GIS辅助中学地理教学的理论刍议

2021-01-31
  GIS辅助中学地理教学的理论刍议
  
  作者简介:黄安云(1983-),女,湖南株洲人,助教,主要从事地理教学与研究。
  
  黄安云1,毕政2
  
  (1.湘潭教育学院,湖南 湘潭 411100;2.衡南县第一中学,湖南 衡阳 421141)
  
  摘要:GIS作为教学内容在我国已列入中学新课标地理教材,但作为一种新的教学技术手段在中学地理教学的应用还刚起步。将基于GIS辅助下的教学与传统的教学进行比较,从地理教学本身的角度探讨GIS辅助中学地理教学的意义和在地理教学中的特殊作用,凸显了GIS技术强大的功能和价值,为中学地理教育研究者提供新的思路和尝试。
  
  关键词:GIS;中学地理教学; Google地图
  
  中图分类号:G62文献标识码:A文章编号:1674-5884(2013)04-0006-02
  
  GIS是以地理空间数据库为基础,采用地理模型分析方法,适时提供多种空间的和动态的地理信息,即采集、存储、处理、传输地理数据,以多种形式输出数据和图形产品,为地理研究和决策服务的计算机技术系统[1]。目前,GIS广泛应用于国民经济的各个领域,但GIS在国内外中学地理教育的应用远远晚于其他领域,也晚于专业教育[2]。2003年颁布的《普通高中地理课程标准(实验)》中增加了“地理信息技术”模块,明确说明“建议使用二次开发的GIS软件,简化GIS功能”、“建议开发地理信息技术综合学习软件平台进行辅助教学”。但目前GIS仅作为教学内容应用于教学中,作为新的教学技术手段仅在个别地区得到实行。
  
  一中学地理教学中运用GIS的意义
  
  (一)知识经济时代的要求
  
  相对于以前的任何时期,现在教育面临的问题不是信息不足,相反是信息“大爆炸”、“信息过剩”。知识经济时代的到来,为地理教学带来了大量的各种各样的信息与资料,从传统的地理文献、数据,到多种媒体的图片、影像、声音。面对如此庞大的信息库,传统的信息处理方法无法适应。GIS技术为改变落后的地理教学方法提供了契机,为地理学科更加方便、快速、准确地进行教学承担了良好的信息载体的作用[3]。此外,知识经济时代,知识和信息更新速度快,传统的教学获取信息慢,很多地理教师多年用相同的案例组织教学,教学内容陈旧,往往脱离社会发展实际,无法跟上时代步伐,结果误导了学生。(地理教学论文 www.fwsir.com)所以将GIS技术引入中学地理教学是为弥补和丰富教学手段。
  
  (二)素质教育的需要
  
  素质教育在中学地理教育方面要求学生有一定的地理信息素养、地理空间思维能力、动手能力和创新能力。
  
  GIS技术作为教学手段能提高学生的地理信息素养。GIS的发展使地理制图手段发生了根本的变革,过去通过素描绘制的景观图和通过等高线分层设色绘制的地形图已经逐渐被遥感卫星图片所取代,这些图片经过技术处理呈现的真彩色便于判读。例如:讲解中国地形时,运用遥感图片或GIS技术制作的三维地形图,让学生根据颜色和形状判断山脉走向,山岭、山脊、山谷、鞍部等基本地形单元;教师利用网络GIS的相关软件,如Google地图和Google Erath实施教学,可以随时浏览各区域的地图并可以任意缩放、查阅、编辑。这样使学生对地理事物的空间关系认识得更加直观、具体。
  
  GIS教学能够提高学生的地理空间思维能力。GIS的空间思维,就是利用GIS数据库中存贮的信息,通过GIS工具(如缓冲区分析、叠置分析),生成GIS空间数据库并能够进行存贮。它的空间思维功能使我们能够揭示地物间的空间关系、空间分布模式以及空间发展趋势等,而这些是其它信息系统无法完成的[1]。例如:产业的布局影响因子有自然方面的气候、地形、水文、土壤和社会经济方面的人口、城市、矿产、交通等。教师就可以把这些信息图层进行叠置分析,让学生更清楚的掌握产业布局的空间要素。而在全球气候变暖教学中可以通过缓冲区的设置分析,让学生更深刻的理解全球气候变暖导致海平面上升的情况。
  
  GIS能够很好的'培养学生的动手能力。GIS是以数据为基础的,通过收集、处理、分析、得出结论等过程,能够很好的培养学生的动手能力。例如可以指导学生利用GIS编制地图,要求学生做一个“长沙市内的停车场、布局及设计现状调查”、“长沙市的百货商场调查”等,指导学生先利用GIS检索相关知识,查询地理信息,再通过调查、访问分析存在的问题,然后经过集体讨论和深入研究提出解决问题的途径。最后把相关知识制作成简易的电子地图,如“长沙市停车场和百货商场布局示意图”等。这样不仅掌握了GIS的检索功能、编程功能,而且创造性地学会了用GIS展示他们的研究成果,极大地提高了动手能力。
  
