科技教育创新成果二等奖：图层叠加分析（Mapping）视域下的科教创新实践——以校园地表积水问题调查为例

文_黄柠柠/厦门市杏南中学

01

活动背景

本项目以校园积水调查为案例，以图层叠加分析（Mapping）调查方法为指导，融合地理学、生物学、信息学等学科知识，从关注现实问题到介入观察、空间思考，最后提出设计意图（解决方案），逐步推动学生深度学习的开展，实现创造力、规划力及核心素养的提升。

02

活动目标

结合线上、线下理论学习，运用图层叠加分析调查方法、“Earth元地球”等工具，对校园积水现状及积水影响因素进行观察、记录，提升学生获取、整合信息的意识与能力，培养问题思维。

通过叠加不同要素的地图信息，对校园内易积水区域的积水原因进行分析，并提出针对性措施，引导学生掌握图层叠加方法，培养发现并探究离散要素之间隐藏关系的能力。

通过方案实施，提高学生对校园的关注，培养区域认知能力、人地协调观等核心素养及生态文明理念。

03

活动对象及分组

本调查活动面向初二学生。学生调查团分为积水现状调查组、影响要素调查绘制组、图层叠加组、科普宣传组和活动协调组。科技辅导员分为技术指导组和科学专家组。

04

新研究理论学习

通过连续观察、记录、整理和分析各环境要素，发现或创造各离散元素之间隐藏的关系，并带入到设计与问题解决中。具体流程为：确定目标（群）—跟踪、观察目标（群）—发现并呈现目标（群）与环境之间的关系—提出设计与问题解决的方案。

05

调查工具

校园平面图、绘图平板、“Earth元地球”应用程序（定点、长度、面积测量）、“六只脚”应用程序(记录调查路线、插入现场调查图)、电脑等。

活动整体流程如图1所示。

图1 活动流程

06

活动过程

积水现状调查

结合理论学习与前期方案研讨，利用课余时间、社团时间，面向全校师生、安保人员进行校园积水现状调查，找出校园内部出现大量积水的主要区域及积水强度，绘制第1幅地图——积水现状分布地图。

图2 积水现状分布地图

积水影响要素现状调查

根据调查组前期确定的四大影响要素，积水影响要素调查绘制组又细分为落叶堵塞物组、蓄水区域组、地表易下渗区域组，以及雨水井盖组，每组2～3名成员，调查量较大的要素可增加组次。每次调查需提交调查记录单与地图。

落叶堵塞物组使用的调查工具为平面地图、“六只脚”应用程序记录工具，寻找学校落叶面积较大的区域，标注位置，用叶片数代表落叶量，用纸团等表示垃圾等人为堵塞物。

蓄水区域组绘制校园可蓄水区域（如空闲泳池、池塘等）及预估蓄水体积，调查工具为平面地图与卷尺。

地表易下渗区域组绘制测算植被、草地等下渗区域面积，小块区域利用卷尺测量，大块区域则利用“Earth元地球”应用程序测量面积。

雨水井盖调查组标注井盖、水篦的位置并测量大小。

调查要素叠加与针对性措施研讨

图层叠加组成员结合积水现状调查组与积水影响要素调查组绘制的共5张调查地图展开讨论，利用标注工具，在大版地图中进行地图图层信息叠加，呈现影响要素群与积水区域之间的重叠程度，程度越高则相互关系越深。调查组成员结合呈现结果进行头脑风暴，利用便利贴写明可能原因及改进措施，张贴于黑板，全员可见。

活动协调组成员负责对调查组成员提出的改进措施进行汇总，在叠加图中标注针对性意见。图层叠加后可发现：①落叶堆积区与部分排水井盖位置重叠，堵塞现象明显，区域积水量大；②体育场范围内绿化区少，塑胶地面致水无法下渗，积水严重；③雨水井盖/水篦分布区域与积水区不完全重叠，部分无法充分发挥排水功效，且部分地区缺乏排水设施；④人为垃圾堵塞水篦。调查组给出的建议为：①及时清理排水设施周边及内部的落叶和垃圾（尤其在暴雨季前期）；②修剪部分绿化植被，以减少水篦附近的落叶堆积情况；③在体育场低洼处增加水篦/开辟下渗绿化面积；④全校宣传环境爱护，从源头减少人为垃圾。

积水原因调查反馈与汇报展示宣传

科普宣传组对调查全过程进行整理，形成简洁意见稿，投递校长意见信箱，推动调查成果落地。同时，形成书面报告、演示文档进行汇报交流，或者制作成宣传板进行校园宣讲，并提供建议箱与便签，汇集建议，扩大影响力，培养学生整合信息、语言表达等能力。

▲井盖调查

▼图层叠加研讨

07

常见问题与应用预案

调查过程中易出现前期理论学习不透彻、井盖类型混淆（如雨水井盖、电力井盖等）、宽泛记录导致调查要素离散度过大、过度依赖卫星测量工具缺少实地勘察、调查工具操作不够熟练，以及调查设备数量不足等主要问题，指导教师应结合调查单进行跟踪，及时介入提供支持。科学专家组主要来自于中科院城市环境研究所，负责进行理论教学，并把控调查全过程的科学性。

该项目获得第38届全国青少年科技创新大赛科技辅导员科技教育创新成果竞赛二等奖

本文系2024年度福建省基础教育课程教学研究课题“科技创新融通跨学科主题学习路径研究”（课题批准号：MJYKT2024-137）阶段研究成果

微店订阅流程

step 1

step 2

点击图片直接跳小程序

来源 | 《中国科技教育》2025-06

编辑 | 孟想

审校 | 若惜、朱志安