例談地理作業(yè)的可視化

安徽 翟 軍

一、引言

進(jìn)入21世紀(jì)，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)日新月異，尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，海量的數(shù)據(jù)由此產(chǎn)生，其中大部分?jǐn)?shù)據(jù)與特定的空間區(qū)域、特定位置相關(guān)，我們稱之為地理大數(shù)據(jù)。對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)，對(duì)于數(shù)據(jù)是如何獲取、處理、分析的可能不甚了解，但對(duì)于數(shù)據(jù)的表達(dá)、應(yīng)用每天都會(huì)有所接觸。每到歲末年初，不少網(wǎng)友都會(huì)在朋友圈曬出自己的支付寶賬單，支付寶收支尤其是消費(fèi)支出的數(shù)據(jù)通過(guò)可視化表達(dá)，變得通俗易懂、一目了然。網(wǎng)友也對(duì)自己過(guò)去一年的消費(fèi)情況明明白白。過(guò)去，巡游出租車空載率較高，既浪費(fèi)能源，又增加運(yùn)行成本?，F(xiàn)在，隨著大數(shù)據(jù)的應(yīng)用，在出租汽車上，我們能看到電子屏幕上有一幅“熱力圖”，該圖能夠非常直觀地反映區(qū)域人員活動(dòng)、人口密集的實(shí)時(shí)狀況。出租車司機(jī)通過(guò)觀察“熱力圖”，可以知道此時(shí)此刻到什么地方去最為合適，哪里需要乘坐出租車的客人較多。因此，司機(jī)的巡游變得精準(zhǔn)，而非漫無(wú)目的。實(shí)際上，這個(gè)“熱力圖”就是地理大數(shù)據(jù)可視化表達(dá)的結(jié)果。

二、何為地理作業(yè)可視化

地理可視化是指利用地理信息技術(shù)的空間數(shù)據(jù)分析能力，將大數(shù)據(jù)中空間位置以地圖進(jìn)行表達(dá)的形式。地圖是地理可視化的基礎(chǔ)和原型，地理可視化將人們無(wú)法直接觀察的、龐大的、復(fù)雜的空間信息用地圖的方式進(jìn)行分類、表達(dá)和交流。從地圖學(xué)、地理信息技術(shù)角度看，地理可視化是地圖和信息可視化的結(jié)合，是在地圖可視化基礎(chǔ)上衍生的一種研究方法。

地理可視化的本質(zhì)是視覺(jué)對(duì)話，是將地理數(shù)據(jù)以圖形、圖像的形式呈現(xiàn)出來(lái)，是技術(shù)與藝術(shù)的完美融合。對(duì)于普通用戶來(lái)說(shuō)，過(guò)于復(fù)雜的海量數(shù)據(jù)往往一頭霧水、難以理出頭緒，更談不上尋找規(guī)律。但對(duì)于圖像圖形則不然，它將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)得一目了然。

地理作業(yè)可視化是指以地理可視化的理念，借助地理可視化工具，在教師作業(yè)設(shè)計(jì)、學(xué)生作答、學(xué)校作業(yè)管理等環(huán)節(jié)中，充分利用信息技術(shù)，將地理作業(yè)中的情境素材、學(xué)生作答的思維過(guò)程、作業(yè)答案等以圖形、圖像的方式予以表達(dá)。

表面上看，作業(yè)是教師單向布置給學(xué)生，需要學(xué)生完成的學(xué)習(xí)任務(wù)。實(shí)際上，作業(yè)是師生雙向互動(dòng)的一個(gè)完整的學(xué)習(xí)過(guò)程，既包括教師對(duì)作業(yè)的設(shè)計(jì)與布置，也包括學(xué)生的作答，還包括教師對(duì)學(xué)生作答情況的評(píng)價(jià)與反饋。在整個(gè)作業(yè)的流程中，都可以將可視化的做法滲透其中。

三、地理作業(yè)可視化的實(shí)施路徑

1.作業(yè)情境設(shè)計(jì)的可視化

從引言中兩個(gè)生活中的案例可以發(fā)現(xiàn)，圖形、圖像語(yǔ)言比文字、數(shù)字更形象、更生動(dòng)，更有利于調(diào)動(dòng)人們的求知欲望。據(jù)專家研究，人類右腦記憶圖像的速度比左腦記憶抽象的文字快100萬(wàn)倍。因此，依靠圖形、圖像的方式，可以清楚合理地傳遞和溝通交流信息，能夠加深和強(qiáng)化受眾對(duì)于數(shù)據(jù)的理解和記憶。

