GIS在辅助高中地理教学中的应用

GIS在辅助高中地理教学中的应用GIS技术的发展，使海量地理信息的处理有了一些本质上的进步，也深刻地影响地理教学思维的转变。在我国将GIS应用于高中地理的辅助教学已经有了初步的研究，如中学GIS教学辅助软件设计，GIS技术应用于高中学生信息素养培育，以及从教学内容和教学技术手段两方面探讨GIS在中学地理教学中的具体应用等。这些研究侧重于对GIS引入中学地理教学的理论和应用研究，缺乏结合高中地理教学的具体案例分析。本文将GIS强大的空间信息处理功能与鲜活的高中地理教学课程相结合，突出GIS对中学地理教学图件的制作以及成果的直观展示，以期提高教学效果。一、GIS概述GIS（GeographicInformationSystem，地理信息系统）是在计算机软硬件支持下，采集、存储、管理、处理、检索、分析和显示空间信息的一种技术系统。它是在20世纪60年代发展起来的新型学科，是现代科学技术发展和社会需求的产物。目前GIS广泛应用于国民经济的各行各业，而将其应用到教育领域是一项十分有意义的尝试。二、高中地理教学中引入GIS的必要性我国在新课程改革中提出：“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状，倡导学生主动参与、乐于探究、勤于动手，培养学生搜集和处理信息的能力、获取新知识能力、分析和解决问题能力以及交流与合作能力。”而GIS本身的学科特色就决定了学生能在专业的辅助教学软件平台中，搜集到更多更有用的信息，并能对信息进行更专业的分析处理，使学生更深刻地掌握知识的同时，还激发了他们对新知识的探索欲望，增强了实际动手操作的能力，培养了他们自主学习的能力，可谓一举多得。三、GIS在辅助教学中的具体案例地理空间是地理学永恒的主题，地理信息与其他信息的根本区别就在于其强烈的空间特征。高中地理中培养学生的空间思维一直是教学中的重难点，单靠教师的投影、版图或计算机动画演示很难达到理想的教学效果，学生的空间思维也没有达到一个很好的提升。而借助ArcGIS软件制作专题地图，能够反映地理现象的空间分布特征，使学生一目了然，从而得到很好的教学效果。下面介绍一个ArcGIS在辅助教学中的具体案例。区域经济的发展以我国东北地区（人教版高中地理必修三第四章第一节）为例。教学过程的设计：运用ArcGIS软件，按顺序调用东北地区年降水图、积温图、地形图、矿产交通图、商品粮分布基地图等。东北地区包括黑龙江、吉林、辽宁三省和内蒙古自治区东部。独特的地理条件使得东北地区成为我国重要的商品粮基地。农业的区位选择包括自然条件和社会经济条件两大部分，自然条件包括气候、地形、土壤、水文等，社会经济条件包括市场、交通和政策等（图1）。（一）自然条件气候是区域农业中最难改造的自然条件。气候条件制约着一个区域农业的生产品种、耕作制度和生产季节等。在ArcGIS中调用东北地区年降水量（图2）、积温图层（图3），可以直观、形象地观察到东北地区的气温降水情况，其内部存在温度和降水量的差异，导致了其农业生产地域差异显著，最终形成了三大农业生产区域：平原区域的耕作农业区；大小兴安岭和长白山区的林业和特产区；西南高原、松嫩平原西部及部分林区草地的畜牧业区。特定的气候孕育了东北大地的特色土壤，黑土、黑钙土在东北地区广泛分布，土层深厚，有机质含量高，有利于农业生产。地形条件往往影响着区域农业生产的类型。调用东北地区地形图（图4）可以看出，东北地区包括高原、平原和山地三类相对完整的地形单元，其中中部和东北部平原广阔，面积占全国平原面积的1/3，为区域农业的发展提供了良好的地形条件；而在西部高原地势平坦、降水较多，是优质草原牧场；在东部长白山山区，山地环绕，森林资源丰富，木材积蓄量占全国的31%。（二）社会、经济条件东北地区是我国著名的老工业基地，矿产资源丰富，有色金属和非金属矿蕴藏量大，许多矿产居于全国前列，能源矿产占有重要地位。其良好的工业基础为农业发展提供了得天独厚的条件，形成了“以工带农，以工促农”的农村经济发展格局。调用东北地区矿产交通分布图（图5）可以看出东北地区矿藏丰富，如煤矿、石油、稀土、金矿、钼矿、铁矿、铅锌、铜矿、镍矿等遍布各地。东北地区交通发达，对外联系方便。调用东北地区矿产交通图（图5），引导学生回忆东北地区的铁路干线，对必修二里交通运输布局及其影响进行复习，温故而知新，将学生学到的知识融会贯通。