本文作者为北京师范大学地理科学学部的高翠微讲师与清华大学附属中学的谷丰一级教师，发表于《天津师范大学学报（基础教育版）》2021年4月第22卷第2期。论文以清华大学附属中学的校本课程实践为例，系统探讨了以无人机遥感（Unmanned Aerial Vehicle Remote Sensing）和地理信息系统（GIS，Geographic Information System）为核心的“中学地理信息技术实践”校本课程的开发与实施。
一、研究背景与目的 当前，我国基础教育课程体系由国家课程、地方课程和校本课程三级构成，校本课程的开发应与国家课程改革方向保持一致，面向学生核心素养的落实。教学与信息技术的深度融合是基础教育改革的重要方向。地理信息技术既是高中地理课程内容的重要组成部分，也是开展地理探究活动、落实地理实践力培养的重要工具。我国《普通高中地理课程标准（2017年版）》明确将地理实践力列为核心素养之一，强调学生在真实情境中运用地理信息技术观察、分析和解释地理问题。然而，在国家课程层面，受限于硬件设备、师资力量和教学评价等因素，中学地理信息技术教学多停留在应用知识的学习层面，普遍缺乏真正的技术实践课程。因此，在有条件的学校开设地理信息技术实践校本课程，以弥补国家课程教学的不足并积累推广经验，具有重要意义。本研究旨在以无人机遥感和地理信息系统技术为例，提出一套地理信息技术实践校本课程的开发模型，并总结课程实施过程中的问题与成果，为相关课程的开发提供参考。
二、课程开发原则与模型 研究提出了四项核心开发原则，并据此构建了课程开发模型。 第一，课程目标以地理信息技术实践能力为核心，促进综合能力发展。课程不仅培养学生利用地理信息技术获取和分析地理信息的地理实践能力，还着眼于21世纪所需的关键技能，包括批判性思维、合作交流、问题解决等学习与创新能力，信息与通信技术素养等数字化素养能力，以及主动性与跨文化交流等职业和生活技能。 第二，课程内容强调动态发展与改进。课程内容由地理信息技术方法、地理野外实践方法和地理研究方法三个维度构成，需随技术发展、应用探索和教学经验的积累而不断更新与完善。 第三，课程教学组织采用项目式学习（Project-Based Learning）方式，构建包含学生间、师生间、教师间以及中学与高校、相关支持单位之间的学习共同体（Learning Community）。该共同体基于建构主义理论，强调合作学习、真实任务、责任共担和专家参与。 第四，课程资源建设追求真实且具有持续性。技术应用环境和设备需为实践项目创设真实情境，以激发学生认知冲突，促进知识关联和综合运用，实现“扬长示短”、“取长补短”的学习过程。实践基地的选择需满足保障性（支持教学开展、设施齐全、资源稳定）、综合性（地理要素综合，培养综合思维）、典型性（特征具有代表性，符合学生认知水平）和持续性（可重复利用并不断完善）的要求。地理信息技术设备如计算机、地理信息系统软件以及符合规范且易于获取的民用小型低空无人机等，是课程实施的硬件基础。 基于以上原则，论文构建了一个由课程设计、课程实施和课程反思三个模块构成的课程开发模型，强调开发的动态性和循环改进性。
三、课程实施过程 课程实施分为校内准备和野外实践两大阶段，细分为理论基础、技术练习和实践应用三个环节。 在校内准备阶段，首先进行技术方法课程教学，总计约39课时。教学内容包括地理信息技术理论知识（如起源、发展、应用），通过邀请专家讲座的形式进行；地理信息系统软件ArcGIS的基础操作，由教师指导学生上机练习；地图绘制、野外观察、无人机遥感调查、访谈和问卷调查等地理野外实践方法；以及地理研究课题的设计与实施方法，均由教师讲解和学生分组讨论完成。随后进入练习环节，学生需要利用百度地图等工具和ArcGIS软件绘制一幅校园地图，并自主设计调查计划，分组对校内植被分布、校园排水等问题进行调查，并将结果以地图形式表达。 野外实践准备阶段，学生分组确定了北京市房山区孤山口村、十渡风景区、门头沟区灵水村和昌平区老君堂村等多个实践基地及研究主题。以老君堂村为例，研究主题设定为“基于地理信息技术的老君堂村土地利用研究”。该村域面积9.7平方公里，三面临山，村落形态完整，自然与人文景观齐备且具典型性，距离学校约40分钟车程，可达性好且安全性高。