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GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)的理論芻議
GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)的理論芻議作者簡(jiǎn)介：黃安云（1983-），女，湖南株洲人，助教，主要從事地理教學(xué)與研究。
黃安云1，畢政2
（1.湘潭教育學(xué)院，湖南 湘潭 411100；2.衡南縣第一中學(xué)，湖南 衡陽(yáng) 421141）
摘要：GIS作為教學(xué)內(nèi)容在我國(guó)已列入中學(xué)新課標(biāo)地理教材，但作為一種新的教學(xué)技術(shù)手段在中學(xué)地理教學(xué)的應(yīng)用還剛起步。將基于GIS輔助下的教學(xué)與傳統(tǒng)的教學(xué)進(jìn)行比較，從地理教學(xué)本身的角度探討GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)的意義和在地理教學(xué)中的特殊作用，凸顯了GIS技術(shù)強(qiáng)大的功能和價(jià)值，為中學(xué)地理教育研究者提供新的思路和嘗試。
關(guān)鍵詞：GIS；中學(xué)地理教學(xué)； Google地圖
中圖分類號(hào)：G62文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-5884（2013）04-0006-02
GIS是以地理空間數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，采用地理模型分析方法，適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息，即采集、存儲(chǔ)、處理、傳輸?shù)乩頂?shù)據(jù)，以多種形式輸出數(shù)據(jù)和圖形產(chǎn)品，為地理研究和決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)［1］。目前，GIS廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，但GIS在國(guó)內(nèi)外中學(xué)地理教育的應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于其他領(lǐng)域，也晚于專業(yè)教育［2］。2003年頒布的《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》中增加了“地理信息技術(shù)”模塊，明確說(shuō)明“建議使用二次開發(fā)的GIS軟件，簡(jiǎn)化GIS功能”、“建議開發(fā)地理信息技術(shù)綜合學(xué)習(xí)軟件平臺(tái)進(jìn)行輔助教學(xué)”。但目前GIS僅作為教學(xué)內(nèi)容應(yīng)用于教學(xué)中，作為新的教學(xué)技術(shù)手段僅在個(gè)別地區(qū)得到實(shí)行。
一中學(xué)地理教學(xué)中運(yùn)用GIS的意義
（一）知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的要求
相對(duì)于以前的任何時(shí)期，現(xiàn)在教育面臨的問(wèn)題不是信息不足，相反是信息“大爆炸”、“信息過(guò)�！�。知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來(lái)，為地理教學(xué)帶來(lái)了大量的各種各樣的信息與資料，從傳統(tǒng)的地理文獻(xiàn)、數(shù)據(jù)，到多種媒體的圖片、影像、聲音。面對(duì)如此龐大的信息庫(kù)，傳統(tǒng)的信息處理方法無(wú)法適應(yīng)。GIS技術(shù)為改變落后的地理教學(xué)方法提供了契機(jī)，為地理學(xué)科更加方便、快速、準(zhǔn)確地進(jìn)行教學(xué)承擔(dān)了良好的信息載體的作用［3］。此外，知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)和信息更新速度快，傳統(tǒng)的教學(xué)獲取信息慢，很多地理教師多年用相同的案例組織教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容陳舊，往往脫離社會(huì)發(fā)展實(shí)際，無(wú)法跟上時(shí)代步伐，結(jié)果誤導(dǎo)了學(xué)生。(地理教學(xué)論文 www.panasonaic.com)所以將GIS技術(shù)引入中學(xué)地理教學(xué)是為彌補(bǔ)和豐富教學(xué)手段。
�。ǘ┧刭|(zhì)教育的需要
素質(zhì)教育在中學(xué)地理教育方面要求學(xué)生有一定的地理信息素養(yǎng)、地理空間思維能力、動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力。
