上海市市西中學(xué)（200040） 金志琳

GIS輔助“區(qū)域發(fā)展”教學(xué)的探索

上海市市西中學(xué)（200040） 金志琳

德國(guó)魯爾區(qū)是世界上工業(yè)區(qū)治理的成功典范，其衰落和振興是學(xué)習(xí)區(qū)域發(fā)展變化的典型教學(xué)案例。因此在本節(jié)中筆者嘗試選取“德國(guó)魯爾區(qū)”為例進(jìn)行“區(qū)域發(fā)展”教學(xué)，選擇GIS教學(xué)手段，并結(jié)合傳統(tǒng)的教學(xué)手段對(duì)這部分教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行探索。

一、關(guān)于“德國(guó)魯爾區(qū)”教學(xué)利用傳統(tǒng)教學(xué)手段的分析

在有關(guān)于認(rèn)識(shí)德國(guó)魯爾區(qū)發(fā)展變化的教學(xué)中，主要教學(xué)內(nèi)容包括認(rèn)識(shí)魯爾區(qū)的區(qū)域發(fā)展條件，分析魯爾區(qū)可持續(xù)發(fā)展的主要矛盾，觀察魯爾區(qū)工業(yè)布局的調(diào)整，分析魯爾區(qū)在可持續(xù)發(fā)展中采取的策略等方面。

某位教師在這部分教學(xué)中，用傳統(tǒng)的教學(xué)手段采用了如下的教學(xué)過程：

1．以德國(guó)在二戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)振興的關(guān)鍵之一在于魯爾區(qū)雄厚的工業(yè)的情景來導(dǎo)入新課。

2．展示“世界政區(qū)”圖、“魯爾區(qū)在歐洲的位置”圖，讓學(xué)生得出魯爾區(qū)是“德國(guó)工業(yè)的心臟”的結(jié)論。

3．展示“魯爾區(qū)大型露天煤礦”景觀圖，引導(dǎo)學(xué)生閱讀相關(guān)的德國(guó)能源和礦產(chǎn)資源的數(shù)量與分布的資料，歸納其特點(diǎn)。

4．學(xué)生通過觀察魯爾區(qū)的交通運(yùn)輸圖，分析魯爾區(qū)的交通運(yùn)輸條件。

5．引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)魯爾區(qū)發(fā)展的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，思考魯爾區(qū)的主要工業(yè)部門以及部門與資源之間的關(guān)系，并討論可能存在的弊端。

6．展示“世界能源消費(fèi)構(gòu)成”圖、魯爾區(qū)的污染圖片等，分析魯爾區(qū)衰落的原因。

7．通過閱讀“魯爾區(qū)工業(yè)重鎮(zhèn)——杜伊斯堡和埃森”以及“魯爾區(qū)工業(yè)布局的調(diào)整”、觀察“20世紀(jì)50年代末魯爾區(qū)工業(yè)分布”圖和“20世紀(jì)末魯爾區(qū)工業(yè)分布”圖等資料，總結(jié)魯爾區(qū)整治的措施，并予以總結(jié)和歸納。

本案例中關(guān)于認(rèn)識(shí)區(qū)域發(fā)展變化的主要問題在于不能很好地深入挖掘“20世紀(jì)50年代末魯爾區(qū)工業(yè)分布”圖和“20世紀(jì)末魯爾區(qū)工業(yè)分布”圖中所隱含的地理信息，這兩張圖所包含的地理要素較多，不能一覽無(wú)余地具體分析所有要素的變化，需要學(xué)生經(jīng)過腦內(nèi)的信息篩選和加工。而GIS則可以為外化地理信息加工的過程提供有力支持。

二、利用GIS進(jìn)行“德國(guó)魯爾區(qū)”教學(xué)的探索

筆者將根據(jù)教學(xué)需求在此選取GIS輔助區(qū)域差異教學(xué)的方法并適當(dāng)結(jié)合部分認(rèn)識(shí)區(qū)域位置、分布和聯(lián)系的GIS教學(xué)方法，對(duì)“德國(guó)魯爾區(qū)”的教學(xué)進(jìn)行探索。設(shè)定的教學(xué)改編思路主要如下：

1．通過GIS數(shù)字化數(shù)據(jù)，在教學(xué)中能夠利用視圖操作認(rèn)識(shí)魯爾區(qū)的區(qū)域位置和區(qū)域發(fā)展條件。

2．提供“20世紀(jì)50年代末魯爾區(qū)工業(yè)分布”圖和“20世紀(jì)末魯爾區(qū)工業(yè)分布”圖數(shù)字化資料，其中不同類型的工業(yè)部門分為一個(gè)圖層，便于學(xué)生圖層操作進(jìn)行觀察。再以兩個(gè)年代的工業(yè)分布分別建立點(diǎn)圖層，以方便匯總工業(yè)部門結(jié)構(gòu)。

3．教師通過圖層控制，在逐一對(duì)比不同工業(yè)部門的分布中，讓學(xué)生從橫向和縱向?qū)Ρ炔⒍ㄐ哉J(rèn)識(shí)不同工業(yè)部門的發(fā)展變化。