学生在教师指导下，通过综合分析研究主题与技术功能，制定详细的野外考察计划，整理成《基于地理信息技术的野外实践考察手册》。此过程中，学生易出现考察任务可操作性欠缺和未设计替补方案的问题，教师通过追问推演和案例分析引导学生完善计划。随后，开展禁飞区外的实地飞行检测模拟演练，旨在让学生熟悉无人机实地操作、山地与平原遥感图像采集技巧，并培养任务分配与团队合作能力。演练中学生对飞行范围的确定和飞行高度的调整存在困难，教师在引导其审视考察目标和讲解选取原则后，学生通过实践反思，进一步细化了考察注意事项，如准备充足的电源、飞行控制设备、瞭望器材和对讲机等。 在正式的野外实践阶段，学生分为技术组、生态组和聚落组三个小组开展考察。技术组负责操作无人机进行自动间隔拍摄和软件自动拼图成像，获取遥感影像数据。生态组和聚落组则通过实地勘察和村民访谈，分别调查土壤侵蚀范围、废弃土地及林业用地分布，以及住宅、交通、公共空间等用地分布。学生在访谈中初期遇到的问题是难以快速建立信任关系，以及难以将专业问题转化为村民能理解的具体问题。对此，教师进行了示范性访谈，学生通过观察学习后改善了访谈效果。 随后进入实验室数据处理与分析阶段，分为两个步骤。第一步，学生利用ArcGIS软件的地理配准（Georeferencing）功能为无人机影像添加经纬度数据，并根据土地利用类型（如民房、果园、道路）进行矢量化（Vectorization）处理，生成各土地利用类型图，获得面积、范围、分布等信息。此外，学生还探索了利用ENVI软件的分类功能，采用最大相似法（Maximum Likelihood Classification）依据RGB波段颜色生成土地利用分类图。第二步，学生在矢量化后的遥感图像上标示出住宅、森林、农业（果树）及其它用地等主要功能区。在此阶段，部分学生在地理信息系统软件操作和小组分工方面遇到困难，教师引导其做好分工并鼓励互助。在绘制土地利用示意图时，学生对制图语言掌握不足，教师则引导其联系已学地图知识和制图原则进行知识迁移。最后，学生基于土地利用基本情况，联系生活经验，从人地协调观角度分析并提出了老君堂村土地利用中存在的问题，如主干道弯道多、在住宅区和农田间穿过存在交通安全隐患，以及居住区民房密度大、村道狭窄影响房屋采光等。在此评价与问题提出阶段，教师引导学生进行生活经验和知识的迁移，有效促进了其综合思维的发展。
四、研究结果与成效 课程实施取得了多方面显著成效。首先，在真实情境下，学生的综合能力得到显著提升。学生从宏观设计到微观细节的参与中，暴露出问题并获得了教育时机，调动了参与感与探究动机。个人与小组合作任务的结合，提升了独立思考能力、角色责任感和批判性思维，同辈的榜样与互助作用也促进了发展。野外考察中的社会交流锻炼了自我表达、交流技巧和信息提取能力。地理信息技术的使用，让学生体会到技术推动学科发展与社会进步的重要性，培养了地理空间思维、严谨的科学态度和全面规划的意识。学生的实践成果《无人机鸟瞰老君堂村》获得中国青少年环境地图竞赛一等奖。其次，课程完善了教学方法论体系，促进了地理教学方式的改进。课程将地理课堂教学与野外教学通过信息技术深度融合，其设置理念与实施经验丰富了地理信息技术实践和野外实践教学的方法论，是一次落实地理学科核心素养的有益探索。最后，课程探索了中学与高校等支持单位的合作模式，在实践中有效促进了教师的专业发展。教师在作为课程开发者和执行者的过程中，其知识体系、理论储备和实践经验面临更高要求，通过与支持单位的合作，在解决真实问题情境中不断反思与改进，促进了教师实践性知识的生成。
五、研究结论与展望 本研究确认，基于地理信息技术设计中学地理实践校本课程具有重要意义。课程开发遵循以综合能力培养为核心目标、内容动态发展、构建学习共同体和建设真实持续性资源等原则，形成的开发模型与实施经验具有推广价值。同时，研究指出后续需进一步探讨和改进的问题，包括开发更具体的评价方式，例如依据新课标要求加强对学生思维结构的评价；开辟新的考察基地以开展更多类型实践活动；以及探索与其他学科融合，开发跨学科的地理信息技术综合实践课程，以更好地促进学生知识体系构建，提升其解决真实复杂问题的能力和学科素养。本研究为结合地理信息技术进行地理实践校本课程及综合实践课程的开发提供了详实的实践参考和理论探索。