科技教育創新成果二等獎：圖層疊加分析（Mapping）視域下的科教創新實踐——以校園地表積水問題調查為例

文_黃檸檸/廈門市杏南中學

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活動背景

本項目以校園積水調查為案例，以圖層疊加分析（Mapping）調查方法為指導，融合地理學、生物學、信息學等學科知識，從關注現實問題到介入觀察、空間思考，最后提出設計意圖（解決方案），逐步推動學生深度學習的開展，實現創造力、規劃力及核心素養的提升。

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活動目標

結合線上、線下理論學習，運用圖層疊加分析調查方法、“Earth元地球”等工具，對校園積水現狀及積水影響因素進行觀察、記錄，提升學生獲取、整合信息的意識與能力，培養問題思維。

通過疊加不同要素的地圖信息，對校園內易積水區域的積水原因進行分析，并提出針對性措施，引導學生掌握圖層疊加方法，培養發現并探究離散要素之間隱藏關系的能力。

通過方案實施，提高學生對校園的關注，培養區域認知能力、人地協調觀等核心素養及生態文明理念。

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活動對象及分組

本調查活動面向初二學生。學生調查團分為積水現狀調查組、影響要素調查繪制組、圖層疊加組、科普宣傳組和活動協調組。科技輔導員分為技術指導組和科學專家組。

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新研究理論學習

通過連續觀察、記錄、整理和分析各環境要素，發現或創造各離散元素之間隱藏的關系，并帶入到設計與問題解決中。具體流程為：確定目標（群）—跟蹤、觀察目標（群）—發現并呈現目標（群）與環境之間的關系—提出設計與問題解決的方案。

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調查工具

校園平面圖、繪圖平板、“Earth元地球”應用程序（定點、長度、面積測量）、“六只腳”應用程序(記錄調查路線、插入現場調查圖)、電腦等。

活動整體流程如圖1所示。

圖1 活動流程

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活動過程

積水現狀調查

結合理論學習與前期方案研討，利用課余時間、社團時間，面向全校師生、安保人員進行校園積水現狀調查，找出校園內部出現大量積水的主要區域及積水強度，繪制第1幅地圖——積水現狀分布地圖。

圖2 積水現狀分布地圖

積水影響要素現狀調查

根據調查組前期確定的四大影響要素，積水影響要素調查繪制組又細分為落葉堵塞物組、蓄水區域組、地表易下滲區域組，以及雨水井蓋組，每組2～3名成員，調查量較大的要素可增加組次。每次調查需提交調查記錄單與地圖。

落葉堵塞物組使用的調查工具為平面地圖、“六只腳”應用程序記錄工具，尋找學校落葉面積較大的區域，標注位置，用葉片數代表落葉量，用紙團等表示垃圾等人為堵塞物。

蓄水區域組繪制校園可蓄水區域（如空閑泳池、池塘等）及預估蓄水體積，調查工具為平面地圖與卷尺。

地表易下滲區域組繪制測算植被、草地等下滲區域面積，小塊區域利用卷尺測量，大塊區域則利用“Earth元地球”應用程序測量面積。

雨水井蓋調查組標注井蓋、水篦的位置并測量大小。

調查要素疊加與針對性措施研討

圖層疊加組成員結合積水現狀調查組與積水影響要素調查組繪制的共5張調查地圖展開討論，利用標注工具，在大版地圖中進行地圖圖層信息疊加，呈現影響要素群與積水區域之間的重疊程度，程度越高則相互關系越深。調查組成員結合呈現結果進行頭腦風暴，利用便利貼寫明可能原因及改進措施，張貼于黑板，全員可見。

活動協調組成員負責對調查組成員提出的改進措施進行匯總，在疊加圖中標注針對性意見。圖層疊加后可發現：①落葉堆積區與部分排水井蓋位置重疊，堵塞現象明顯，區域積水量大；②體育場范圍內綠化區少，塑膠地面致水無法下滲，積水嚴重；③雨水井蓋/水篦分布區域與積水區不完全重疊，部分無法充分發揮排水功效，且部分地區缺乏排水設施；④人為垃圾堵塞水篦。調查組給出的建議為：①及時清理排水設施周邊及內部的落葉和垃圾（尤其在暴雨季前期）；②修剪部分綠化植被，以減少水篦附近的落葉堆積情況；③在體育場低洼處增加水篦/開辟下滲綠化面積；④全校宣傳環境愛護，從源頭減少人為垃圾。

積水原因調查反饋與匯報展示宣傳

科普宣傳組對調查全過程進行整理，形成簡潔意見稿，投遞校長意見信箱，推動調查成果落地。同時，形成書面報告、演示文檔進行匯報交流，或者制作成宣傳板進行校園宣講，并提供建議箱與便簽，匯集建議，擴大影響力，培養學生整合信息、語言表達等能力。

▲井蓋調查

▼圖層疊加研討

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常見問題與應用預案

調查過程中易出現前期理論學習不透徹、井蓋類型混淆（如雨水井蓋、電力井蓋等）、寬泛記錄導致調查要素離散度過大、過度依賴衛星測量工具缺少實地勘察、調查工具操作不夠熟練，以及調查設備數量不足等主要問題，指導教師應結合調查單進行跟蹤，及時介入提供支持。科學專家組主要來自于中科院城市環境研究所，負責進行理論教學，并把控調查全過程的科學性。

該項目獲得第38屆全國青少年科技創新大賽科技輔導員科技教育創新成果競賽二等獎

本文系2024年度福建省基礎教育課程教學研究課題“科技創新融通跨學科主題學習路徑研究”（課題批準號：MJYKT2024-137）階段研究成果

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來源 | 《中國科技教育》2025-06

編輯 | 孟想

審校 | 若惜、朱志安