸是流水侵蚀作用还是沉积作用为主的。当用GoogleEarth直接飞到学生自己家乡的河流上空，并展示图片给学生。让学生自己去看，然后进行分析。这样就通过模仿了实地教学使学生得到“实践”的机会，并加深领悟。3. Google Earth在地理教学中的作用3.1.1地图浏览 地图浏览是GE最常用的功能。通过地图浏览，用户可以获得大量有用的地理信息。在地理教学中地形地貌是很重要的内容，具有宏观性和直观性，如果仅仅用语言来描述，学生往往难以理解和接受。在以往的教学中教师通常的做法是利用地图或挂图等辅助手段来实现，但是效果并不很理想。原因在于，地图或挂图虽然在一定程度上降低了学生的理解难度，但是仍然有相当高的抽象性，不符合学生的智力水平。利用GE，上述状况可以得到很好的解决。GE是真实的地球卫星图片通过3D技术合成得到的，具有高度的真实性和立体感。从某种程度上说，GE就是真实地球按一定的比例的缩小。因此，GE能让学生如同置身于现实的地理环境之中，在真实的环境中学习。通过浏览地图，学生可以获得的信息主要有：地球整体自然环境的详细情况（包括各地的地形地貌、水陆分布等），各国家、各地区在地球上的精确位置(包括行政区域划分、各地物的位置和特征等)，各大城市的详细地理环境（包括城市的地理位置、自然环境、所有建筑等）。浏览地图的一切操作均可由鼠标拖放、滚动来实现，也可以利用界面上的导航工具中的相关选项辅助实现。3.1.2距离测量 距离在地理教学中也是一个很重要的参数，对它的研究可以说是无处不在。在教学过程中，如果教师直接告诉学生某两地的距离，学生往往因受到的刺激不强而不能很好的记忆。如果能让学生自己动手去测量该距离，学生的记忆将会更加深刻，教学效果将会有大幅度提高。在以往的教学中这种测量显得极不方便，但是利用GE这一切都会变得相当轻松。学生只需要选择GE工具栏中的测量工具，就可以测量两地间的直线距离，通过简单的设置，还可以测量折线距离。 (3)经纬网(Gird)。经纬网是中学地理教学的重头戏，对于中学生来说它显得很抽象难懂。在教学过程中教师往往要花费大量课时反复向学生讲授，效果却不一定理想。利用GE软件，能够在一定程度上解决这种困难。在GE菜单栏中选择View-Gird或按下Ctrl+L就可以为GE界面添加或取消经纬网（其中本初子午线、南北回归线、北南极圈都是以加粗加亮的方式突出显示的），并且在相应的经、纬线上显示出对应的经、纬度，这些数值会随着界面的变化而作相应的调整以保证经纬网与界面的匹配。该数值标明了经纬类型并且可以精确到秒，例如N112223表示北纬112223，E123244表示东经123244。这些直观而生动的变化使得经纬网的概念变得浅显易懂，有利于中学生掌握经纬网的本质与规律。另外，该软件还能够适时读取鼠标指针所在位置的经纬度并在界面下方用Pointer参数显示出来。这项功能为精确地理定位提供了极大方便。3.1.3位置搜索（Fly To） 教学中有时会有这样的情况发生：教师或学生想要了解某地的地理信息，但是只知道地名，却不知道其具体位置。如果用传统的办法在地图上寻找，可能要用上很长时间，降低了教学效率。GE的Search对话框中的Fly To功能虽不是为了解决这一问题而专门设置的，但是用它解决该问题可谓得心应手。只要在Fly To的文本框中输入相应的地名，然后点击搜索按钮，软件便会自动定位到对应的位置。除了可以直接输入地名进行搜索，还可以输入相应的经纬度进行查找。另外，Search对话框中的Directions菜单选项还可以查找两地间的交通干线(以突出形式显示)。3.1.4三维效果 传统地图的一大不足就是不能直接呈现三维空间，而要借助地理专业语言（如等高线等）来描述三维空间。这种专业性语言往往有较高的抽象性，不符合中学生的认知水平，给学生的理解带来一定的困难。GE采用了先进的3D技术，让整个地球呈现出三维状态，从而产生出高度的真实感，让学生在浏览时如置身现实环境之中。对于部分国家和地区，特别是美国和欧洲，GE把各大城市中的大小建筑也通过三维模拟出来了，让一些专业人士都感到神奇不已。