  二GIS在中学地理教学中的特殊作用
  
  (一)GIS强大的地图处理功能
  
  地图是地理课堂教学中最常用的工具和重要的方法。陈述彭院士说,“如果说地图是地理学的第二代语言,那么GIS就是地理学的第三代语言。”[4]GIS自身具有对地图处理与操作的强大功能,可将复杂的自然景观、地理现象的空间分布甚至抽象的概念用三维的、动态的、直观的方法方式表现出来,可实现从感官、计量和逻辑上对显示空间进行模拟,对各类信息变化进行仿真,模拟自然过程的演变等[1]。将GIS技术引入课堂能根据教学需要对地图进行灵活处理。例如,可以利用GIS的地图叠加显示、放大缩小、地图漫游、地图要素的增减等简单的功能进行教学,也可利用GIS制作出合乎教学要求的专题地图,因为GIS数据更新快,制作的地图可以反映最新的情况。这些都是传统地图制作无法企及的。
  
  (二)GIS空间分析功能丰富
  
  GIS具有很强的空间分析功能。数字地面模型、空间统计分析、空间叠置分析、缓冲区分析等功能可以将一些地理事物的空间特性形象直观的呈现在学生面前。例如在中学地理自然灾害—洪涝的教学时,可通过GIS使用其缓冲区分析的功能,很容易分析出洪涝灾害其影响的人数及具体区域,并根据洪水速度还可以分析出洪峰到来的时间。
  
  (三)GIS技术与传统的教学软件的比较优势
  
  目前中学地理教学主要采用传统的黑板板书教学和多媒体教学,后者采用Power Point、Flash软件等,这些软件交互灵活,制作功能强大,表现手法多样,但都是通用的多媒体制作软件,而不是专门的地理教学软件。在表现地理信息时有较大的局限性,如无法置入矢量地图,无法进行空间无级缩放,无法建立数学坐标,无法进行空间分析等。而GIS平台如arc info map、map-info、mapgis、geostar等,具有强大的地理信息系统功能,能较好的达到教学效果。
  
  (四)GIS技术利于课堂习题的编制
  
  利用GIS技术编制课堂习题穿插于教学中,随讲随练,起到辅助教学的作用,尤其是一些人机交互性较强的GIS软件,更能提高学生学习兴趣。另外,地理习题需要大量的地图,而习题用的地图与一般的教学地图不同,常常要对原有地图作修改或根据出题者意图绘制新图,这些习题用图往往不容易找到。而利用GIS强大的绘图功能,能够制出满足要求的习题用图来。这样的地图合乎题意且新颖,为课堂教学增色不少。
  
  三中学地理教学中运用GIS的可行性
  
  (一)GIS地理教学软硬件的可行性
  
  随着科技的发展,学校的硬件设施水平逐渐提高,许多中学配备了计算机、投影仪、GIS软件、电教室等先进设备。如上海市格致中学的GIS专用教室,为GIS教学提供了良好的环境。互联网的普及也为网络GIS在教学中的应用提供了便利[5]。教师可以介绍几种GIS软件,并展示操作方法,学生在家也可以学习。
  
  GIS软件作为一种处理地理信息的工具经历了长时间的考验。出现了像ARC/INFO、MapInfo等许多著名的GIS工具软件,此外还出现许多地理软件,如Google Erath和Google 地图。一些学校也在开发适合中学地理教学的GIS软件。而GIS数据在网上就可以获得,例如:国家基础地理信息系统网就能提供部分免费的可用于教学的GIS数据。硬件软件条件的改善为GIS在教学中应用提供了可能。
  
  (二)GIS地理教学师资条件的可行性
  
  目前,很多师范高校的地理专业开设了GIS课程,逐渐重视GIS对教师技能提高和地理教学的作用。通过开设GIS课程,地理教师队伍利用GIS技术教学的能力在提升。对于在职教师,教育主管部门开始重视并开展多渠道、分层次的培训,更新教学观念、掌握地理学科的最新技术。因此地理学科的师资力量得到了提高,对GIS技术的认识水平也在不断深化,尤其是青年教师。
  
  四结语
  
  比起传统教学和多媒体教学,GIS教学优势更为明显,无论是地图处理,还是空间分析,从课前资料准备,到课堂的灵活处理,到课后的习题编制,GIS技术拥有其它教学手段无法比拟的功能,而GIS技术辅助中学地理教学在硬件上有了一定的基础,软件上也日臻完善,同时又顺应时代和素质教育的要求,在以后的教学中开发潜力很大。在中学地理教育改革的大背景下,GIS技术的运用是趋势所在。
  
  参考文献:
  
  [1] 张剑民.GIS技术及其在中学地理教学中的应用[J].史地政论坛,2008(56).
  
  [2] 李朝奎,邓丽霞,张云珍.地理信息技术辅助中学地理教学模式研究[J].测绘工程,2007,16(6).
  
  [3] 奚为民.地理信息系统技术在地理教学中的作用[J].中国地理教学参考,1999(1-2).
  
  [4] 秦文玉.GIS在中学环境教育中的应用[J].中国校外教育, 2009(10).
  
  [5] 马旭丹.GIS辅助地理研究学习探究[D].上海:华东师范大学研究生硕士学位论文,2009.

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