ＧＩＳ在中學(xué)環(huán)境教育中的應(yīng)用

[摘要]本文基于中學(xué)環(huán)境教育的現(xiàn)狀和地理學(xué)科在中學(xué)環(huán)境教育中的優(yōu)勢(shì),通過(guò)分析GIS的功能及GIS在中學(xué)環(huán)境教育應(yīng)用的優(yōu)勢(shì),探討了GIS在中學(xué)環(huán)境教育中的環(huán)境污染及其原因分析、環(huán)境污染與其形成原因的關(guān)聯(lián)的直觀表達(dá)、意識(shí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)及環(huán)境質(zhì)量的辨別和評(píng)價(jià)等方面的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)方式。

[關(guān)鍵詞]環(huán)境教育 中學(xué)地理 GIS 素質(zhì)教育

中學(xué)中的環(huán)境教育與素質(zhì)教育緊密相連,在我國(guó)把可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略作為一項(xiàng)基本國(guó)策全面實(shí)施素質(zhì)教育的大背景下,中學(xué)階段的環(huán)境教育尤顯其重要性。但環(huán)境教育的現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。為此,應(yīng)充分發(fā)揮地理科學(xué)在環(huán)境教育中的重要作用,以地理信息系統(tǒng)(GIS)為主要工具,充分發(fā)揮GIS優(yōu)勢(shì),為中學(xué)環(huán)境教育的高效開(kāi)展提供快捷途徑。因而,很有必要研究GIS在中學(xué)環(huán)境教育中的應(yīng)用這個(gè)少有學(xué)者研究的課題。

一、中學(xué)環(huán)境教育的現(xiàn)狀

國(guó)外很多國(guó)家,如韓國(guó)和日本,非常重視中學(xué)的環(huán)境教育。這些國(guó)家的中學(xué)環(huán)境教育已經(jīng)形成一套行之有效的體系,教育的效果也非常好。我國(guó)中學(xué)環(huán)境教育的現(xiàn)狀總的來(lái)說(shuō)還處于起步階段,由于環(huán)境教育在中學(xué)屬于新的教育內(nèi)容,人們對(duì)環(huán)境教育還缺乏正確理解,對(duì)其重要性和緊迫性認(rèn)識(shí)不足。教師在學(xué)科中滲透環(huán)境教育的意識(shí)不強(qiáng),學(xué)校進(jìn)行環(huán)境教育實(shí)踐活動(dòng)不多,未能形成環(huán)境教育的氛圍,尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學(xué),環(huán)境教育更加滯后,環(huán)保意識(shí)淡薄,缺乏對(duì)環(huán)境保護(hù)的情感。

為改變這種現(xiàn)狀,應(yīng)充分發(fā)揮地理學(xué)科在中學(xué)環(huán)境教育中的優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)GIS技術(shù)在中學(xué)環(huán)境教育中的應(yīng)用。

二、地理學(xué)科在中學(xué)環(huán)境教育中的優(yōu)勢(shì)

地理教育和環(huán)境教育在學(xué)科發(fā)展的共向性、課程性質(zhì)的相似性、教學(xué)內(nèi)容的互補(bǔ)性和培養(yǎng)目標(biāo)的一致性等方面具有很強(qiáng)的學(xué)科關(guān)聯(lián)性,而且地理學(xué)科理論的新發(fā)展,如從區(qū)域性到區(qū)域科學(xué)、從綜合性到綜合地理學(xué)和從人地關(guān)系到區(qū)域科持續(xù)發(fā)展等,為環(huán)境教育的實(shí)施提供了充實(shí)的理論基礎(chǔ)。因此,地理學(xué)科可以在中學(xué)環(huán)境教育中發(fā)揮其主渠道的作用,而其中的一條重要途徑就是在中學(xué)環(huán)境教育中充分應(yīng)用GIS技術(shù)。

三、GIS的內(nèi)涵和功能

空間信息技術(shù)與生物技術(shù)和納米技術(shù)并稱(chēng)為21世紀(jì)的三大技術(shù)。GIS是空間信息技術(shù)的重要組成部分,有時(shí)它們是等同的。

GIS是一項(xiàng)以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的新興技術(shù),是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術(shù)系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下,它可以對(duì)空間數(shù)據(jù)按地理坐標(biāo)或空間位置進(jìn)行各種處理,有效管理數(shù)據(jù),研究各種空間實(shí)體及相關(guān)關(guān)系。通過(guò)對(duì)多因素的綜合分析,它可以迅速地獲取滿足應(yīng)用需要的信息,并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理結(jié)果。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),GIS是有關(guān)空間數(shù)據(jù)管理和空間信息分析的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