国家的政策扶持也极大地促进了东北地区社会经济的发展。20世纪50年代之前，松嫩平原、三江平原的大部分地区还是未开垦的荒地。从20世纪50年代开始，国家相继在这里组建了一批国有农场，共开垦荒地数百万公顷。农场的经营规模大，有利于推广先进技术，实现机械化生产。正是由于上述条件才使东北地区成为全国最大的、比较稳定的商品粮基地，每年向国家提供商品粮三千多万吨，占全国商品粮总量的1/4，对我国的粮食安全具有重要作用。在条件具备的情况下，学生可在教师的指导下亲自上机操作，调用各个图层，通过相关图层的叠加分析，帮助学生更快更深刻地认识地图上所反映的信息。在电子地图上可同时勾选多个选项，同时显示多个要素，具有交互性、无级缩放、无缝、动态载负量调整，多维化、信息丰富性等纸质地图无法比拟的优点。增强了学生对多种信息认识的深刻性，同时也更直观地向学生展示为什么东北地区能成为我国重要的商品粮生产基地，便于学生总结。并且还能使学生对ArcGIS软件有一个初步了解，激发起他们对地理软件的操作兴趣。四、GIS应用的几点思考1.各教育部门及社会、个人对GIS的重视程度2003年颁布的普通高中地理课程标准中明确指出：“新的高中地理课程在必修、选修模块中必须介绍有关3S（GIS，RS，GPS）的知识，这是课程内容本身的要求。”但事实上我们对GIS重要性的认识程度不够，各级教育部门没有制定出一个切实可行的方案，GIS相关知识在考试考查中体现不足，导致教师、学生对GIS的重视程度不够，只是一味地应试，死记硬背书本上的知识，没有上机操作的机会。因而，改革目前的高中地理教学教育，包括从大纲、教材到练习，从实际教学到最终的考试阶段已经势在必行。2.教学软硬件的适宜程度目前我国能够应用在高中教学中的软件少之又少，大多数GIS软件都太过庞大，组建模块太多，价格昂贵，不适合中学教学，因此开发出适合中学教学的GIS软件十分迫切。目前省市一级学校的机房、计算机设备还是比较齐全，配置相对较高，但县级乡（镇）级学校的设备就比较落后，有些甚至都没有设备，这就给GIS引入教学带来了很大困难。因此，有关教育部门及学校需要进一步完善教学硬件环境，为学生素养的提高创造一个良好的信息环境。3.教师自身素质的提高GIS作为一种新的中学教学工具在我国才刚刚起步，只有少数刚走出大学校园的青年教师具备比较好的计算机专业知识，而广大中年教师对GIS的掌握熟悉程度还较低，对计算机专业的知识还仅仅停留在Word、PowerPoint、Excel上，这是远远不够的。GIS平台掌握的难度较大，因此，学校要注重教师队伍的定期培训，提高教师的信息技术水平，为培养出更多对国家、对社会有用的高素质人才做出努力。4.网络地理资源的免费共享性数据资料是决定GIS软件能否成功引入高中地理教学的关键，没有大量的免费数据，对软件再熟悉也是“巧妇难为无米之炊”。如果要教师自己创建数据，备课时间将会大大增加，给教师造成巨大压力，也不利于GIS软件的广泛应用。目前网络上的资源很少免费共享，某些信息公司也只是免费提供很少一部分的数据，这就给GIS辅助教学带来了很大难度。所以，开发适合中学地理教育的数据资源显得十分迫切。五、结论和展望GIS作为一种新时代下的教学工具和手段，具有广阔的发展前景。它不仅丰富了课堂教学的内容，也改变了课堂教学的形式，对提升教学质量，提高学生的创新能力和综合素养有着重要的作用。虽然目前我国GIS在辅助高中地理教学中受到种种条件制约，应用范围还不是十分广泛，但我们相信在社会各界人士的共同努力下，这一天将很快到来！参考文献1师忠涛.中学GIS教学辅助软件设计与案例研究D.上海：华东师范大学，2011.2柯旭阳.GIS技术在高中学生信息素养培育中的应用研究D.福州：福建师范大学，2005.3李玉能.中学地理教学中应用GIS的实践与探索D.福建：福建师范大学，2005.4刘树凤，任晓蓉.美国国家地理标准对我国地理新课程改革的启示J.地理教育，2010（9）.5杨恒喜，史正涛，李玉凤等.GIS在中学地理教学中的应用J.经济研究导刊，2010（92）.6PriscillaNorton，KarinM.Wiburg著，吴洪键，倪男奇译.信息技术与教学创新M.北京：中国轻工业出版社，2002.7张超，段玉山.地理教育展望M.上海：华东师范大学，2002.8周群英.3S技术在中学地理教学中的应用J.中学地理教学参考，2009（9）