实验专题 | 初中地理实验实操攻略9——制作海底地形模型

在前面我们转载了教育部教育技术与资源发展中心（中央电化教育馆） 制定 的《中小学实验教学基本目录》2023 版中，有初中地理实验教学基本实验活动 41 个和高中地理实验教学基本实验活动 39 个，共计 80 个实验活动。

为了更好地帮助老师们了解该实验目录，能依据基本实验活动建议主题开展相关的实验活动，启星学苑结合在地理教育装备领域多年的研发和教研经验，计划推出系列【实验专题】文章，按照教育部发布的地理实验教学目录，逐一整理每一个实验实施时可以用到的工具样例，并结合自己工作经验进行比较分析，便于老师们参考和借鉴。

今天继续分享“认识全球-地球的表层-自然环境-陆地和海洋”中的第九个实验活动：制作海底地形模型。我们会给各位老师介绍并提供目前装备领域能支持到的各种制作地形模型的工具、装备和软件。

实验九：制作海底地形模型

• 课标要求：在世界地形图上指出陆地主要地形和海底主要地形的分布，观察地形分布大势。
• 活动目的：通过识别和标注主要海底地形类型，如大陆架、大陆坡、海沟、大洋中脊等，学生可以牢固掌握基础的地理地形地貌知识；通过观察地形分布理解地球表面特征；通过实践让学生学会从平面的地图图像中分析三维立体的空间关系，培养空间思维能力。

（1）物理模型方法

1、泡沫、海藻泥、超轻粘土模型：借助多种颜色的超轻黏土以模拟不同深度的海洋及海底地貌。制作过程如下：

      基础层构建：

·使用深蓝色超轻黏土铺成大片区域作为深海部分。

·接着用浅蓝色覆盖上层模拟较浅海域，如大陆架。

海底地形塑造：

·采用绿色或褐色黏土制作出大陆架边缘，并逐渐向下过渡为更深层次的颜色，模拟大陆坡的陡峭下降。

·通过揉捏、拉伸、切割等方式，形成海底山脉，可用雕刻刀刻画出山脊线与山谷形态。

·对于海沟部分，可以将深蓝色黏土压薄并凹陷下去，体现其极深的特点。

细节添加：

·可以用白色或淡黄色黏土制作海底沉积物或珊瑚礁等地貌特征。

·若条件允许，还可以加入塑料鱼、植物模型等元素，增强场景的真实感和趣味性。

标签标注：

·在制作过程中，可以用小纸片或额外黏土刻字，对各个地形部位进行标签标注，如“大陆架”、“大陆坡”、“海沟”等。

晾干与展示：

·完成作品后，将其放置在通风处自然晾干（如果黏土需要干燥），确保各部分稳定成型。

·干燥后的海底地形模型可作为教具在课堂上讲解，或者放在教室、家中作为装饰品。

利用超轻黏土制作海底地形模型

利用泡沫制作海底地形模型1

利用泡沫制作海底地形模型2

2、高分子、树脂模型：采用高分子复合材料精制而成、仿真微缩内容完整充实、适用在地理教学中讲授海底地形在深厚的海水掩盖下，学生难以观察和了解其形状与结构，紧扣教材包括:大陆架、大陆坡、海沟、大洋中脊等。

高分子海底地形模型1

高分子海底地形模型2

3、沙盘模型：使用海陆分布地图作为参考，通过在平坦表面上堆砌不同颜色的细沙（或借助沙盘投影不同颜色模拟不同深度）来模拟海底地形起伏。颜色越蓝代表海底越深，浅色沙子代表浅水或陆架区域，利用其他工具塑造出海沟、大陆坡、大陆架等地貌特征；最后添加额外材料如小型岩石、珊瑚礁模型等，增强视觉效果。

沙盘模拟海底地形

4、3D 打印模型：根据数字高程模型（DEM）或数字地形模型（DTM）以及实际测量数据设计三维模型文件，借助 3D 打印机打印出海底地形地貌模型。可以选择不同材质打印，例如塑料、树脂或石膏，以便更好地呈现细节和质感。

3D打印石膏地形模型 

（2）数字模型方法

1、GIS 软件建模：利用 ArcGIS Pro、Global Mapper、QGIS 等地理信息系统软件，加载海底地形数据集（如来自卫星测高、声纳探测的数据），生成数字高程模型（DEM）。对DEM进行渲染和可视化处理，输出为三维立体地形图或者虚拟现实环境下的交互式模型。

Matlab 绘制 SCS 三维海底地形图

利用Python、GEBCO数据绘制遥感地形模型

利用ggOceanMaps绘制海底地形图

2、三维建模软件建模：使用三维建模软件如 AutoCAD、SketchUp、Maya等，根据已有的海底地形数据构建精细的三维海底地形模型。模型可用于地理教学之外，还可以用于动画制作、虚拟仿真、科普展示等多种用途。

利用CAD、surfer、FLAC3D联合生成三维海底地形

利用Sketch UP软件创建地形模型

3、游戏引擎与虚拟现实技术：通过将数字海底地形模型导入到 Unity、Unreal Engine 等游戏引擎中，构建可交互的海底地形地貌虚拟场景，师生可以通过第一人称视角探索海底世界。

利用Blender软件建立海洋地貌三维模型

Unity中简单模拟的'海岸沙滩'

利用UNREAL ENGINE 5模拟海底场景

【总结】

总结来说，制作海底地形模型的方法可分为物理模型方法和数字模型方法两大类。物理模型方法相对传统，教具准备简单，课堂实施开展难度小，更适用于师生参与，而数字模型方法对于教师制图建模有一定基础要求，更适合学有余力感兴趣的同学进一步了解学习。学校均可根据需求及实际情况选取相关材料、设备、软件开展教学，该实验旨在通过师生动手搭建制作地形模型加深对于基础地理知识的理解，进一步理解地球表面特征；并且通过实践让学生学会从平面的地图图像中分析三维立体的空间关系，培养空间思维能力，为后续地理知识的学习奠定坚实的基础。

相较于基础的高分子、泡沫等海底地形模型的观察制作，借助地理AR沙盘可营造多变的地形地势起伏、调节海平面深度、等深线分布等更加灵活，比较推荐各位师生尝试。

同时借助虚拟现实技术手段建模搭建地形模型并构建可交互的海底地形地貌虚拟场景使得地理课堂可拓展性更强。

虚拟现实技术能够为学生提供身临其境的地理环境模拟，增强学生的感知体验；能生动直观演示抽象复杂的地理概念、地理现象；从而提升课堂趣味性，激发学生对地理科学的兴趣和热情，从而提高他们的主动学习意识和参与度。

本期实验的相关资讯就分享到这，您如果对以上产品感兴趣，欢迎咨询中教启星客服（微信：zjqxkf），了解产品相关信息。

如果您喜欢我们关于【实验专题】的栏目策划和内容，有任何其它的需求和建议，请公众号留言，启星学苑会加快推出后续系列【基本实验活动】的内容，助力地理实验教学的开展。

注：图片资料源于网络

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