楊振娜 崔東

GIS技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)使學(xué)生理解問題更深刻，其獨特的立體空間模擬演示，突破地域限制，使學(xué)生直觀感受地理實體。隨著教學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的教學(xué)手段和教學(xué)工具運用于教學(xué)中，利用GIS教學(xué)必將推動中學(xué)地理教學(xué)的改革和發(fā)展。

進入20世紀90年代以來，人類社會正從工業(yè)經(jīng)濟邁向知識經(jīng)濟時代，信息技術(shù)正深刻改變?nèi)祟惿钆c社會的面貌，作為全球信息化浪潮重要組成部分的地理信息系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，標志地理學(xué)進入了新時代。

隨著地理信息技術(shù)應(yīng)用日益普及，我國教育部門已將地理信息技術(shù)納入普通中學(xué)地理課程的教學(xué)內(nèi)容之中，教育部修訂的普通高中地理課程標準已對此提出了明確要求。

一、GIS技術(shù)及在地理教學(xué)中應(yīng)用概況分析

（一）GIS的內(nèi)涵及技術(shù)特點

GIS是地理信息系統(tǒng)的簡稱，GIS是“由計算機硬件、軟件和不同的方法組成的系統(tǒng)，該系統(tǒng)的設(shè)計支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分類、建模和顯示，以便解決復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題”。GIS作為一門技術(shù)，優(yōu)勢在于它混合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和有效數(shù)據(jù)集成，獨特的空間分析能力，空間定位搜索和查詢功能，可視化的表達手段等，通過對地理空間分析可以實現(xiàn)地理過程動態(tài)模擬和決策支持。這些將GIS應(yīng)用于地理教學(xué)中提供了可能。

（二）常規(guī)地理教學(xué)概況

1. 常規(guī)教學(xué)的教學(xué)模式。所謂的常規(guī)教學(xué)就是利用文字、語言、板書來傳遞教學(xué)內(nèi)容，其理解和掌握除了教師的授課方式，更多的強調(diào)硬性記憶，在常規(guī)教學(xué)中通常以直觀教學(xué)為主，輔之以模擬演示，強化識記，學(xué)生掌握的知識途徑多為教師講解，讀書擴充，而就學(xué)生本身搜集知識層面而言，也很有限，因此在思維培養(yǎng)和層次上難以提高層次。

對于地理空間信息的傳遞，常規(guī)教學(xué)中往往表現(xiàn)的較機械、應(yīng)用也更被動。如，對于地球的運動、地理方向的判別，時間與日界線的計算等知識、這些知識點空間概念強，學(xué)生理解時有一定難度，而且我們所采用的教學(xué)模式也只能是手工模型和強化記憶，這樣就會使一些同學(xué)放棄深入了解的興趣。

許多教師非常注重教學(xué)的程序化，讓學(xué)生被動地適應(yīng)教學(xué)步驟和要求，遏制學(xué)生靈感與個性的發(fā)展。另外，由于課時限制，一堂課所要求的內(nèi)容過多，所以常規(guī)教學(xué)中教學(xué)內(nèi)容遷移內(nèi)容不大，原理性不強，如高中地理中煤、炭、石油、水電站的分布等內(nèi)容大多都是強化記憶熟能生巧式的，忽視了實際應(yīng)用。

2. 常規(guī)教學(xué)不足。（1）常規(guī)教學(xué)較少采用有利于培養(yǎng)學(xué)生的地理創(chuàng)造能力的“探究法”；（2）參與實踐方面，學(xué)生也較少通過觀察、調(diào)查、查閱資料等方法搜集整理資料，從中獲得知識，使能力得到提升；（3）學(xué)生提問與質(zhì)疑少；（4）很少通過創(chuàng)設(shè)地理問題情境去激發(fā)學(xué)生的好奇心，地理學(xué)習(xí)興趣培養(yǎng)未受到真正重視。

（三）GIS技術(shù)進行地理教學(xué)的優(yōu)越性

1. 地圖的靈活使用。地理教學(xué)，由于受地理學(xué)科性質(zhì)的制約，如地理學(xué)科涉及人文與自然的各種因素，涉及地球、太陽等天體運動、資源整合利用，需要進行建模與可視化表達，非常適合應(yīng)用GIS技術(shù)。

與常規(guī)地理教學(xué)相比，GIS技術(shù)在地理教學(xué)中應(yīng)用更具自主式、探究式學(xué)習(xí)特點，能有效地提高學(xué)生的創(chuàng)造能力和實踐能力。在利用GIS技術(shù)解決地理問題時學(xué)生能更多地提出疑問，進行交流討論，進而解決問題并且尋根溯源，理解原理。GIS技術(shù)更能激發(fā)學(xué)生的好奇心。

