初中地理GIS研究性學(xué)習(xí)方案初探

王玉婷

【摘要】初中地理的核心素養(yǎng)要求培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力，能運(yùn)用地理知識(shí)與技能解決生活中的問題，地理信息系統(tǒng)（GIS）是最有效的手段，本文簡(jiǎn)單介紹了地理信息系統(tǒng)的概念，并對(duì)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于中學(xué)地理教育的必要性作了分析，闡明了了地理信息系統(tǒng)技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)的教育功能，并通過案例對(duì)地理研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行探索，分析了GIS給當(dāng)前地理教育的啟示。

【關(guān)鍵詞】GIS 初中地理 研究性學(xué)習(xí)

【中圖分類號(hào)】G633.55 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2017）03-0203-02

一、GIS簡(jiǎn)介

GIS（Geographical information system）[1]是地理信息系統(tǒng)的英文縮寫，于本世紀(jì)60年代興起，是一門融計(jì)算機(jī)技術(shù)、測(cè)繪科學(xué)、遙感、應(yīng)用數(shù)學(xué)、信息科學(xué)、地球科學(xué)于一身的綜合和集成的信息技術(shù)，是一種以采集、存儲(chǔ)、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。在教育界，我國(guó)絕大多數(shù)高等院校的地理專業(yè)都開設(shè)了GIS專業(yè)，隨著高中將地理信息系統(tǒng)作為地理選修課，GIS技術(shù)也逐漸融入到中學(xué)地理教育中。

二、GIS在中學(xué)地理中的教育功能

GIS不僅作為前沿的新技術(shù)這一教學(xué)內(nèi)容滲透于中學(xué)地理教育，還可以作為新的教育技術(shù)媒體輔助中學(xué)地理教學(xué) [2]。

有助于實(shí)現(xiàn)直觀教學(xué)，提高學(xué)習(xí)興趣。利用GIS軟件的動(dòng)態(tài)演示功能，可以實(shí)現(xiàn)地理數(shù)據(jù)的可視化，使原本抽象的地理知識(shí)變成活潑生動(dòng)的地理圖形，而且，這種地圖顯示還有動(dòng)態(tài)效果，它的空間定位更精確，可以自由的縮放、漫游，還可以通過屬性數(shù)據(jù)的連接進(jìn)行趨勢(shì)分析、緩沖區(qū)分析、疊置分析等等，同時(shí)在GIS上可用不同時(shí)期的數(shù)據(jù)對(duì)地理世界的動(dòng)態(tài)變化做出分析，極易激起學(xué)生的興趣和動(dòng)手能力。

有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。地理空間是地理學(xué)永恒的主題，而地理學(xué)的難點(diǎn)也在于它的空間性，在教學(xué)中通過指導(dǎo)學(xué)生閱讀地圖幫助學(xué)生記住地理事物、地理現(xiàn)象分布的位置，建立起客觀世界的空間概念，是中學(xué)地理教學(xué)的一個(gè)基本任務(wù)，也是培養(yǎng)學(xué)生地理能力的重要內(nèi)容。只要給學(xué)生明確的查找任務(wù)，通過對(duì)GIS地圖進(jìn)行漫游、縮放、標(biāo)注、查詢、圖層疊加等操作，能夠很好幫助學(xué)生掌握一些重要地理事物的位置，同時(shí)觸類旁通，建立起客觀世界的空間概念[3]。

有助于教師水平的提高。GIS輔助中學(xué)地理教育可以使中學(xué)地理教師自身的知識(shí)體系不斷更新，能夠時(shí)刻關(guān)注地理學(xué)的發(fā)展。地理教師可以通過GIS的強(qiáng)大功能對(duì)地理學(xué)的前沿研究領(lǐng)域進(jìn)行涉獵，成為研究型的現(xiàn)代地理教師。

綜上所述，GIS強(qiáng)大的地圖制作、處理和顯示功能，對(duì)于突破難點(diǎn)、突出重點(diǎn)，幫助學(xué)生建立空間概念，培養(yǎng)學(xué)生空間想象能力，從具象到抽象，提高空間思維能力和辯證思維能力，培養(yǎng)學(xué)生正確的資源觀、人口觀、環(huán)境觀及可持續(xù)發(fā)展觀等方面都是傳統(tǒng)地圖所無法比擬的。

三、GIS探究教學(xué)模式

在初中階段，GIS可以滲透到地理學(xué)科相關(guān)的研究性學(xué)習(xí)當(dāng)中，主要運(yùn)用于相關(guān)的“應(yīng)用性”課題或項(xiàng)目之中，從而避免研究性學(xué)習(xí)難度過大[4]。具體實(shí)施步驟如下：首先，根據(jù)學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備水平，確定研究性學(xué)習(xí)課題的探究級(jí)別。美國(guó)“ 探究教學(xué)”提出了三種探究級(jí)別：一是結(jié)構(gòu)性探究（Structure Inquiry），在研究性學(xué)習(xí)中給學(xué)生提供將要研究的問題、解決問題所需要的資料和方法，但是不給定預(yù)期的結(jié)果；二是指導(dǎo)性探究（Guided Inquiry），只提供給學(xué)生要研究的課題， 學(xué)生主動(dòng)搜集和處理資料；三是自由探究（Free Inquiry），研究課題由學(xué)生或小組獨(dú)立確定，相關(guān)資料和方法由學(xué)生自主。其次，指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)研究方案。研究方案主要包括研究的具體步驟和計(jì)劃，這是整個(gè)研究性學(xué)習(xí)的關(guān)鍵。教師可以根據(jù)學(xué)生掌握GIS技術(shù)的實(shí)際情況，結(jié)合預(yù)先課題或項(xiàng)目，引導(dǎo)學(xué)生逐步建立和修正實(shí)施方案，從而達(dá)到方案可行性的目的。第三，在實(shí)施過程中，教師協(xié)助解決遇到的難題。最后，開展研究性學(xué)習(xí)結(jié)題和展示成果。結(jié)題結(jié)果可能有不同情況，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生對(duì)相關(guān)GIS 研究性學(xué)習(xí)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，從而達(dá)到研究性學(xué)習(xí)的預(yù)期效果。具體實(shí)施模式如圖1所示。

