科技教育創(chuàng)新成果二等獎：圖層疊加分析（Mapping）視域下的科教創(chuàng)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(xiàn)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(xiàn)創(chuàng)造力、規(guī)劃力及核心素養(yǎng)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(xiàn)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(yǎng)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(qū)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(yǎng)發(fā)現(xiàn)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(yǎng)區(qū)域認知能力、人地協(xié)調觀等核心素養(yǎng)及生態(tài)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(xiàn)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(xié)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(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(fā)現(xiàn)并呈現(xiàn)目標（群）與環(huán)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)狀調查，找出校園內部出現(xiàn)大量積水的主要區(qū)域及積水強度，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)狀調查

根據(jù)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(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(qū)域，標注位置，用葉片數(shù)代表落葉量，用紙團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）及預估蓄水體積，調查工具為平面地圖與卷尺。

地表易下滲區(qū)域組繪制測算植被、草地等下滲區(qū)域面積，小塊區(qū)域利用卷尺測量，大塊區(qū)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(xiàn)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(xiàn)影響要素群與積水區(qū)域之間的重疊程度，程度越高則相互關系越深。調查組成員結合呈現(xiàn)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(xié)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(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體育場范圍內綠化區(qū)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(qū)域與積水區(qū)不完全重疊，部分無法充分發(fā)揮排水功效，且部分地區(qū)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(huán)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(yǎng)學生整合信息、語言表達等能力。

▲井蓋調查

▼圖層疊加研討

07

常見問題與應用預案

調查過程中易出現(xiàn)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(wèi)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(shù)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(huán)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(chuàng)新大賽科技輔導員科技教育創(chuàng)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(chuàng)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