GIS技術(shù)作為教學(xué)手段能提高學(xué)生的地理信息素養(yǎng)。GIS的發(fā)展使地理制圖手段發(fā)生了根本的變革，過(guò)去通過(guò)素描繪制的景觀圖和通過(guò)等高線分層設(shè)色繪制的地形圖已經(jīng)逐漸被遙感衛(wèi)星圖片所取代，這些圖片經(jīng)過(guò)技術(shù)處理呈現(xiàn)的真彩色便于判讀。例如:講解中國(guó)地形時(shí)，運(yùn)用遙感圖片或GIS技術(shù)制作的三維地形圖，讓學(xué)生根據(jù)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(wǎng)絡(luò)GIS的相關(guān)軟件，如Google地圖和Google Erath實(shí)施教學(xué)，可以隨時(shí)瀏覽各區(qū)域的地圖并可以任意縮放、查閱、編輯。這樣使學(xué)生對(duì)地理事物的空間關(guān)系認(rèn)識(shí)得更加直觀、具體。
GIS教學(xué)能夠提高學(xué)生的地理空間思維能力。GIS的空間思維，就是利用GIS數(shù)據(jù)庫(kù)中存貯的信息，通過(guò)GIS工具(如緩沖區(qū)分析、疊置分析)，生成GIS空間數(shù)據(jù)庫(kù)并能夠進(jìn)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(guān)系、空間分布模式以及空間發(fā)展趨勢(shì)等，而這些是其它信息系統(tǒng)無(wú)法完成的［1］。例如：產(chǎn)業(yè)的布局影響因子有自然方面的氣候、地形、水文、土壤和社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面的人口、城市、礦產(chǎn)、交通等。教師就可以把這些信息圖層進(jìn)行疊置分析，讓學(xué)生更清楚的掌握產(chǎn)業(yè)布局的空間要素。而在全球氣候變暖教學(xué)中可以通過(guò)緩沖區(qū)的設(shè)置分析，讓學(xué)生更深刻的理解全球氣候變暖導(dǎo)致海平面上升的情況。
GIS能夠很好的培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。GIS是以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的，通過(guò)收集、處理、分析、得出結(jié)論等過(guò)程，能夠很好的培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力。例如可以指導(dǎo)學(xué)生利用GIS編制地圖，要求學(xué)生做一個(gè)“長(zhǎng)沙市內(nèi)的停車場(chǎng)、布局及設(shè)計(jì)現(xiàn)狀調(diào)查”、“長(zhǎng)沙市的百貨商場(chǎng)調(diào)查”等，指導(dǎo)學(xué)生先利用GIS檢索相關(guān)知識(shí)，查詢地理信息，再通過(guò)調(diào)查、訪問(wèn)分析存在的問(wèn)題，然后經(jīng)過(guò)集體討論和深入研究提出解決問(wèn)題的途徑。最后把相關(guān)知識(shí)制作成簡(jiǎn)易的電子地圖，如“長(zhǎng)沙市停車場(chǎng)和百貨商場(chǎng)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(chuàng)造性地學(xué)會(huì)了用GIS展示他們的研究成果，極大地提高了動(dòng)手能力。
二GIS在中學(xué)地理教學(xué)中的特殊作用
�。ㄒ唬〨IS強(qiáng)大的地圖處理功能
地圖是地理課堂教學(xué)中最常用的工具和重要的方法。陳述彭院士說(shuō)，“如果說(shuō)地圖是地理學(xué)的第二代語(yǔ)言，那么GIS就是地理學(xué)的第三代語(yǔ)言�！保�4］GIS自身具有對(duì)地圖處理與操作的強(qiáng)大功能，可將復(fù)雜的自然景觀、地理現(xiàn)象的空間分布甚至抽象的概念用三維的、動(dòng)態(tài)的、直觀的方法方式表現(xiàn)出來(lái)，可實(shí)現(xiàn)從感官、計(jì)量和邏輯上對(duì)顯示空間進(jìn)行模擬，對(duì)各類信息變化進(jìn)行仿真，模擬自然過(guò)程的演變等［1］。將GIS技術(shù)引入課堂能根據(jù)教學(xué)需要對(duì)地圖進(jìn)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(jiǎn)單的功能進(jìn)行教學(xué)，也可利用GIS制作出合乎教學(xué)要求的專題地圖，因?yàn)镚IS數(shù)據(jù)更新快，制作的地圖可以反映最新的情況。這些都是傳統(tǒng)地圖制作無(wú)法企及的。
（二）GIS空間分析功能豐富
GIS具有很強(qiáng)的空間分析功能。數(shù)字地面模型、空間統(tǒng)計(jì)分析、空間疊置分析、緩沖區(qū)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(xiàn)在學(xué)生面前。例如在中學(xué)地理自然災(zāi)害—洪澇的教學(xué)時(shí)，可通過(guò)GIS使用其緩沖區(qū)分析的功能，很容易分析出洪澇災(zāi)害其影響的人數(shù)及具體區(qū)域，并根據(jù)洪水速度還可以分析出洪峰到來(lái)的時(shí)間。
�。ㄈ〨IS技術(shù)與傳統(tǒng)的教學(xué)軟件的比較優(yōu)勢(shì)