由于GIS發(fā)展的多源性,GIS的功能具有可擴(kuò)充性和應(yīng)用的廣泛性。其基本功能包括數(shù)據(jù)采集、編輯與管理,空間查詢(xún)與空間分析,模型分析、可視化表現(xiàn)與制圖。在分析功能中,把空間分析與模型分析功能稱(chēng)為GIS的高級(jí)功能。正是GIS的這些功能使得它在環(huán)境分析中的應(yīng)用非常廣泛。

四、GIS技術(shù)在中學(xué)環(huán)境教育中的應(yīng)用

1.GIS技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)環(huán)境教育中的優(yōu)勢(shì)

環(huán)境教育為達(dá)到目標(biāo),其教育內(nèi)容應(yīng)涉及相應(yīng)的眾多方面。而GIS技術(shù)在讓學(xué)生更好地掌握這些內(nèi)容方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。

(1)中學(xué)環(huán)境教育的目標(biāo)

中學(xué)環(huán)境教育的目標(biāo)就是引導(dǎo)學(xué)生尊重自然,關(guān)心環(huán)境質(zhì)理,注重培養(yǎng)人地協(xié)調(diào)、可持續(xù)生存與可持發(fā)展觀念、全球意識(shí)和環(huán)境意識(shí)等。在實(shí)際操作中主要是達(dá)到以下目標(biāo):一是知識(shí)目標(biāo)。使學(xué)生了解有關(guān)環(huán)境的概念和簡(jiǎn)單的環(huán)境科學(xué)知識(shí)。二是意識(shí)目標(biāo)。使學(xué)生獲得對(duì)待整個(gè)環(huán)境及其問(wèn)題的意識(shí),例如;生態(tài)意識(shí)、資源意識(shí)、人口意識(shí)、環(huán)境質(zhì)量意識(shí)等。三是態(tài)度目標(biāo)。使學(xué)生獲得科學(xué)的環(huán)境價(jià)值觀,培養(yǎng)具有參與保護(hù)和提高環(huán)境質(zhì)量的主動(dòng)性、責(zé)任感和義務(wù)感。四是技能目標(biāo)。使學(xué)生獲得識(shí)別和解決環(huán)境問(wèn)題所需的技能,初步辨別和評(píng)價(jià)環(huán)境初步掌握環(huán)境小實(shí)驗(yàn)、環(huán)境監(jiān)測(cè)等技能。五是參與目標(biāo)。為學(xué)生提供參加各種活動(dòng)的機(jī)會(huì),鼓勵(lì)他們參加不同層次的解決環(huán)境問(wèn)題的實(shí)踐,并能采取有效的保護(hù)環(huán)境的行動(dòng)。

(2)環(huán)境教育的內(nèi)容

為實(shí)現(xiàn)以上目標(biāo),環(huán)境教育至少應(yīng)涉及以下內(nèi)容:經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)、地域開(kāi)發(fā)、人口對(duì)周?chē)h(huán)境變化的影響;環(huán)境的允許界限和客觀規(guī)律;水、大氣和土壤等的污染所引起的后果及其原因分析;噪音、振動(dòng)、惡臭引起的原因分析;大城市地區(qū)、旅游及自然環(huán)境保護(hù)區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)村、漁村、礦山等地區(qū)環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生原因。

參照GIS功能可以看出,GIS對(duì)以上問(wèn)題的解決很有幫助,而且是必不可少的。

(3)GIS技術(shù)在中學(xué)環(huán)境教育中的應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)

一是深刻揭示環(huán)境問(wèn)題與其形成原因關(guān)系

GIS擅長(zhǎng)空間分析,這對(duì)揭示環(huán)境問(wèn)題與其形成原因很有幫助。如河流的水質(zhì)污染,若在GIS地圖上有很多造紙廠分布在河流的上游,則在GIS地圖上很容易表示分析出造紙廠與水質(zhì)的關(guān)系。如哈爾濱的化工廠的爆炸事件,通過(guò)GIS使用其緩沖區(qū)分析的功能,很容易分析出沿河居民受其影響的人數(shù)及具體區(qū)域,并根據(jù)水流的速度還可以分析出這些污染物在這些受污染區(qū)某一具體地區(qū)完全流出的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

二是直觀表達(dá)環(huán)境問(wèn)題與其形成原因的關(guān)聯(lián)

GIS不但有一般的統(tǒng)計(jì)分析功能,它的表現(xiàn)方式也非出色。如建立包括環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和人口數(shù)據(jù)等的空間分布數(shù)據(jù)庫(kù)。在經(jīng)濟(jì)發(fā)展不同價(jià)段中,經(jīng)濟(jì)和人口對(duì)環(huán)境的影響不一樣。通過(guò)引入經(jīng)濟(jì)和人口在經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不同階段對(duì)環(huán)境影響的模型就可以很容易得出環(huán)境問(wèn)題的答案,還可以通過(guò)輸入以上三個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中各指標(biāo)的歷史數(shù)據(jù)來(lái)驗(yàn)證以上所使用的模型。

