例談GIS在中學(xué)地理空間分析的應(yīng)用研究

侯姣

根據(jù)GIS在中學(xué)地理教學(xué)應(yīng)用中的重要性，本文從宏觀上總結(jié)了GIS在中學(xué)地理空間分析教學(xué)中的優(yōu)勢，通過GIS與課程整合的案例說明GIS的結(jié)構(gòu)和功能，同時(shí)也總結(jié)了在應(yīng)用GIS的基礎(chǔ)上如何展開探究式教學(xué)來提高學(xué)生的實(shí)踐能力。

隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì)的各行各業(yè)不斷的加大了對地理信息的依賴，這也直接導(dǎo)致了社會(huì)對地理信息技術(shù)人員的要求越來越高。為了滿足這一要求我國教育決策者從中學(xué)地理教學(xué)就開始通過信息技術(shù)手段培養(yǎng)教學(xué)對象的實(shí)踐性和創(chuàng)新性。在2014年我國教育部就出示了《全日制普通高中地理新課標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱新課標(biāo)）。在新課標(biāo)中明確指出：培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力，是時(shí)代賦予的教育使命，所以為了達(dá)到教育目標(biāo)，在新課標(biāo)中把“地理信息技術(shù)GIS應(yīng)用”設(shè)定為高中地理教學(xué)內(nèi)容。

一、GIS的概念及教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢

1、GIS 的概念

GIS譯為“地理信息系統(tǒng)”，是近三十年來迅速發(fā)展起來的綜合系統(tǒng)，它把地理學(xué)、幾何學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及遙感、虛擬等各種技術(shù)融為了一體，應(yīng)用的領(lǐng)域有郵電通訊、城市規(guī)劃、軍事公安、環(huán)境評估及國土管理等各個(gè)行業(yè)，其構(gòu)成包含了Arc Globe、Arc Map、Arc Scene等數(shù)據(jù)庫。

2、GIS在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用優(yōu)勢

在中學(xué)地理教學(xué)中，借助GIS可以將地理知識進(jìn)行形象化的展示，激發(fā)教學(xué)對象的學(xué)習(xí)興趣、提高教育者的教育水平及學(xué)校的教育質(zhì)量。和傳統(tǒng)的中學(xué)地理教學(xué)相比較，應(yīng)用GIS進(jìn)行地理教學(xué)體現(xiàn)出了信息化教學(xué)的優(yōu)勢：（1）完善教學(xué)手段、提升學(xué)生空間思維。地里空間是地理學(xué)永恒的主題，地理信息與其他信息的根本區(qū)別是在于強(qiáng)烈的空間特征。所以提高地理空間事態(tài)分布教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生空間思維的關(guān)鍵所在。借助GIS軟件圖層疊加處理、動(dòng)態(tài)演示等功能進(jìn)行教學(xué)地圖的制作可以很直觀的表達(dá)地理空間事態(tài)分布的復(fù)雜狀況，從而改善傳統(tǒng)的教學(xué)手段和提高學(xué)生的空間思維能力。（2）改善教學(xué)模式。由于我國高考是采取應(yīng)試考試的方式進(jìn)行，所以無論從教師還是到家長對學(xué)生考試分?jǐn)?shù)的重視程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了學(xué)生的實(shí)踐能力。為了改變這一現(xiàn)狀，我國教育局頒發(fā)了《普通高中“研究性學(xué)習(xí)”實(shí)施指南（實(shí)行）》，在該指南中針對地理學(xué)科進(jìn)行了合理科學(xué)的安排，課程的教學(xué)模式也采取了“探究式教學(xué)”，該模式將教師為中心的傳統(tǒng)地位轉(zhuǎn)變?yōu)榱恕皩W(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”的形式，在該模式的教學(xué)中著重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐操作能力和團(tuán)體合作交流的能力。（3）優(yōu)化教學(xué)內(nèi)容。GIS能夠?qū)⒌乩沓橄蟮闹R點(diǎn)直觀的表達(dá)于地理顯示面板，可以根據(jù)GIS自由收縮、測量等功能進(jìn)行不同尺度的地理事物觀察。此外通過GIS的數(shù)據(jù)編輯管理功能可以實(shí)現(xiàn)地理教學(xué)資源的共享。