四、研究性學(xué)習(xí)方案實(shí)例

本文以人教版初中地理7年級(jí)上板塊運(yùn)動(dòng)的為例進(jìn)行演示。

1.研究情景

自2008年以來，世界各地地震頻發(fā)，比如2008年5月12日汶川8.0級(jí)地震，2010年3月10日云南盈江發(fā)生的5.8級(jí)地震，3月11日日本發(fā)生9.0級(jí)特大地震，3月24日緬甸發(fā)生7.2級(jí)地震。地球真的進(jìn)入地震活躍期了嗎？地震分布范圍有什么特征？

2.研究過程

（1）獲取與分析地震數(shù)據(jù)，探究不同板塊地震發(fā)生頻率。

可以從USGS（美國(guó)聯(lián)邦地質(zhì)調(diào)查局http：//earthquake.usgs.gov/）的網(wǎng)站上搜索下載全球近幾十年的地震數(shù)據(jù)。這里面提供的數(shù)據(jù)包括了時(shí)間、坐標(biāo)、震級(jí)、震源深度等，我們研究的地震一般是有明顯震感的，且具有一定破壞性的地震，這里選擇5級(jí)及以上地震。將獲取的數(shù)據(jù)以Excel表格的形式存儲(chǔ)，通過簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)，可以知道地震發(fā)生的頻率及變化規(guī)律。從近30年的數(shù)據(jù)來看，地震確實(shí)進(jìn)入了高發(fā)期。

（2）制作地震分布規(guī)律圖

打開軟件ArcGIS10.0，加載世界地圖，選擇工具“Tools”的“add xy data”工具將地震表格數(shù)據(jù)按照經(jīng)緯度添加圖層，把2005年到2011年的地震數(shù)據(jù)根據(jù)經(jīng)緯度在地球上顯示出來，可以發(fā)現(xiàn)地震的地點(diǎn)分布是有一定規(guī)律的，主要位于各大版塊交接處，海洋中間地震的分布是比較少的。

為了以更好的空間視角探究，將文件保存為kmz格式，并利用Google earth打開，把視角調(diào)到日本會(huì)發(fā)現(xiàn)，這一帶地震的發(fā)生的頻率相當(dāng)高，比較直觀地說明了地球上地震帶的空間分布特征，并能為板塊構(gòu)造學(xué)說提供有力的證據(jù)（圖2）。

3.遺留問題探究

關(guān)于地震或者板塊運(yùn)動(dòng)的可研究問題還有很多，學(xué)生可以從手頭的數(shù)據(jù)和案例中得到啟發(fā)，去繼續(xù)研究自己感興趣的問題。

上面是一個(gè)關(guān)于地震的課程設(shè)計(jì)，教師也可以設(shè)計(jì)全球的氣候的研究性課程，探究降水、氣溫、海拔高度等要素間的關(guān)系。教師在實(shí)施研究性教學(xué)過程中要善于發(fā)現(xiàn)各種課程資源，重視積累相關(guān)資料，不僅根據(jù)教材內(nèi)容去實(shí)施教學(xué)，也可以結(jié)合本校、本地、社會(huì)上資源的情況開發(fā)和設(shè)計(jì)課程。

五、問題與展望

根據(jù)近年來發(fā)達(dá)國(guó)家地理信息技術(shù)教育的情況，在我國(guó)基礎(chǔ)地理教育中，GIS教育應(yīng)是一個(gè)逐步滲透、逐步普及、不同層次、不同要求、不同形式的教學(xué)發(fā)展模式，是一個(gè)從低層次向高層次逐步發(fā)展和普及的過程。GIS教育要根據(jù)實(shí)際教學(xué)環(huán)境（硬件、軟件、學(xué)生狀況、教師隊(duì)伍），采取分層次、分地區(qū)、分級(jí)別有區(qū)別地對(duì)待，可以按照基本要求教學(xué)、拓展性教學(xué)、研究性教學(xué)等幾個(gè)層次進(jìn)行。在教學(xué)方法與手段上，要強(qiáng)調(diào)直觀，加強(qiáng)傳統(tǒng)教學(xué)方法與多媒體教學(xué)、參觀、實(shí)習(xí)等教學(xué)模式相結(jié)合。在拓展性和研究性教學(xué)層次上，加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力、基本操作技能、系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力的培養(yǎng)。

本文嘗試將在研究性學(xué)習(xí)中滲透GIS理念是對(duì)中學(xué)地理信息技術(shù)教學(xué)的一個(gè)探索，具有一定的可行性，然而對(duì)于處于發(fā)展初期的GIS基礎(chǔ)教育，有關(guān)課程實(shí)踐環(huán)節(jié)、教育機(jī)制、教學(xué)資源的開發(fā)、教學(xué)效果的檢驗(yàn)與教學(xué)評(píng)價(jià)等問題仍需在實(shí)際教學(xué)中進(jìn)行試驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]龔建亞.地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)[M].科學(xué)出版社，2001.

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[3]宋安輝.中學(xué)地理探究型教學(xué)中GIS應(yīng)用研究[D].南京：南京師范大學(xué)，2007.

[4]董金瑋，鄭新奇.基于GIS的中學(xué)地理輔助教學(xué)系統(tǒng)的開發(fā)[J].中國(guó)現(xiàn)代教育裝備，2007（1）：83-85.