地理信息系統(tǒng)的產(chǎn)品輸出形式多樣，就其載體形式而言，就有常規(guī)、靜態(tài)的紙張地圖和動態(tài)的數(shù)字地圖。地圖是地理教學(xué)不可或缺的工具，常規(guī)教學(xué)中地圖呈現(xiàn)往往為平面，且單調(diào)的，一旦換了坐標系或缺少對照物，學(xué)生就不會辨別。例如，高中地理必修Ⅲ中主要講述區(qū)域地理內(nèi)容。如果利用GIS展示多種比例尺全要素地圖，通過不同種變換，展現(xiàn)的空間信息也在不斷更新，能夠時刻吸引學(xué)生對地圖信息、地理事物的興趣，很容易理解地理區(qū)域的相對位置。以某地不同比例尺地形圖為例：通過展示同一地點不同比例尺的衛(wèi)星影像圖使學(xué)生更關(guān)注地理實體，理解地理區(qū)域性特征。

2. 培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題能力。GIS擁有強大的空間數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，在存儲各種地理事物空間信息的同時，還存儲屬性關(guān)系，這就為空間分析提供條件。在高中地理教學(xué)中，需要學(xué)生發(fā)揮自主性設(shè)計的內(nèi)容有不少，如工業(yè)區(qū)位選擇、城市區(qū)位、城市合理規(guī)劃等，這些內(nèi)容都需要學(xué)生綜合考慮多種信息，并進行分析。利用GIS的空間數(shù)據(jù)表達及組合優(yōu)勢，提取地理系統(tǒng)的不同層次，不同側(cè)面的空間、時間信息進行過程模擬，幫助學(xué)生理解和掌握地理特征，建立知識結(jié)構(gòu)，提高解決實際問題的能力。

3. 利用GIS培養(yǎng)學(xué)生空間分析能力。在空間信息表達上GIS技術(shù)可稱得上獨樹一幟了，地理信息系統(tǒng)對空間數(shù)據(jù)多元融合處理分析模擬等對于抽象空間表達形象化。GIS對空間數(shù)據(jù)表現(xiàn)力日益強大，組織管理空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)對地理事物空間位置和空間關(guān)系分析，使學(xué)生對空間各種事物的狀態(tài)有非常直觀的感受。

4. GIS使教學(xué)多元化。GIS在地理教學(xué)中還有很多其他功能可以發(fā)揮，可視化環(huán)境下教學(xué)，虛擬現(xiàn)實構(gòu)建地理環(huán)境等可以使學(xué)生進行自由的思維和分析，多角度的探究地理問題，提高學(xué)生實踐能力和創(chuàng)新能力。

將GIS應(yīng)用于教學(xué)充分發(fā)揮學(xué)生自主性，利于進行探究性學(xué)習(xí)。使用GIS教學(xué)往往是從學(xué)生的興趣入手，引導(dǎo)學(xué)生入門，然后讓其提出問題，創(chuàng)造條件，最終得出解決問題的方法。這種學(xué)習(xí)方式在當(dāng)下廣泛開展的研究性學(xué)習(xí)中顯見成效。另外，中學(xué)生對新鮮事物比較敏感，接受能力強，有利于GIS技術(shù)的操作。

GIS技術(shù)管理和分析空間數(shù)據(jù)，快速定位搜索，查詢及制圖功能，對于中學(xué)地理教學(xué)中知識面廣，表達形式單一等都有一定的彌補。在中學(xué)地理課本中有許多統(tǒng)計圖，如扇形百分比圖、曲線統(tǒng)計圖、柱狀統(tǒng)計圖。GIS制圖功能就可以解決這方面的不足。

GIS技術(shù)通過建立高程模擬、虛擬現(xiàn)實、過程模擬等手段，就能解決學(xué)生無法實地考察，無法感知空間環(huán)境演化發(fā)展等問題，就能達到化難為易、變抽象為具體，直觀感受的效果。這些元素的應(yīng)用能夠使教學(xué)向多元化方向發(fā)展，同時對于素質(zhì)教育的實施也具積極的推動作用。