圖表是傳遞地理信息的重要載體，也是地理作業(yè)情境設(shè)計(jì)時(shí)常常借助的工具。與文字、表格相比，圖形、圖像語(yǔ)言更加生動(dòng)、形象，可視化程度更高。為此，在地理作業(yè)情境設(shè)計(jì)中要盡量減少文字、數(shù)字，而多以圖像、圖形來(lái)呈現(xiàn)。下面，筆者以一道有關(guān)人口流動(dòng)的試題加以說(shuō)明。

【例1】某市戶籍人口279.8萬(wàn)人，常住人口257.4萬(wàn)人，每到春節(jié)前后，當(dāng)?shù)貢?huì)出現(xiàn)大量的人員流動(dòng)，2017年春節(jié)前，回家過(guò)節(jié)的返鄉(xiāng)人員總數(shù)達(dá)29.5萬(wàn)，超過(guò)當(dāng)?shù)貞艏丝诳倲?shù)的10%。根據(jù)大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，返鄉(xiāng)人員主要分布的省份如下表所示。2017年1月1日至18日，返鄉(xiāng)人員達(dá)29.5萬(wàn)，返鄉(xiāng)人員主要分布的省份如下圖所示。據(jù)此完成1～3題。

返鄉(xiāng)人員來(lái)源河南江蘇江西北京浙江陜西山東廣東上海其他人數(shù)8 890100 1054 2173 62994 8853 7915 6345 43836 98625 349

1.返鄉(xiāng)人員大量集中于蘇浙滬等地，主要原因是蘇浙滬等地

( )

①適宜就業(yè)機(jī)會(huì)多

②生態(tài)環(huán)境良好

③與該市臨近，交通便利

④生活成本較低

A.①② B.③④ C.①③ D.②④

2.該市最有可能位于

( )

A.河北省 B.廣東省 C.湖南省 D.安徽省

3.返鄉(xiāng)人員在江蘇、浙江、上海等地主要從事的產(chǎn)業(yè)是

( )

A.資源密集型產(chǎn)業(yè) B.勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)

C.資金密集型產(chǎn)業(yè) D.知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)

【分析】這個(gè)“原始材料”數(shù)據(jù)較為全面，但存在不夠生動(dòng)、不夠精煉的問(wèn)題。大量數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)使學(xué)生感到枯燥乏味，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也不利于學(xué)生在較短時(shí)間內(nèi)聚焦主題、發(fā)現(xiàn)地理現(xiàn)象背后的規(guī)律。為此，可對(duì)“原始材料”進(jìn)行處理，尤其是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化處理，使其更加直觀、形象。事實(shí)表明，學(xué)生對(duì)于處理后的情境材料更喜歡，學(xué)生能很快地獲取有效信息，并加以解讀，解題效率明顯提升。

【處理后的材料】某市戶籍人口279.8萬(wàn)人，常住人口257.4萬(wàn)人。2017年1月1日至18日，返鄉(xiāng)人員達(dá)29.5萬(wàn)，返鄉(xiāng)人員主要分布的省份如下圖所示。據(jù)此完成1～3題。

2.學(xué)生作答環(huán)節(jié)的可視化

學(xué)生作答環(huán)節(jié)是“信息輸入——分析處理——信息輸出”的過(guò)程。常規(guī)的學(xué)生作答只能展示學(xué)生的信息輸出情況，而對(duì)于其中最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)——學(xué)生對(duì)所獲取的信息處理分析的思維過(guò)程與解答流程展示較少，不利于教師準(zhǔn)確地研判學(xué)生的思維水平與學(xué)習(xí)狀況。為此，可以在學(xué)生作答環(huán)節(jié)中增加思維過(guò)程的可視化表達(dá)環(huán)節(jié)。

(1)答題思維過(guò)程可視化——圖示法展示學(xué)生思維過(guò)程

學(xué)生答題的思考方法和路徑是不可視的思維過(guò)程，運(yùn)用可視化的思維工具如思維圖示法、思維導(dǎo)圖等可將內(nèi)隱的思維過(guò)程顯性化，這樣既可以讓教師對(duì)于學(xué)生的思維水平有一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)與了解，又可以促進(jìn)學(xué)生在作業(yè)完成過(guò)程中提升思維的深度與廣度。

