朱超平　朱海金（安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，安徽安慶246011）

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基于GIS的地理教學(xué)模式研究*

朱超平朱海金
（安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院，安徽安慶246011）

隨著信息技術(shù)突飛猛進(jìn)，教育理念已發(fā)生了深刻變化，傳統(tǒng)地理教學(xué)模式在調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性、培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性等方面往往發(fā)揮作用不明顯，難以適應(yīng)社會(huì)對地理教學(xué)提出的要求。同時(shí)，地理信息技術(shù)與地理學(xué)科課程的整合已成為未來課程和教學(xué)改革的趨勢。

一、GIS技術(shù)在地理教學(xué)應(yīng)用的必要性

（一）地理學(xué)科的特點(diǎn)

地理科學(xué)是一門表達(dá)空間現(xiàn)象關(guān)系的科學(xué)，地理空間是地理學(xué)永恒的主題。地理事物既具有空間特性又有時(shí)間特性，這類動(dòng)態(tài)的知識(shí)對學(xué)生來說，不容易直接感知、不容易掌握，而常規(guī)地理教學(xué)手段很難達(dá)到預(yù)期的效果。

（二）GIS的強(qiáng)大功能

GIS在處理海量地理數(shù)據(jù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢，更重要的是它能清晰地回答位置問題（即什么事件發(fā)生在什么地方，特定位置上存在什么?）、趨勢問題（哪里發(fā)生變化?如何變化?）、關(guān)系問題（分析不同地理對象之間的空間關(guān)系）、條件問題（判斷哪里是最佳位置，哪些位置滿足某特定條件）、關(guān)聯(lián)問題（什么影響什么?）[1]。GIS的強(qiáng)大功能與所在區(qū)域的社會(huì)、環(huán)境等熱點(diǎn)問題，相結(jié)合，這將豐富課堂的教學(xué)內(nèi)容。

（三）信息時(shí)代的需要

人類社會(huì)已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，GIS的應(yīng)用領(lǐng)域也將越來越廣。GIS信息表現(xiàn)力強(qiáng)、數(shù)據(jù)更新速度快，GIS矢量地圖具有數(shù)據(jù)冗余小，圖像清晰，分層存儲(chǔ)，管理方便、實(shí)踐性強(qiáng)的特點(diǎn)，有助于培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力、創(chuàng)新能力和審美情趣。將GIS技術(shù)應(yīng)用于地理課堂教學(xué)是信息時(shí)代、網(wǎng)絡(luò)時(shí)代對地理教學(xué)的呼喚[2]。

二、GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用模式

（一）基于GIS的地圖繪制與顯示模式

制圖功能GIS最重要的一種功能之一，專題地圖制作可以根據(jù)用戶需要分層輸出各種專題地圖，以顯示不同要素和活動(dòng)的位置，或有關(guān)屬性內(nèi)容。目前常用的GIS軟件已達(dá)到500多種，國外的主要有：ArcGIS，MapInfo，GeoMedia等；國內(nèi)的主要有：Supermap，MapGIS，GeoStar等。每種軟件的功能特色不盡相同，作者建議，根據(jù)具體情況學(xué)習(xí)一兩種即可。如果僅僅繪制和顯示地圖，Coreldraw軟件也不失為很好的選擇。結(jié)合3S技術(shù)，可繪制信息量大，精度高，實(shí)時(shí)的電子地圖，使學(xué)生獲得的信息更全面、更真實(shí)。GIS軟件是分層管理地圖文件的，教師可以根據(jù)需要方便地顯示和關(guān)閉地圖圖層。另外，學(xué)生通過對地理空間信息的繪制、提取，動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力也將會(huì)得到提高。（二）基于GIS的空間分析與查詢模式

GIS的核心在于它的空間分析功能，它將空間和屬性信

息有機(jī)地結(jié)合起來，從空間和屬性兩個(gè)方面對實(shí)體進(jìn)行查詢、檢索和分析，并將結(jié)果以各種直觀的形式準(zhǔn)確、形象地表達(dá)出來。通過GIS可以對跨地域的資源數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察、探索、揭示其中隱含的信息。GIS的空間分析功能包括拓?fù)淇臻g查詢、緩沖區(qū)分析、拓?fù)浏B加分析、距離分析及相鄰相接分析等；GIS的地形分析功能在地理教學(xué)中也有廣泛地應(yīng)用，通過數(shù)字地形模型DTM，以離散分布的平面點(diǎn)來模擬連續(xù)分布的地形，再從中內(nèi)插提取各種地形分析數(shù)據(jù)，包括：等高線分析、透視圖分析、坡度坡向分析、剖面圖分析、地形表面面積和填挖方體積計(jì)算等。GIS能將空間和屬性信息結(jié)合帶來數(shù)據(jù)的可視化，這為地理教學(xué)中使用好地理圖像、地理圖表提供了一種新的方法，結(jié)合當(dāng)前信息技術(shù)與學(xué)科課程整合改革，定將在地理教學(xué)活動(dòng)中占有重要的地位[3]。

