GIS輔助中學地理教學的理論芻議

GIS輔助中學地理教學的理論芻議

　　GIS輔助中學地理教學的理論芻議
　　
　　作者簡介：黃安云（1983-），女，湖南株洲人，助教，主要從事地理教學與研究。
　　
　　黃安云1，畢政2
　　
　　（1.湘潭教育學院，湖南 湘潭 411100；2.衡南縣第一中學，湖南 衡陽 421141）
　　
　　摘要：GIS作為教學內容在我國已列入中學新課標地理教材，但作為一種新的教學技術手段在中學地理教學的應用還剛起步。將基于GIS輔助下的教學與傳統的教學進行比較，從地理教學本身的角度探討GIS輔助中學地理教學的意義和在地理教學中的特殊作用，凸顯了GIS技術強大的功能和價值，為中學地理教育研究者提供新的思路和嘗試。
　　
　　關鍵詞：GIS；中學地理教學； Google地圖
　　
　　中圖分類號：G62文獻標識碼：A文章編號：1674-5884（2013）04-0006-02
　　
　　GIS是以地理空間數據庫為基礎，采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態的地理信息，即采集、存儲、處理、傳輸地理數據，以多種形式輸出數據和圖形產品，為地理研究和決策服務的計算機技術系統［1］。目前，GIS廣泛應用于國民經濟的各個領域，但GIS在國內外中學地理教育的應用遠遠晚于其他領域，也晚于專業教育［2］。2003年頒布的《普通高中地理課程標準（實驗）》中增加了“地理信息技術”模塊，明確說明“建議使用二次開發的GIS軟件，簡化GIS功能”、“建議開發地理信息技術綜合學習軟件平臺進行輔助教學”。但目前GIS僅作為教學內容應用于教學中，作為新的教學技術手段僅在個別地區得到實行。
　　
　　一中學地理教學中運用GIS的意義
　　
　�。ㄒ唬┲�識經濟時代的要求
　　
　　相對于以前的任何時期，現在教育面臨的問題不是信息不足，相反是信息“大爆炸”、“信息過剩”。知識經濟時代的到來，為地理教學帶來了大量的各種各樣的信息與資料，從傳統的地理文獻、數據，到多種媒體的圖片、影像、聲音。面對如此龐大的信息庫，傳統的信息處理方法無法適應。GIS技術為改變落后的地理教學方法提供了契機，為地理學科更加方便、快速、準確地進行教學承擔了良好的信息載體的作用［3］。此外，知識經濟時代，知識和信息更新速度快，傳統的教學獲取信息慢，很多地理教師多年用相同的案例組織教學，教學內容陳舊，往往脫離社會發展實際，無法跟上時代步伐，結果誤導了學生。(地理教學論文　www.baimashangsha.com)所以將GIS技術引入中學地理教學是為彌補和豐富教學手段。
　　
　�。ǘ�）素質教育的需要
　　
　　素質教育在中學地理教育方面要求學生有一定的地理信息素養、地理空間思維能力、動手能力和創新能力。
　　
　　GIS技術作為教學手段能提高學生的地理信息素養。GIS的發展使地理制圖手段發生了根本的變革，過去通過素描繪制的景觀圖和通過等高線分層設色繪制的地形圖已經逐漸被遙感衛星圖片所取代，這些圖片經過技術處理呈現的真彩色便于判讀。例如:講解中國地形時，運用遙感圖片或GIS技術制作的三維地形圖，讓學生根據顏色和形狀判斷山脈走向，山嶺、山脊、山谷、鞍部等基本地形單元；教師利用網絡GIS的相關軟件，如Google地圖和Google Erath實施教學，可以隨時瀏覽各區域的地圖并可以任意縮放、查閱、編輯。這樣使學生對地理事物的空間關系認識得更加直觀、具體。
　　
　　GIS教學能夠提高學生的地理空間思維能力。GIS的空間思維，就是利用GIS數據庫中存貯的信息，通過GIS工具(如緩沖區分析、疊置分析)，生成GIS空間數據庫并能夠進行存貯。它的空間思維功能使我們能夠揭示地物間的空間關系、空間分布模式以及空間發展趨勢等，而這些是其它信息系統無法完成的［1］。例如：產業的布局影響因子有自然方面的氣候、地形、水文、土壤和社會經濟方面的人口、城市、礦產、交通等。教師就可以把這些信息圖層進行疊置分析，讓學生更清楚的掌握產業布局的空間要素。而在全球氣候變暖教學中可以通過緩沖區的設置分析，讓學生更深刻的理解全球氣候變暖導致海平面上升的情況。
　　
　　GIS能夠很好的培養學生的動手能力。GIS是以數據為基礎的，通過收集、處理、分析、得出結論等過程，能夠很好的培養學生的動手能力。例如可以指導學生利用GIS編制地圖，要求學生做一個“長沙市內的停車場、布局及設計現狀調查”、“長沙市的百貨商場調查”等，指導學生先利用GIS檢索相關知識，查詢地理信息，再通過調查、訪問分析存在的問題，然后經過集體討論和深入研究提出解決問題的途徑。最后把相關知識制作成簡易的電子地圖，如“長沙市停車場和百貨商場布局示意圖”等。這樣不僅掌握了GIS的檢索功能、編程功能，而且創造性地學會了用GIS展示他們的研究成果，極大地提高了動手能力。
　　
　　二GIS在中學地理教學中的特殊作用
　　
　�。ㄒ唬〨IS強大的地圖處理功能
　　