3.1.5图层（Layers） 如果说上述几项所提供的地理信息是宏观方面的，那么图层所提供的就是更加具体而丰富的微观知识。打开GE软件，在Layers对话框中选择相应的复选框，如Terrain(地形)、3D Buildings(三维建筑)、Borders(边界)、Transportation(机场等)，相应的信息就会显示在GE界面上。如果同时选择了多个复选框，用户可以发现它所提供的地理信息让人眼花缭乱、目不暇接。3.1.6添加地标与说明 无论软件的功能如何强大，都不可能迎合所有人的需要。GE为了解决这一问题，除了对重点、热点地区作了大量网页链接进行补充说明外，还提供了用户二次开发的机会，用户只需选择工具栏中的Add Placemark(添加地标)按钮或通过菜单栏中的Add-Placemark选项，就可以为自己感兴趣的地区添加地标和相应的说明（GE支持HTML语言，用户可以运用该语言编写出网页形式的说明和介绍）。用户还可以通过工具栏中的Add Polygon、Add Image Overlay、Add Path为自己喜欢的地区添加多边形标记、覆盖图片或添加两地路径。GE擅长表现自然地理环境和信息，在表现人文地理信息方面存在一定的困难(通常是以网页链接形式实现)。但是有了添加地标与说明功能，教师就可以在备课时将相应的人文地理信息通过添加地标与说明的方式链接到GE内，供学生学习使用。这不仅拓展了学生的知识面，也避免了只输入单一的直观具体的地理信息，有利于培养学生的抽象思维。3.1.7制作地图 GE宏观上可以高空鸟瞰地形地貌，微观上可以低空观察近地建筑。如果能将GE的界面作为图片导出，那么教师在制作地理图片时无疑又多了一个重要的资料来源。当然GE也考虑了用户的这种需求。用户只要调整好自己想要导出的界面，选择菜单栏中的File-Save-Save Image，在弹出的Save As对话框中选择保存位置并填好文件名称，就可以把界面以JPG格式的图片导出以便以后使用。3.2.案例举例3.2.1：Google Earth在地理教学中的应用 利用Google Earth讲授七大洲、四大洋。打开电脑上安装的Google Earth，在Layers区域，只选中Borders and Labels这一选项。一个基本的世界地图的轮廓就出现在我们面前了。下面认识七大洲和四大洋的位置。可以从我们所在的亚洲学起，也可以从最大的洋太平洋学起。我们先选择从太平洋学起。地球上有蓝色的海洋，有灰色的陆地，黄色的线，有的是陆地、岛屿和大洋、海峡等的界限，有的是行政区域分界线。转动地球，当面对我们的半个地球都是蓝色的时候，我们见到的就是世界上最大的大洋太平洋了。接下来，你可以向左转动地球，也可以向右转动地球。我们先选择向左转动。这时出现在我们眼前的是一个南北走向的、似连非连的陆地。其实这是两个大洲组成的，北面是北美洲，南面是南美洲。北美洲像一个鹰的样子，南美洲大概是一个三角的样子。继续向左转动地球，出现在我们眼前的又是一个大洋，它叫大西洋，是世界上的第二大洋。继续转动地球，这时出现在我们眼前的是面积很大的一块陆地。这里有三个大洲，北面的大部分属于世界上最大的洲亚洲，西北的一部分是另一个洲欧洲，南面的是世界上的第二大洲非洲。在亚洲上面我们能看到我们国家中国。 接着转动地球，我们又看到一个大洋，它叫印度洋，大部分分布在地球的南面。继续转动，我们又看到了太平洋，还有一个不是很大的陆地漂浮在太平洋上面，它就是大洋洲。大洋洲是世界上最小的洲。把地球转了一圈之后，还有两个地方我们没看到，一个是位于地球北极附近的北冰洋，一个是位于南极附件的南极洲。我们上下转动地球，就可以看到他们两个了。可以看到北冰洋被陆地包围着。南极洲是一块白色的陆地。向左转动地球，让地球自己转动，老师按刚才讲解的顺序，再把主要内容说一遍。向左转动地球，让地球自己转动，让学生说出大洲、大洋的名字。现在换一下地球转动的方向，让地球向右转动，让学生回忆大洲、大洋的名字。 注：刚才只是一个很简单的应用。除此之外，我觉得Google Earth可用的地方很多。同样是地理课的应用，高中地理有一部分是讲世界的区域划分，包括东亚、南亚、东南亚