2008年全國(guó)卷Ⅰ有一道關(guān)于剛果河為什么沒(méi)有形成明顯三角洲的試題，當(dāng)時(shí)很多學(xué)生對(duì)此很茫然，得分率極低。究其原因，一是因?yàn)樵谄綍r(shí)課堂教學(xué)中，老師往往會(huì)先講授河流入?？谔幮纬扇侵薜脑蚣斑^(guò)程，并以長(zhǎng)江三角洲、黃河三角洲形成為案例加以詳細(xì)分析。學(xué)生受此影響，逐漸產(chǎn)生了凡是大江大河的入?？诙紩?huì)形成三角洲的思維定勢(shì)，對(duì)于此特殊現(xiàn)象感到非常困惑，無(wú)法解釋。二是對(duì)于如何分析地理問(wèn)題，尤其是地理過(guò)程性問(wèn)題缺少完整的思維鏈條。根據(jù)平時(shí)的觀察，結(jié)合SOLO分類評(píng)價(jià)法，對(duì)學(xué)生的作答進(jìn)行評(píng)價(jià)，我們發(fā)現(xiàn)，學(xué)生的作答多為單點(diǎn)結(jié)構(gòu)，最多也就是羅列要點(diǎn)的多點(diǎn)結(jié)構(gòu)，極少有關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)，更毋論是抽象擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。如果在平常的作業(yè)環(huán)節(jié)，能夠適度增加學(xué)生作答思維過(guò)程的展示，將有利于提升學(xué)生的地理思維品質(zhì)。下面展示的是三類學(xué)生對(duì)“剛果河為什么沒(méi)有形成明顯三角洲”的思考過(guò)程思維流程圖。

學(xué)生甲：

學(xué)生乙：

學(xué)生丙：

【分析】三類學(xué)生展示的思維過(guò)程一目了然，教師據(jù)此可以很好地分析三者思維水平的差異，并采取針對(duì)性的措施加以解決。學(xué)生甲能夠看到“三角洲的形成”與“水”“沙(土)”之間存在聯(lián)系，但對(duì)于內(nèi)在的邏輯關(guān)系尚不清楚，僅能從“水多”與“沙少”兩個(gè)方面簡(jiǎn)單分析。學(xué)生乙相比學(xué)生甲的思維鏈條有所延長(zhǎng)，主要是對(duì)于“水多”和“沙少”的原因進(jìn)行了初步分析，但很明顯分析的要素還只停留在兩個(gè)(水、沙)，還沒(méi)有從多個(gè)要素進(jìn)行綜合分析。學(xué)生丙不僅從地形、氣候、植被、土壤、水文等多要素進(jìn)行分析，更重要的是能夠基于流域的整體性，統(tǒng)籌分析河流上、中、下游各要素之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，思維鏈條完整，思維過(guò)程清晰。

(2)學(xué)生答案的可視化——作圖與說(shuō)理融合

地理作為橫跨人文與自然兩大領(lǐng)域的學(xué)科，理性思維必不可少，尤其是自然地理部分更需要理性思維。因此，在作業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)要避免純語(yǔ)言表述的答案要求，可以將作圖與說(shuō)理進(jìn)行融合，以便更好地對(duì)學(xué)生的思維水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。學(xué)生在作圖的過(guò)程中，容易產(chǎn)生認(rèn)知與說(shuō)理之間的沖突，從而引發(fā)思考，激活思維。通過(guò)作圖與說(shuō)理的融合，可以將學(xué)生的思維從無(wú)序變成有序、從局部構(gòu)建到全局，使認(rèn)知過(guò)程達(dá)到優(yōu)化。作圖與說(shuō)理的融合過(guò)程本質(zhì)上是思維建模的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了地理解釋科學(xué)化與地理表達(dá)可視化有機(jī)結(jié)合，這將大大提升學(xué)生的思維水平。

(3)作業(yè)評(píng)價(jià)反饋的可視化——推送微課視頻進(jìn)行講評(píng)