二、GIS在教學(xué)中的實際應(yīng)用

在地理教學(xué)中，可以應(yīng)用GIS技術(shù)、將復(fù)雜的自然景觀，地理事物和空間分布用動態(tài)、直觀的方式表現(xiàn)出來。

（一）案例設(shè)計

高中地理必修Ⅰ第二單元中世界氣候類型這一節(jié)是高中地理教學(xué)的難點內(nèi)容，氣候類型種類多、分布散，全球各地情況有差異。傳統(tǒng)的平面掛圖、靜態(tài)教學(xué)等方法常常是強化識記的過程，對本節(jié)內(nèi)容學(xué)生掌握的程度也不是很好。使用GIS技術(shù)設(shè)計教學(xué)，通過展示多圖層，多因素GIS的可視化表達及提供的分析可使同學(xué)們更好地掌握本節(jié)內(nèi)容。

1. 教學(xué)內(nèi)容分析。氣候是一地區(qū)多年內(nèi)大氣的平均狀況。不同的地區(qū)氣溫、降水不同，氣候特點也就不同。對此起決定作用的是太陽輻射、地面狀況、大氣環(huán)流、人類活動等。因此，利用GIS技術(shù)教學(xué)就要綜合考慮各個影響因子獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，疊加圖層，進行可視化表達。

2. 地理數(shù)據(jù)的收集。包括地圖數(shù)據(jù)，主題數(shù)據(jù)兩部分。地圖數(shù)據(jù)是基于GIS的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù)如世界地圖，南亞地圖，各大洲地圖等。主題地圖是與具體教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù)。如，11種氣候類型的分布范圍及地理位置，相應(yīng)范圍內(nèi)積溫圖，寒暖流示意圖，下墊面狀況圖。另外，需要收集一些有助于深入分析的相關(guān)數(shù)據(jù)、人類活動狀況等數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖數(shù)據(jù)。

為克服學(xué)生GIS技術(shù)的不足，教師需要進行講授。并對所收集的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫。

3. 利用GIS分析功能研究氣候分布規(guī)律。首先用全球等溫曲線圖反映各地太陽輻射的差異，通過等溫圖得出世界各地太陽輻射狀況的總體特征（如圖1）。通過同學(xué)們讀圖分析，分析氣溫范圍相似的區(qū)域，產(chǎn)生問題：相似地域氣候特點是否一致，差異的原因是什么？

圖1 世界等溫線圖

接著展示地形圖及洋流示意圖（如圖2），觀察地形的分布特點，并進行圖層疊加。

圖2 洋流與等溫線疊加圖

最后，將洋流圖層、等溫圖層、地形圖層疊加，同學(xué)自己分析疊加后圖層的氣候特點。同時變換圖層，展示同一氣候類型的不同分布區(qū)示意圖（如圖3），總結(jié)特點，對比思考，得出氣候分布圖。

圖3 世界氣候類型圖

GIS技術(shù)多圖層、多因素綜合分析，疊加分析，層層深入，使學(xué)生對所學(xué)知識有形象透徹的理解。

三、使用GIS的啟示

GIS具有數(shù)據(jù)多來源、空間多層次、更新速度快、信息含量大的特點。當(dāng)前將GIS與地理教學(xué)內(nèi)容及所在城市環(huán)境等問題聯(lián)系起來，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注熱點，利用GIS分析決策能力尋找解決方案，達到寓教于樂的教學(xué)目的，已成趨勢。新一輪課改中提出要學(xué)生掌握對他們終身有用的地理知識和技能，讓學(xué)生掌握對生活有用的地理。使用GIS技術(shù)的啟示是要更多的改革地理教育和現(xiàn)成理論，適應(yīng)社會選拔人才的需要。

另外，要在更大范圍普及GIS教學(xué)還應(yīng)提高教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)，這也同時為高等教育提出了更多要求。如何培育出適應(yīng)時代要求、適宜時代發(fā)展育人的教師也是高校教育的任務(wù)。

總之，隨著教育技術(shù)的發(fā)展，越來越多的教學(xué)手段和教學(xué)工具運用于中學(xué)教學(xué)，為每個地理教師提出了新的挑戰(zhàn)。

四、結(jié)語

傳統(tǒng)的教學(xué)方法及目前廣泛采用的多媒體教學(xué)都存在一些問題，如何做到對地理空間數(shù)據(jù)的綜合分析是對地理教學(xué)提出的新要求。GIS技術(shù)利用現(xiàn)實問題讓學(xué)生分析考慮，培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力?？梢暬?、三維模擬、虛擬現(xiàn)實使學(xué)生“身臨其境”，開拓了同學(xué)們的思維?？傊瓽IS在培養(yǎng)創(chuàng)新能力、實踐能力上適應(yīng)了發(fā)展的要求。隨著GIS在我國各個領(lǐng)域的應(yīng)用逐步擴大也必將推動中學(xué)地理教學(xué)的改革和發(fā)展。