在GIS地圖上可以很直觀的看到環(huán)境問(wèn)題與人口密度之間的關(guān)系。只要將環(huán)境污染嚴(yán)重的區(qū)域和人口密度圖進(jìn)行疊加分析就可以很直觀的看結(jié)果。

通過(guò)航片也很容易看到森林過(guò)渡采伐對(duì)河流水質(zhì)的影響,在上游存在森林過(guò)渡采伐的河流在隨后的水域的水質(zhì)會(huì)先變差,后又慢慢恢復(fù)過(guò)來(lái)。這是因?yàn)楹恿鞅旧砭陀幸粋€(gè)自身凈化的功能。但如果上游的森林過(guò)渡采伐太嚴(yán)重,則河流的水質(zhì)會(huì)從上游最先出現(xiàn)森林過(guò)渡采伐的地方開(kāi)始越來(lái)越差。

2. GIS技術(shù)在中學(xué)環(huán)境教育中的應(yīng)用形式和范圍

GIS在中學(xué)地理教學(xué)中的定位主要有兩方面:基于工具形式的應(yīng)用和為高校的GIS專(zhuān)業(yè)打基礎(chǔ)。在環(huán)境教育中,GIS主要是為環(huán)境教育提供一個(gè)優(yōu)秀的工具,在深刻揭示環(huán)境問(wèn)題與其形成原因之間的關(guān)系及直觀表達(dá)環(huán)境問(wèn)題與其形成原因的關(guān)聯(lián)發(fā)揮其特有的優(yōu)勢(shì)。因此,GIS在中學(xué)環(huán)境中的定位應(yīng)該是基于工具形式的應(yīng)用。

GIS的功能很強(qiáng)大,包括對(duì)數(shù)據(jù)的管理、處理、分析和表達(dá)等。GIS還可以與多媒體技術(shù)結(jié)合,為環(huán)境教育提供聲文并茂的數(shù)學(xué)。因此,在中學(xué)環(huán)境教育中,GIS可以在以下方面發(fā)揮其作用。

(1)環(huán)境污染及其原因分析

可以通過(guò)使用GIS技術(shù)中的空間分析功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò)衛(wèi)星照片或是航空照片可以非常直觀和全面的看到環(huán)境污染的情況。在明晰污染物分布情況后,可以通過(guò)GIS的多個(gè)圖層的疊加分析和各圖等的緩沖區(qū)分析等功能來(lái)找到污染源。

(2)直觀表達(dá)環(huán)境污染與其形成原因的關(guān)聯(lián)

通過(guò)GIS的多層地圖數(shù)據(jù)的疊加可以看出環(huán)境污染的原因,并通過(guò)GIS本身的地圖表達(dá)功能將結(jié)果直觀的表達(dá)出來(lái)。

(3)意識(shí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)

GIS與多媒體相結(jié)合,不但給學(xué)生以空間的直觀認(rèn)識(shí),并通過(guò)多媒體技術(shù)將各個(gè)地方(區(qū))的環(huán)境狀況以圖片、視頻和課件等形成表達(dá)出來(lái),讓學(xué)生對(duì)環(huán)境的現(xiàn)狀有一個(gè)深刻、全面的認(rèn)識(shí)。這位學(xué)生獲得對(duì)待整個(gè)環(huán)境和環(huán)境問(wèn)題的意識(shí)、實(shí)現(xiàn)環(huán)境教育的意識(shí)目標(biāo)將起到重要的做用。這也是GIS發(fā)揮作用而其他方式無(wú)可比擬的一個(gè)重要方面。

(4)辨別和評(píng)價(jià)環(huán)境

通過(guò)讓學(xué)生判讀學(xué)校所在區(qū)域的航空影像或是衛(wèi)星照片,可以非常容易使學(xué)生對(duì)其所在區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量有一個(gè)直觀的認(rèn)識(shí),并進(jìn)而結(jié)合影像知識(shí)評(píng)價(jià)環(huán)境的質(zhì)量。

五、小結(jié)

環(huán)境教育已經(jīng)非常緊迫,但其現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。GIS因其特殊的功能,在中學(xué)的環(huán)境教育中具有其特有的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)把GIS作為一個(gè)非常重要的工具,在環(huán)境的環(huán)境污染及其原因分析、直現(xiàn)表達(dá)環(huán)境污染與其形成原因的關(guān)聯(lián)、意識(shí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)及辨別和評(píng)價(jià)環(huán)境等方面發(fā)揮GIS的優(yōu)勢(shì),以更好的實(shí)現(xiàn)環(huán)境教育的目標(biāo)。

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