　　地圖是地理課堂教學中最常用的工具和重要的方法。陳述彭院士說，“如果說地圖是地理學的第二代語言，那么GIS就是地理學的第三代語言�！保�4］GIS自身具有對地圖處理與操作的強大功能，可將復雜的自然景觀、地理現象的空間分布甚至抽象的概念用三維的、動態的、直觀的方法方式表現出來，可實現從感官、計量和邏輯上對顯示空間進行模擬，對各類信息變化進行仿真，模擬自然過程的演變等［1］。將GIS技術引入課堂能根據教學需要對地圖進行靈活處理。例如，可以利用GIS的地圖疊加顯示、放大縮小、地圖漫游、地圖要素的增減等簡單的功能進行教學，也可利用GIS制作出合乎教學要求的專題地圖，因為GIS數據更新快，制作的地圖可以反映最新的情況。這些都是傳統地圖制作無法企及的。
　　
　　（二）GIS空間分析功能豐富
　　
　　GIS具有很強的空間分析功能。數字地面模型、空間統計分析、空間疊置分析、緩沖區分析等功能可以將一些地理事物的空間特性形象直觀的呈現在學生面前。例如在中學地理自然災害—洪澇的教學時，可通過GIS使用其緩沖區分析的功能，很容易分析出洪澇災害其影響的人數及具體區域，并根據洪水速度還可以分析出洪峰到來的時間。
　　
　　（三）GIS技術與傳統的教學軟件的比較優勢
　　
　　目前中學地理教學主要采用傳統的黑板板書教學和多媒體教學，后者采用Power Point、Flash軟件等，這些軟件交互靈活，制作功能強大，表現手法多樣，但都是通用的多媒體制作軟件，而不是專門的地理教學軟件。在表現地理信息時有較大的局限性，如無法置入矢量地圖，無法進行空間無級縮放，無法建立數學坐標，無法進行空間分析等。而GIS平臺如arc info map、map-info、mapgis、geostar等，具有強大的地理信息系統功能，能較好的達到教學效果。
　　
　�。ㄋ模〨IS技術利于課堂習題的編制
　　
　　利用GIS技術編制課堂習題穿插于教學中，隨講隨練，起到輔助教學的作用，尤其是一些人機交互性較強的GIS軟件，更能提高學生學習興趣。另外，地理習題需要大量的地圖，而習題用的地圖與一般的教學地圖不同，常常要對原有地圖作修改或根據出題者意圖繪制新圖，這些習題用圖往往不容易找到。而利用GIS強大的繪圖功能，能夠制出滿足要求的習題用圖來。這樣的地圖合乎題意且新穎，為課堂教學增色不少。
　　
　　三中學地理教學中運用GIS的可行性
　　
　�。ㄒ唬〨IS地理教學軟硬件的可行性
　　
　　隨著科技的發展，學校的硬件設施水平逐漸提高，許多中學配備了計算機、投影儀、GIS軟件、電教室等先進設備。如上海市格致中學的GIS專用教室，為GIS教學提供了良好的環境�；ヂ摼W的普及也為網絡GIS在教學中的應用提供了便利［5］。教師可以介紹幾種GIS軟件，并展示操作方法，學生在家也可以學習。
　　
　　GIS軟件作為一種處理地理信息的工具經歷了長時間的考驗。出現了像ARC/INFO、MapInfo等許多著名的GIS工具軟件，此外還出現許多地理軟件，如Google Erath和Google 地圖。一些學校也在開發適合中學地理教學的GIS軟件。而GIS數據在網上就可以獲得，例如：國家基礎地理信息系統網就能提供部分免費的可用于教學的GIS數據。硬件軟件條件的改善為GIS在教學中應用提供了可能。
　　
　�。ǘ�）GIS地理教學師資條件的可行性
　　
　　目前，很多師范高校的地理專業開設了GIS課程，逐漸重視GIS對教師技能提高和地理教學的作用。通過開設GIS課程，地理教師隊伍利用GIS技術教學的能力在提升。對于在職教師，教育主管部門開始重視并開展多渠道、分層次的培訓，更新教學觀念、掌握地理學科的最新技術。因此地理學科的師資力量得到了提高，對GIS技術的認識水平也在不斷深化，尤其是青年教師。
　　
　　四結語
　　
　　比起傳統教學和多媒體教學，GIS教學優勢更為明顯，無論是地圖處理，還是空間分析，從課前資料準備，到課堂的靈活處理，到課后的習題編制，GIS技術擁有其它教學手段無法比擬的功能，而GIS技術輔助中學地理教學在硬件上有了一定的基礎，軟件上也日臻完善，同時又順應時代和素質教育的要求，在以后的教學中開發潛力很大。在中學地理教育改革的大背景下，GIS技術的運用是趨勢所在。
　　
　　參考文獻：
　　
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　�。�2］ 李朝奎,鄧麗霞,張云珍.地理信息技術輔助中學地理教學模式研究［J］.測繪工程,2007,16(6).
　　
　�。�3］ 奚為民.地理信息系統技術在地理教學中的作用［J］.中國地理教學參考,1999(1-2).
　　
　�。�4］ 秦文玉.GIS在中學環境教育中的應用［J］.中國校外教育, 2009（10）.
　　
　�。�5］ 馬旭丹.GIS輔助地理研究學習探究［D］.上海:華東師范大學研究生碩士學位論文,2009.

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