随着人类步入信息社会,地理学与计算机科学,航天技术等现代科学技术结合,孵化出地理学的一门新型技术地理信息系统( GIS) 。GIS 的出现使古老的地理学焕发出勃勃生机,标志地理学步入了新时代。当人类社会面对大量日益纷杂、棘手的资源、环境、人口以及社会等问题时,GIS 技术为人类渡过这些难关提供一定的解决方案。
因此,对GIS 这一新型技术的普及与宣传应该是我国中学地理教育的迫切任务。我国教育部2003 年制订的《普通高中地理课程标准(实验) 》已对此提出了明确要求。
1 GIS 教学的问题情境
高中阶段是学生自主学习能力提高的重要阶段,GIS 提供了一种分析解决地理问题的环境,使学生在教师的指导下,可自主地利用GIS 进行数据分析、表达、获得地理知识。显而易见, GIS 技术的运用可以使以学生为主体的教学模式得到充分的体现。
现代地理信息技术对于大多数高中学生来说非常陌生,在上课初始激发学习兴趣很重要。所以入课时我设计了一个个场景,如"一个监察员在日常巡查时发现某段河堤出现了险情,他该怎么办?" "一个森林监察员在日常巡查中发现某一区域出现了火情,他该怎么办?" 通过提问先让学生思考,各抒己见,然后在对学生的回答加以肯定的同时,指出:如果有现代地理信息技术,对河堤险情,森林火灾等就会有更高效的解决方案,这样设置悬念,有助于学生带着问题开始新知识的学习。
2 GIS 与地理教学设计
利用GIS 进行地理教学设计的关键内容包括:课程内容的确定,地理数据的收集,相关数据库的建立,GIS 分析功能的运用,分析结果的地图可视化和图表表达等。
课程内容是教学设计的核心,它规定了需要解决的问题。
教学内容规定了所需要的地理数据,一般需要收集的数据包括地图数据和主题数据两部分。地图数据是GIS 的基础空间数据,例如高中人口地理教学中的世界地图,中国地图,兰州市地图;主题数据是与具体教学内容相关的数据,如人口数据。此外,还需要收集其它一些有助于深入分析的一系列相关数据,大量的人口,社会经济等数据和数字地图的数据可通过网络获取。
为了用GIS 进行数据分析,必需对所收集的数据建立数据库,然后,利用GIS 的数据分析功能研究地理问题。GIS 软件提供的分析功能包括查询分析、叠加分析、缓冲分析等。其中查询分析就是GIS回答问题的操作,例如GIS 能够迅速地告诉我们世界上人最多的国家在哪里,世界上人口数量超过1亿的国家分布等。叠加分析是一种多因素的空间关系的分析操作,将不同要素特征的图层叠加,可分析地理要空间的影响关系,例如将人口密度分布与地形叠加即可观察自然条件对人口分布的影响。缓冲区分析是地理现象或事件等影响范围的分析操作,例如确定水源地10km 范围的保护区,分析长江干流两岸40km 范围内的人口总量等都属于缓冲分析。
GIS 的分析结果最终需要通过地图可视化表达并可附以统计图表等。可视化的表达方式使得我们可以清楚地观察到地理现象的分布,空间的联系等,从中归纳总结最后形成结论。
3 GIS 在教学中的实际应用
以GIS 技术为基础的教学方式能够激发学生探究问题的兴趣,全方位地调动学生学习的积极性。然而,需要指出的是利用GIS 进行教学活动,对教师和学生都提出了较高的要求,它需要教师和学生具备一定的GIS 的操作能力。
为了克服教学中的学生GIS 技能不足的困难,我们适当变动上述教学流程,将教学过程分为教师讲授和学生自主学习两个阶段。
在教师讲授阶段,采用多媒体教学的方式组织教学内容,如高中阶段所使用的各种人口分布图和统计图表由Map Info 软件产生。首先用世界人口增长曲线反映人口的增长趋势,通过世界人口的分布图让学生了解世界人口分布的总体特征,在世界人口的分布图上让学生发现人口分布高度密集地和稀疏地区。一个问题就此自然产生,是什么原因引起了世界人口分布的巨大差异? 中国作为世界上人口最多的国家,中国人口的分布有什么特征?
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