目前中學(xué)地理教學(xué)主要采用傳統(tǒng)的黑板板書教學(xué)和多媒體教學(xué)，后者采用Power Point、Flash軟件等，這些軟件交互靈活，制作功能強(qiáng)大，表現(xiàn)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(xué)軟件。在表現(xiàn)地理信息時(shí)有較大的局限性，如無(wú)法置入矢量地圖，無(wú)法進(jìn)行空間無(wú)級(jí)縮放，無(wú)法建立數(shù)學(xué)坐標(biāo)，無(wú)法進(jìn)行空間分析等。而GIS平臺(tái)如arc info map、map-info、mapgis、geostar等，具有強(qiáng)大的地理信息系統(tǒng)功能，能較好的達(dá)到教學(xué)效果。
�。ㄋ模〨IS技術(shù)利于課堂習(xí)題的編制
利用GIS技術(shù)編制課堂習(xí)題穿插于教學(xué)中，隨講隨練，起到輔助教學(xué)的作用，尤其是一些人機(jī)交互性較強(qiáng)的GIS軟件，更能提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。另外，地理習(xí)題需要大量的地圖，而習(xí)題用的地圖與一般的教學(xué)地圖不同，常常要對(duì)原有地圖作修改或根據(jù)出題者意圖繪制新圖，這些習(xí)題用圖往往不容易找到。而利用GIS強(qiáng)大的繪圖功能，能夠制出滿足要求的習(xí)題用圖來(lái)。這樣的地圖合乎題意且新穎，為課堂教學(xué)增色不少。
三中學(xué)地理教學(xué)中運(yùn)用GIS的可行性
�。ㄒ唬〨IS地理教學(xué)軟硬件的可行性
隨著科技的發(fā)展，學(xué)校的硬件設(shè)施水平逐漸提高，許多中學(xué)配備了計(jì)算機(jī)、投影儀、GIS軟件、電教室等先進(jìn)設(shè)備。如上海市格致中學(xué)的GIS專用教室，為GIS教學(xué)提供了良好的環(huán)境�；ヂ�(lián)網(wǎng)的普及也為網(wǎng)絡(luò)GIS在教學(xué)中的應(yīng)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(xué)生在家也可以學(xué)習(xí)。
GIS軟件作為一種處理地理信息的工具經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)。出現(xiàn)了像ARC/INFO、MapInfo等許多著名的GIS工具軟件，此外還出現(xiàn)許多地理軟件，如Google Erath和Google 地圖。一些學(xué)校也在開發(fā)適合中學(xué)地理教學(xué)的GIS軟件。而GIS數(shù)據(jù)在網(wǎng)上就可以獲得，例如：國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)網(wǎng)就能提供部分免費(fèi)的可用于教學(xué)的GIS數(shù)據(jù)。硬件軟件條件的改善為GIS在教學(xué)中應(yīng)用提供了可能。
（二）GIS地理教學(xué)師資條件的可行性
目前，很多師范高校的地理專業(yè)開設(shè)了GIS課程，逐漸重視GIS對(duì)教師技能提高和地理教學(xué)的作用。通過(guò)開設(shè)GIS課程，地理教師隊(duì)伍利用GIS技術(shù)教學(xué)的能力在提升。對(duì)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(xùn)，更新教學(xué)觀念、掌握地理學(xué)科的最新技術(shù)。因此地理學(xué)科的師資力量得到了提高，對(duì)GIS技術(shù)的認(rèn)識(shí)水平也在不斷深化，尤其是青年教師。
四結(jié)語(yǔ)
比起傳統(tǒng)教學(xué)和多媒體教學(xué)，GIS教學(xué)優(yōu)勢(shì)更為明顯，無(wú)論是地圖處理，還是空間分析，從課前資料準(zhǔn)備，到課堂的靈活處理，到課后的習(xí)題編制，GIS技術(shù)擁有其它教學(xué)手段無(wú)法比擬的功能，而GIS技術(shù)輔助中學(xué)地理教學(xué)在硬件上有了一定的基礎(chǔ)，軟件上也日臻完善，同時(shí)又順應(yīng)時(shí)代和素質(zhì)教育的要求，在以后的教學(xué)中開發(fā)潛力很大。在中學(xué)地理教育改革的大背景下，GIS技術(shù)的運(yùn)用是趨勢(shì)所在。
參考文獻(xiàn)：
�。�1］ 張劍民.GIS技術(shù)及其在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用［J］.史地政論壇,2008（56）.
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�。�4］ 秦文玉.GIS在中學(xué)環(huán)境教育中的應(yīng)用［J］.中國(guó)校外教育, 2009（10）.
［5］ 馬旭丹.GIS輔助地理研究學(xué)習(xí)探究［D］.上海:華東師范大學(xué)研究生碩士學(xué)位論文,2009.
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