圖2　2013年中國人口點(diǎn)密度分布圖

（三）基于3DGIS與虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）模式

三維可視化是以三維立體的形式來表現(xiàn)數(shù)據(jù)的技術(shù)和方法。虛擬現(xiàn)實(shí)Virtual Reality，簡稱VR。3DGIS主要利用3S技術(shù)、VR技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)對地空間信息進(jìn)行分析和顯示的可視化系統(tǒng)。3DGIS在視覺沖擊上能有效地調(diào)動(dòng)學(xué)生的感觀，形象逼真地展示地理現(xiàn)象和事物，但由于3D模型建設(shè)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本較高、專業(yè)性強(qiáng)，基于該種教學(xué)模式應(yīng)用目前還不是很廣。

（四）基于Google Earth的教學(xué)模式

Google Earth以高分辨率衛(wèi)星影像和航片為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)涵蓋全球。除了提供免費(fèi)高精度衛(wèi)星地圖，GE可讓學(xué)生瀏覽地球上的任何地方，查看衛(wèi)星圖像、地圖、地形地貌和3D建筑，GE已成為地理教學(xué)重要的空間數(shù)據(jù)源。GE更有趣的功能是支持用戶上傳地圖標(biāo)注，可以在極短時(shí)間里把一張無標(biāo)注的衛(wèi)星照片改進(jìn)成有詳細(xì)標(biāo)注地圖。可以讓學(xué)生收集“我的家鄉(xiāng)”旅游景點(diǎn)素材，如圖片、文字、視頻等，利用GE基本功能制作“我的家鄉(xiāng)旅游”，培養(yǎng)學(xué)生熱愛家鄉(xiāng)，熱愛祖國的情懷。

表1　2013年中國人口分布數(shù)據(jù)(單位：萬人)

三、GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用案例

GIS在中國人口分布教學(xué)中的應(yīng)用。如在講述《中國地理》第四章第一節(jié)人口及其問題時(shí)，我們可以采用GIS技術(shù)與多媒體相結(jié)合教學(xué)的方式來組織地理教學(xué)。中國是世界上人口最多的國家，那么中國人口的分布有什么特征？讓學(xué)生利用GIS和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)制作的2013年人口分布圖。觀察2013年人口分布圖（圖1），分析造成東西部的人口分布巨大差異的原因和人口分布態(tài)勢及中國人口分布的沿海效應(yīng)。利用ArcGIS疊加上等高線地形圖，通過空間尺度的變換，使學(xué)生對人口分布的完整認(rèn)識(shí)由遠(yuǎn)及近、由粗到細(xì)、逐步深入。在Arcmap中把中國人口分為五級，不難看出：第一級為廣東、四川、河南、山東、江蘇、河北等；第二級為湖南、湖北、安徽、浙江等；第三級為云南、廣西、江西、福建、黑龍江、遼寧、山西、陜西、江西等；第四級為新疆、甘肅、內(nèi)蒙古、吉林等；第五級且人口最少的為西藏、青海等。

我國人口分布大致分界線為云南騰沖到黑龍江的黑河，這條界線把中國人口一分為二，至此顯得西部的人口的少，此線的東部人口眾多，聚集了全國絕大多數(shù)人口，這些省份大都是經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)的省份，人口具有聚集效應(yīng)，同時(shí)人口也有平原效應(yīng)，平原地區(qū)人口多于山地、高原。這有利于培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考的能力、實(shí)際操作能力，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的能動(dòng)性，有利于激發(fā)學(xué)生自主分析的能力和解決實(shí)際問題的興趣，提高學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。

四、結(jié)束語

隨著數(shù)字地球、數(shù)字城市等數(shù)字化系統(tǒng)工程的開展，作為其核心技術(shù)的地理信息系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛，各類如電子地圖等信息產(chǎn)品普遍地進(jìn)入了人們的日常生活中。因此，讓地理信息系統(tǒng)進(jìn)入地理教學(xué)課堂，不僅可提高教學(xué)效果、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力，而且可以真正推動(dòng)地理素質(zhì)教育的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]黃杏元.地理信息系統(tǒng)教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2007：24-45+103-123.

[2]師忠濤.中學(xué)GIS教學(xué)輔助軟件設(shè)計(jì)與案例研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2011.

[3]柯旭陽.GIS技術(shù)在高中學(xué)生信息素養(yǎng)培育中的應(yīng)用研究[D].福州：福建師范大學(xué)，2005.

[4]郭巍.信息與電腦（理論版）[J].中國學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社，2010，5.

摘要：本文簡要地介紹了地理信息系統(tǒng)（GIS）并對地理信息系統(tǒng)技術(shù)運(yùn)用于地理教學(xué)的必要性作了分析，探討GIS技術(shù)在地理教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀，最后列舉GIS技術(shù)在地理教學(xué)中的典型案例。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)；地理教學(xué)；教學(xué)模式

*基金項(xiàng)目院國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目野基于圖的譜方法的空間目標(biāo)形狀表達(dá)與度量研究淵41071240冤冶資助遙

Abstract:This paper briefly introduces the Geographic Information System and analyzes the necessity of applica-tion of GIS technology in geography teaching. What is more, it also explores the current situation for GIS technology application in geography teaching activities. Finally, it illustrates the typical cases for GIS technology application in geography teaching.

Keywords:geographic information system; geographic teaching; teaching pattern

作者簡介：朱超平，男，湖北武穴人，碩士，安慶師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院講師。

中圖分類號：G642

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：2096-000X（2016）02-0077-02