隨著人類(lèi)步入信息社會(huì),地理學(xué)與計(jì)算機(jī)科學(xué),航天技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)結(jié)合,孵化出地理學(xué)的一門(mén)新型技術(shù)地理信息系統(tǒng)( GIS) 。GIS 的出現(xiàn)使古老的地理學(xué)煥發(fā)出勃勃生機(jī),標(biāo)志地理學(xué)步入了新時(shí)代。當(dāng)人類(lèi)社會(huì)面對(duì)大量日益紛雜、棘手的資源、環(huán)境、人口以及社會(huì)等問(wèn)題時(shí),GIS 技術(shù)為人類(lèi)渡過(guò)這些難關(guān)提供一定的解決方案。

因此,對(duì)GIS 這一新型技術(shù)的普及與宣傳應(yīng)該是我國(guó)中學(xué)地理教育的迫切任務(wù)。我國(guó)教育部2003 年制訂的《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn)) 》已對(duì)此提出了明確要求。

1 GIS 教學(xué)的問(wèn)題情境
高中階段是學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提高的重要階段,GIS 提供了一種分析解決地理問(wèn)題的環(huán)境,使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,可自主地利用GIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、表達(dá)、獲得地理知識(shí)。顯而易見(jiàn), GIS 技術(shù)的運(yùn)用可以使以學(xué)生為主體的教學(xué)模式得到充分的體現(xiàn)。

現(xiàn)代地理信息技術(shù)對(duì)于大多數(shù)高中學(xué)生來(lái)說(shuō)非常陌生,在上課初始激發(fā)學(xué)習(xí)興趣很重要。所以入課時(shí)我設(shè)計(jì)了一個(gè)個(gè)場(chǎng)景,如"一個(gè)監(jiān)察員在日常巡查時(shí)發(fā)現(xiàn)某段河堤出現(xiàn)了險(xiǎn)情,他該怎么辦?" "一個(gè)森林監(jiān)察員在日常巡查中發(fā)現(xiàn)某一區(qū)域出現(xiàn)了火情,他該怎么辦?" 通過(guò)提問(wèn)先讓學(xué)生思考,各抒己見(jiàn),然后在對(duì)學(xué)生的回答加以肯定的同時(shí),指出:如果有現(xiàn)代地理信息技術(shù),對(duì)河堤險(xiǎn)情,森林火災(zāi)等就會(huì)有更高效的解決方案,這樣設(shè)置懸念,有助于學(xué)生帶著問(wèn)題開(kāi)始新知識(shí)的學(xué)習(xí)。

2 GIS 與地理教學(xué)設(shè)計(jì)
利用GIS 進(jìn)行地理教學(xué)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵內(nèi)容包括:課程內(nèi)容的確定,地理數(shù)據(jù)的收集,相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立,GIS 分析功能的運(yùn)用,分析結(jié)果的地圖可視化和圖表表達(dá)等。

課程內(nèi)容是教學(xué)設(shè)計(jì)的核心,它規(guī)定了需要解決的問(wèn)題。

教學(xué)內(nèi)容規(guī)定了所需要的地理數(shù)據(jù),一般需要收集的數(shù)據(jù)包括地圖數(shù)據(jù)和主題數(shù)據(jù)兩部分。地圖數(shù)據(jù)是GIS 的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù),例如高中人口地理教學(xué)中的世界地圖,中國(guó)地圖,蘭州市地圖;主題數(shù)據(jù)是與具體教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù),如人口數(shù)據(jù)。此外,還需要收集其它一些有助于深入分析的一系列相關(guān)數(shù)據(jù),大量的人口,社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)獲取。

為了用GIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,必需對(duì)所收集的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫(kù),然后,利用GIS 的數(shù)據(jù)分析功能研究地理問(wèn)題。GIS 軟件提供的分析功能包括查詢分析、疊加分析、緩沖分析等。其中查詢分析就是GIS回答問(wèn)題的操作,例如GIS 能夠迅速地告訴我們世界上人最多的國(guó)家在哪里,世界上人口數(shù)量超過(guò)1億的國(guó)家分布等。疊加分析是一種多因素的空間關(guān)系的分析操作,將不同要素特征的圖層疊加,可分析地理要空間的影響關(guān)系,例如將人口密度分布與地形疊加即可觀察自然條件對(duì)人口分布的影響。緩沖區(qū)分析是地理現(xiàn)象或事件等影響范圍的分析操作,例如確定水源地10km 范圍的保護(hù)區(qū),分析長(zhǎng)江干流兩岸40km 范圍內(nèi)的人口總量等都屬于緩沖分析。

GIS 的分析結(jié)果最終需要通過(guò)地圖可視化表達(dá)并可附以統(tǒng)計(jì)圖表等。可視化的表達(dá)方式使得我們可以清楚地觀察到地理現(xiàn)象的分布,空間的聯(lián)系等,從中歸納總結(jié)最后形成結(jié)論。

3 GIS 在教學(xué)中的實(shí)際應(yīng)用
以GIS 技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)方式能夠激發(fā)學(xué)生探究問(wèn)題的興趣,全方位地調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。然而,需要指出的是利用GIS 進(jìn)行教學(xué)活動(dòng),對(duì)教師和學(xué)生都提出了較高的要求,它需要教師和學(xué)生具備一定的GIS 的操作能力。

為了克服教學(xué)中的學(xué)生GIS 技能不足的困難,我們適當(dāng)變動(dòng)上述教學(xué)流程,將教學(xué)過(guò)程分為教師講授和學(xué)生自主學(xué)習(xí)兩個(gè)階段。

在教師講授階段,采用多媒體教學(xué)的方式組織教學(xué)內(nèi)容,如高中階段所使用的各種人口分布圖和統(tǒng)計(jì)圖表由Map Info 軟件產(chǎn)生。首先用世界人口增長(zhǎng)曲線反映人口的增長(zhǎng)趨勢(shì),通過(guò)世界人口的分布圖讓學(xué)生了解世界人口分布的總體特征,在世界人口的分布圖上讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)人口分布高度密集地和稀疏地區(qū)。一個(gè)問(wèn)題就此自然產(chǎn)生,是什么原因引起了世界人口分布的巨大差異? 中國(guó)作為世界上人口最多的國(guó)家,中國(guó)人口的分布有什么特征?
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