科技教育創(chuàng)新成果二等獎(jiǎng)：圖層疊加分析（Mapping）視域下的科教創(chuàng)新實(shí)踐——以校園地表積水問(wèn)題調(diào)查為例

文_黃檸檸/廈門(mén)市杏南中學(xué)

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活動(dòng)背景

本項(xiàng)目以校園積水調(diào)查為案例，以圖層疊加分析（Mapping）調(diào)查方法為指導(dǎo)，融合地理學(xué)、生物學(xué)、信息學(xué)等學(xué)科知識(shí)，從關(guān)注現(xiàn)實(shí)問(wèn)題到介入觀察、空間思考，最后提出設(shè)計(jì)意圖（解決方案），逐步推動(dòng)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的開(kāi)展，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造力、規(guī)劃力及核心素養(yǎng)的提升。

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活動(dòng)目標(biāo)

結(jié)合線上、線下理論學(xué)習(xí)，運(yùn)用圖層疊加分析調(diào)查方法、“Earth元地球”等工具，對(duì)校園積水現(xiàn)狀及積水影響因素進(jìn)行觀察、記錄，提升學(xué)生獲取、整合信息的意識(shí)與能力，培養(yǎng)問(wèn)題思維。

通過(guò)疊加不同要素的地圖信息，對(duì)校園內(nèi)易積水區(qū)域的積水原因進(jìn)行分析，并提出針對(duì)性措施，引導(dǎo)學(xué)生掌握?qǐng)D層疊加方法，培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)并探究離散要素之間隱藏關(guān)系的能力。

通過(guò)方案實(shí)施，提高學(xué)生對(duì)校園的關(guān)注，培養(yǎng)區(qū)域認(rèn)知能力、人地協(xié)調(diào)觀等核心素養(yǎng)及生態(tài)文明理念。

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活動(dòng)對(duì)象及分組

本調(diào)查活動(dòng)面向初二學(xué)生。學(xué)生調(diào)查團(tuán)分為積水現(xiàn)狀調(diào)查組、影響要素調(diào)查繪制組、圖層疊加組、科普宣傳組和活動(dòng)協(xié)調(diào)組。科技輔導(dǎo)員分為技術(shù)指導(dǎo)組和科學(xué)專(zhuān)家組。

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新研究理論學(xué)習(xí)

通過(guò)連續(xù)觀察、記錄、整理和分析各環(huán)境要素，發(fā)現(xiàn)或創(chuàng)造各離散元素之間隱藏的關(guān)系，并帶入到設(shè)計(jì)與問(wèn)題解決中。具體流程為：確定目標(biāo)（群）—跟蹤、觀察目標(biāo)（群）—發(fā)現(xiàn)并呈現(xiàn)目標(biāo)（群）與環(huán)境之間的關(guān)系—提出設(shè)計(jì)與問(wèn)題解決的方案。

05

調(diào)查工具

校園平面圖、繪圖平板、“Earth元地球”應(yīng)用程序（定點(diǎn)、長(zhǎng)度、面積測(cè)量）、“六只腳”應(yīng)用程序(記錄調(diào)查路線、插入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查圖)、電腦等。

活動(dòng)整體流程如圖1所示。

圖1 活動(dòng)流程

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活動(dòng)過(guò)程

積水現(xiàn)狀調(diào)查

結(jié)合理論學(xué)習(xí)與前期方案研討，利用課余時(shí)間、社團(tuán)時(shí)間，面向全校師生、安保人員進(jìn)行校園積水現(xiàn)狀調(diào)查，找出校園內(nèi)部出現(xiàn)大量積水的主要區(qū)域及積水強(qiáng)度，繪制第1幅地圖——積水現(xiàn)狀分布地圖。

圖2 積水現(xiàn)狀分布地圖

積水影響要素現(xiàn)狀調(diào)查

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

落葉堵塞物組使用的調(diào)查工具為平面地圖、“六只腳”應(yīng)用程序記錄工具，尋找學(xué)校落葉面積較大的區(qū)域，標(biāo)注位置，用葉片數(shù)代表落葉量，用紙團(tuán)等表示垃圾等人為堵塞物。

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

地表易下滲區(qū)域組繪制測(cè)算植被、草地等下滲區(qū)域面積，小塊區(qū)域利用卷尺測(cè)量，大塊區(qū)域則利用“Earth元地球”應(yīng)用程序測(cè)量面積。