傳統(tǒng)的作業(yè)評(píng)價(jià)反饋無(wú)外乎就是教師集體評(píng)講或個(gè)體面評(píng)，集體講評(píng)存在著實(shí)效性較差，針對(duì)性不足的問(wèn)題；個(gè)體面評(píng)存在著耗時(shí)較多，照顧面較小的問(wèn)題。對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)，教師的講評(píng)是一次性的，無(wú)法儲(chǔ)存、回看。對(duì)此，可以依托現(xiàn)代信息技術(shù)，以“數(shù)字賦能”推進(jìn)作業(yè)評(píng)價(jià)與反饋的可視化。將整體與個(gè)體、課內(nèi)與課外、線上與線下、書(shū)面與視頻有機(jī)結(jié)合起來(lái)，針對(duì)不同學(xué)生作業(yè)中存在的問(wèn)題，及時(shí)推送相應(yīng)的微課視頻，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與個(gè)性化輔導(dǎo)。對(duì)于地理作業(yè)而言，很多地理問(wèn)題涉及自然地理原理、規(guī)律等，單純依靠語(yǔ)言的解釋描述顯得蒼白無(wú)力，學(xué)生難以理解與接受。通過(guò)視頻微課、動(dòng)畫(huà)演示等可視化的形式加以說(shuō)明，形象生動(dòng)、過(guò)程清晰，可以起到事半功倍之效。

(4)作業(yè)管理的可視化——依托智慧校園平臺(tái)加以管理

當(dāng)前學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)過(guò)重的問(wèn)題已經(jīng)成為全社會(huì)關(guān)注的熱點(diǎn)，造成學(xué)生作業(yè)負(fù)擔(dān)過(guò)重的原因很多，其中之一就是學(xué)校的作業(yè)管理存在較大問(wèn)題。絕大多數(shù)學(xué)校的管理層對(duì)于各年級(jí)、各班級(jí)、各科作業(yè)的任務(wù)及布置情況無(wú)從知曉；絕大部分教師對(duì)學(xué)生完成作業(yè)的時(shí)長(zhǎng)、正確率等情況知之甚少；學(xué)生對(duì)于自己的作業(yè)達(dá)標(biāo)程度、學(xué)業(yè)水平等情況也不甚明了。在傳統(tǒng)的學(xué)校管理模式下，學(xué)校管理層、教師都是憑經(jīng)驗(yàn)去做，這些痼疾很難解決。現(xiàn)在，依托智慧校園平臺(tái)，利用大數(shù)據(jù)將各年級(jí)、各班級(jí)、各科的作業(yè)任務(wù)量、學(xué)生作業(yè)完成情況、教師作業(yè)評(píng)價(jià)情況等通過(guò)可視化圖譜的形式表達(dá)出來(lái)，可以實(shí)現(xiàn)學(xué)校管理由“經(jīng)驗(yàn)結(jié)果型”向“數(shù)字過(guò)程型”的轉(zhuǎn)變。

四、結(jié)語(yǔ)

當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入大數(shù)據(jù)時(shí)代，大數(shù)據(jù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用到社會(huì)生活的方方面面，隨著智慧校園的逐漸普及，利用智慧校園平臺(tái)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化表達(dá)以揭示現(xiàn)實(shí)世界的地理問(wèn)題已成為一種教學(xué)趨勢(shì)。地理可視化有助于開(kāi)發(fā)人的空間思維能力，使人們能夠更加容易地發(fā)現(xiàn)隱藏在空間位置背后的復(fù)雜關(guān)系，提供對(duì)隱藏現(xiàn)象的清晰認(rèn)識(shí)，縮短搜索時(shí)間和揭示事物之間可能被忽略的關(guān)系。比起使用文本或數(shù)字描述，地理可視化更加有效地幫助受眾進(jìn)行分析和學(xué)習(xí)，是一種用于探索、分析、綜合和表達(dá)的強(qiáng)大研究方法。

地理作業(yè)的可視化既是現(xiàn)代信息技術(shù)與教學(xué)融合的產(chǎn)物，也是地理學(xué)科特色的必然要求。地圖作為地理學(xué)的第二語(yǔ)言，讓地理作業(yè)可視化具有天然優(yōu)勢(shì)。地理教師可在作業(yè)設(shè)計(jì)與布置、學(xué)生作答、作業(yè)評(píng)價(jià)與反饋、作業(yè)管理的全過(guò)程、全路徑應(yīng)用可視化技術(shù)，使地理作業(yè)走向科學(xué)化、精細(xì)化、個(gè)性化。