4．學(xué)生通過查詢分析，定量認(rèn)識(shí)各工業(yè)部門的變化。

根據(jù)筆者提出的關(guān)于利用GIS進(jìn)行“德國(guó)魯爾區(qū)”教學(xué)的改編思路，以下為筆者設(shè)計(jì)的具體教學(xué)準(zhǔn)備和教學(xué)過程，其中側(cè)重描述GIS輔助區(qū)域變化發(fā)展教學(xué)的方法，對(duì)于傳統(tǒng)教學(xué)方法以及其他基于GIS的區(qū)域地理教學(xué)主題的方法予以簡(jiǎn)單說明。

教學(xué)準(zhǔn)備：

1. 具備學(xué)生可進(jìn)行GIS操作的地理信息實(shí)驗(yàn)室，以保證每位學(xué)生或每組學(xué)生能使用配備GIS相關(guān)軟件的電腦進(jìn)行學(xué)習(xí)活動(dòng)。

2. 假設(shè)學(xué)生已經(jīng)熟悉并掌握相關(guān)的GIS軟件操作技能。

3. 在ArcGIS數(shù)據(jù)資料庫(kù)中要具備以下圖層：“世界政治”圖層和“德國(guó)工業(yè)區(qū)”圖層、“鐵路分布”以及“河流分布”線狀要素圖層、“德國(guó)礦產(chǎn)資源分布”圖層以及20世紀(jì)50年代和90年代魯爾區(qū)具有的各工業(yè)部門的點(diǎn)要素分布圖層。

教學(xué)過程：

【教學(xué)引入】

利用GIS要素超鏈接（黃色箭頭按鈕）打開魯爾區(qū)景觀圖片，請(qǐng)學(xué)生欣賞。

圖1 魯爾區(qū)景觀圖

【新課教學(xué)】

1. 魯爾區(qū)的位置

（教師提問）魯爾區(qū)有怎樣的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，是如何體現(xiàn)的？

（教學(xué)過程）在ArcGIS中添加“世界政治”圖層和“德國(guó)工業(yè)區(qū)”圖層，顯示魯爾區(qū)在歐洲和德國(guó)的位置，請(qǐng)學(xué)生分析魯爾區(qū)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)。發(fā)現(xiàn)魯爾區(qū)處在德國(guó)的重要位置，而德國(guó)又是歐洲的十字路口。

圖2 魯爾區(qū)的位置觀察

2. 魯爾區(qū)的區(qū)位條件

（任務(wù)布置）請(qǐng)學(xué)生分析魯爾區(qū)適合工業(yè)發(fā)展的區(qū)位條件。

①交通運(yùn)輸條件

（教學(xué)過程）添加“鐵路分布”以及“河流分布”圖層，請(qǐng)學(xué)生觀察魯爾區(qū)的交通條件，如圖3所示。發(fā)現(xiàn)魯爾區(qū)具有便捷的水陸交通、充足的水源是工業(yè)發(fā)展的有利條件。

②自然資源條件

（教學(xué)過程）添加“德國(guó)礦產(chǎn)資源分布”圖層，分析其資源條件，如圖4所示。學(xué)生觀察發(fā)現(xiàn)魯爾區(qū)有豐富的煤炭資源，雖然本國(guó)鐵礦資源并不豐富但可以方便地從周邊國(guó)家輸入鐵礦石。

圖3 魯爾區(qū)的河流、鐵路分布

圖4 德國(guó)礦產(chǎn)資源的分布

3. 認(rèn)識(shí)20世紀(jì)50年代的魯爾區(qū)

（教學(xué)任務(wù)）請(qǐng)學(xué)生找出魯爾區(qū)上世紀(jì)50年代主要的工業(yè)部門并討論各工業(yè)部門之間的相互聯(lián)系以及存在的發(fā)展問題。

（教學(xué)過程）添加魯爾區(qū)“20世紀(jì)50年代工業(yè)分布”圖層。通過GIS查詢功能統(tǒng)計(jì)各工業(yè)的數(shù)據(jù)量，利用屬性數(shù)據(jù)匯總，制作工業(yè)部門比重餅圖以便于學(xué)生認(rèn)識(shí)20世紀(jì)50年代魯爾區(qū)工業(yè)部門結(jié)構(gòu)（如圖5）。從GIS的反饋結(jié)果來看，50年代德國(guó)魯爾區(qū)工業(yè)布局較單一，主要的工業(yè)部門大多為煤炭、鋼鐵以及化學(xué)工業(yè)。

4. 魯爾區(qū)的衰落

（資料呈現(xiàn)和討論）通過世界鋼鐵、煤炭生產(chǎn)量的變化統(tǒng)計(jì)資料、世界能源結(jié)構(gòu)消耗以及環(huán)境污染的景觀圖片，請(qǐng)學(xué)生討論并歸納魯爾區(qū)衰落的原因。

5. 如何振興魯爾區(qū)