雨水井蓋調(diào)查組標(biāo)注井蓋、水篦的位置并測(cè)量大小。

調(diào)查要素疊加與針對(duì)性措施研討

圖層疊加組成員結(jié)合積水現(xiàn)狀調(diào)查組與積水影響要素調(diào)查組繪制的共5張調(diào)查地圖展開(kāi)討論，利用標(biāo)注工具，在大版地圖中進(jìn)行地圖圖層信息疊加，呈現(xiàn)影響要素群與積水區(qū)域之間的重疊程度，程度越高則相互關(guān)系越深。調(diào)查組成員結(jié)合呈現(xiàn)結(jié)果進(jìn)行頭腦風(fēng)暴，利用便利貼寫(xiě)明可能原因及改進(jìn)措施，張貼于黑板，全員可見(jiàn)。

活動(dòng)協(xié)調(diào)組成員負(fù)責(zé)對(duì)調(diào)查組成員提出的改進(jìn)措施進(jìn)行匯總，在疊加圖中標(biāo)注針對(duì)性意見(jiàn)。圖層疊加后可發(fā)現(xiàn)：①落葉堆積區(qū)與部分排水井蓋位置重疊，堵塞現(xiàn)象明顯，區(qū)域積水量大；②體育場(chǎng)范圍內(nèi)綠化區(qū)少，塑膠地面致水無(wú)法下滲，積水嚴(yán)重；③雨水井蓋/水篦分布區(qū)域與積水區(qū)不完全重疊，部分無(wú)法充分發(fā)揮排水功效，且部分地區(qū)缺乏排水設(shè)施；④人為垃圾堵塞水篦。調(diào)查組給出的建議為：①及時(shí)清理排水設(shè)施周邊及內(nèi)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(chǎng)低洼處增加水篦/開(kāi)辟下滲綠化面積；④全校宣傳環(huán)境愛(ài)護(hù)，從源頭減少人為垃圾。

積水原因調(diào)查反饋與匯報(bào)展示宣傳

科普宣傳組對(duì)調(diào)查全過(guò)程進(jìn)行整理，形成簡(jiǎn)潔意見(jiàn)稿，投遞校長(zhǎng)意見(jiàn)信箱，推動(dòng)調(diào)查成果落地。同時(shí)，形成書(shū)面報(bào)告、演示文檔進(jìn)行匯報(bào)交流，或者制作成宣傳板進(jìn)行校園宣講，并提供建議箱與便簽，匯集建議，擴(kuò)大影響力，培養(yǎng)學(xué)生整合信息、語(yǔ)言表達(dá)等能力。

▲井蓋調(diào)查

▼圖層疊加研討

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常見(jiàn)問(wèn)題與應(yīng)用預(yù)案

調(diào)查過(guò)程中易出現(xiàn)前期理論學(xué)習(xí)不透徹、井蓋類(lèi)型混淆（如雨水井蓋、電力井蓋等）、寬泛記錄導(dǎo)致調(diào)查要素離散度過(guò)大、過(guò)度依賴衛(wèi)星測(cè)量工具缺少實(shí)地勘察、調(diào)查工具操作不夠熟練，以及調(diào)查設(shè)備數(shù)量不足等主要問(wèn)題，指導(dǎo)教師應(yīng)結(jié)合調(diào)查單進(jìn)行跟蹤，及時(shí)介入提供支持。科學(xué)專(zhuān)家組主要來(lái)自于中科院城市環(huán)境研究所，負(fù)責(zé)進(jìn)行理論教學(xué)，并把控調(diào)查全過(guò)程的科學(xué)性。

該項(xiàng)目獲得第38屆全國(guó)青少年科技創(chuàng)新大賽科技輔導(dǎo)員科技教育創(chuàng)新成果競(jìng)賽二等獎(jiǎng)

本文系2024年度福建省基礎(chǔ)教育課程教學(xué)研究課題“科技創(chuàng)新融通跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)路徑研究”（課題批準(zhǔn)號(hào)：MJYKT2024-137）階段研究成果

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來(lái)源 | 《中國(guó)科技教育》2025-06

編輯 | 孟想

審校 | 若惜、朱志安