①各類工業(yè)部門變化

（任務(wù)布置）教師請(qǐng)學(xué)生對(duì)比各工業(yè)部門在20世紀(jì)50年代和90年代之間的分布變化情況。

（教學(xué)過程）在ArcGIS中分別打開“20世紀(jì)50年代煤炭工業(yè)”圖層和“20世紀(jì)90年代煤炭工業(yè)”圖層進(jìn)行切換，讓學(xué)生進(jìn)行直觀的觀察。發(fā)現(xiàn)煤炭工業(yè)的數(shù)量有所精減，如圖6所示，其他工業(yè)部門的分析類似。

②工業(yè)部門結(jié)構(gòu)變化

（任務(wù)布置）教師引導(dǎo)學(xué)生利用20世紀(jì)50年代和90年代的工業(yè)分布圖分析魯爾區(qū)工業(yè)部門比重的變化。

（教學(xué)過程）學(xué)生可在ArcGIS中利用數(shù)據(jù)匯總表格制作餅圖顯示20世紀(jì)90年代工業(yè)構(gòu)成，如圖5所示。通過數(shù)據(jù)匯總制作圖表，比較工業(yè)部門結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

圖5 20世紀(jì)50年代和90年代魯爾區(qū)工業(yè)部門結(jié)構(gòu)匯總

圖6 魯爾區(qū)煤炭工業(yè)的變化

三、關(guān)于GIS輔助“德國(guó)魯爾區(qū)”教學(xué)的分析

在利用GIS進(jìn)行“德國(guó)魯爾區(qū)”的教學(xué)案例中，綜合運(yùn)用了GIS多種教學(xué)方法并結(jié)合比較法對(duì)于區(qū)域的變化發(fā)展進(jìn)行分析，具體表現(xiàn)為：

1. 結(jié)合GIS輔助區(qū)域位置分布教學(xué)的方法，有助于學(xué)生分析魯爾區(qū)的發(fā)展條件

由于認(rèn)識(shí)區(qū)域發(fā)展建立在認(rèn)識(shí)區(qū)域位置和分布的基礎(chǔ)之上，因此在“德國(guó)魯爾區(qū)”教學(xué)中，首先結(jié)合了用于認(rèn)識(shí)區(qū)域位置的方法，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)魯爾區(qū)的優(yōu)越區(qū)域位置和區(qū)域發(fā)展條件。

通過視圖操作和全局總覽窗口的方法使學(xué)生在軟件平臺(tái)中既能觀察魯爾區(qū)在德國(guó)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也方便了解德國(guó)在歐洲的重要位置。通過疊加鐵路、水運(yùn)、自然資源相關(guān)圖層，學(xué)生易于發(fā)現(xiàn)魯爾區(qū)的區(qū)位發(fā)展優(yōu)勢(shì)。另外在教學(xué)過程中，學(xué)生通過工業(yè)部門比重的數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)圖，既直觀又能根據(jù)地圖的空間特性分析魯爾區(qū)治理前其發(fā)展存在的弊端和局限。

2. 縱向?qū)Ρ?、梳理信息，便于學(xué)生觀察魯爾區(qū)各工業(yè)部門的變化

在傳統(tǒng)教學(xué)中只能簡(jiǎn)單地閱讀魯爾區(qū)20世紀(jì)50年代和90年代工業(yè)分布圖，且要深入挖掘其中的信息需要一定量的工作并且較為不便。而通過GIS輔助的方法，學(xué)生能逐一認(rèn)識(shí)各工業(yè)部門在治理前后的數(shù)量和空間分布上的不同。

3. 橫向?qū)Ρ?、匯總數(shù)據(jù)，有利于學(xué)生分析工業(yè)部門結(jié)構(gòu)的變化

在GIS輔助教學(xué)過程中，通過查詢分析可以快捷、定量顯示魯爾區(qū)工業(yè)部門結(jié)構(gòu)的調(diào)整。學(xué)生通過查詢所獲取的各工業(yè)部門在兩個(gè)年代的不同數(shù)量，能夠橫向比較兩個(gè)年代主導(dǎo)工業(yè)部門的差異，顯示其不同的工業(yè)部門結(jié)構(gòu)，同時(shí)數(shù)據(jù)匯總統(tǒng)計(jì)圖從數(shù)理上比較兩個(gè)年代工業(yè)部門構(gòu)成的不同。

因此在本教學(xué)案例中，GIS的輔助功能幫助師生完成區(qū)域位置和發(fā)展條件的教學(xué)。魯爾區(qū)景觀圖的加載在補(bǔ)充教學(xué)資料的同時(shí)也保持了教學(xué)媒體的統(tǒng)一。最重要的是本案例中挖掘了傳統(tǒng)地圖中隱含的區(qū)域發(fā)展具體的內(nèi)在信息，既方便學(xué)生進(jìn)行地理信息處理，也幫助學(xué)生定量認(rèn)識(shí)區(qū)域的發(fā)展。在教學(xué)中學(xué)生運(yùn)用GIS輔助的比較法分析對(duì)比魯爾區(qū)治理前后的變化，有效培養(yǎng)學(xué)生的區(qū)域發(fā)展觀。可以說GIS輔助區(qū)域變化發(fā)展的教學(xué)是對(duì)另外三個(gè)教學(xué)主題的綜合運(yùn)用。