二、GIS在中學(xué)地理空間分析教學(xué)中的課程整合舉例

1、教案：“GDP的增長與什么因素有關(guān)？”

教學(xué)過程中，教師通過展示全國各個(gè)省份GDP分布的專題地圖，引出問題“GDP的增長與那些因素有關(guān)”。將問題拋出讓小組討論最后給出假設(shè)性的答案： 影響GDP的增長因素有交通分布、人口密度分布、氣溫、降水量及河流分布等。在假設(shè)性的基礎(chǔ)上給出任務(wù)：通過教師引導(dǎo)，將“中國行政區(qū)劃”、“人口分布”、“交通分布”、“氣溫分布”、“降水量分布”及“河流分布”的各個(gè)圖層進(jìn)行疊加導(dǎo)出地圖進(jìn)行空間數(shù)據(jù)比較分析，最后得出結(jié)論。

2、課程整合

（1）數(shù)據(jù)的選取與錄入

教學(xué)地圖在GIS顯示面板中要求可以隨標(biāo)尺進(jìn)行自由收縮，所以要將各個(gè)圖層的地圖制作成矢量圖，而矢量圖需要收集相關(guān)的數(shù)據(jù)來作為圖層的數(shù)據(jù)庫。本文教案中涉及到的有“人口數(shù)據(jù)”、“各個(gè)行政區(qū)GDP數(shù)據(jù)”、“鐵路數(shù)據(jù)”、“中國主要河流數(shù)據(jù)”及“氣溫?cái)?shù)據(jù)”等。這些數(shù)據(jù)收集均來自國家統(tǒng)計(jì)局、中國氣象數(shù)據(jù)網(wǎng)。在數(shù)據(jù)的錄入中是以GIS軟件為平臺建立數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的建設(shè)過程中是以Arc Map中圖層的“添加數(shù)據(jù)”及“數(shù)據(jù)合并”來完成。

（2）專題地圖制作

本文案例教學(xué)目標(biāo)是要學(xué)生學(xué)會(huì)空間事態(tài)分布的比較分析，所以需要制作與案例相關(guān)的事態(tài)分布圖層。通過編輯欄將收集及合并完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、保存等功能編輯后，就可在Arc Map的界面中顯示所需圖層：“行政區(qū)劃分”、“鐵路分布”、“中國主要河流”、“人口分布”、“GDP”及“氣溫分布”等圖層，如下圖。

（3）專題地圖疊加

在圖層目錄中，勾選所需的圖層，如將GDP圖層和鐵路干線圖層同時(shí)勾選上會(huì)同時(shí)顯示兩個(gè)圖層的效果圖，再根據(jù)課程所需在菜單欄中選中“插入”菜單進(jìn)行“圖例”的插入，最后“編輯”菜單下“導(dǎo)出”專題地圖，如下圖。在教師的引導(dǎo)下學(xué)生結(jié)合地圖和圖例進(jìn)行課程任務(wù)的探討。

（4）案例探索

問題假設(shè)：GDP的增長與人口密度成比例（即正比或反比）關(guān)系。

地圖空間數(shù)據(jù)探究：據(jù)圖四中的“人口密度與GDP圖層疊加”地圖顯示，各個(gè)省份的顏色越深人口密度就越大，分布于各個(gè)省份的柱狀圖越高說明該省份的GDP值就越大。圖層疊加以后發(fā)現(xiàn)人口密度大的地方GDP的值不一定大，并且值大的GDP柱狀圖主要分布于東南沿海地區(qū)，兩者值的分布并沒有什么直接或簡介的規(guī)律，GDP值大的省份中人口密度有大有小。

結(jié)論：GDP的增長與人口密度不成比例關(guān)系，即人口密度不是影響GDP值增長的因素。

三、總結(jié)

GIS在中學(xué)地理中作為一種教學(xué)輔助工具，在很大程度上提高了教育的信息化，并且在教學(xué)中也加大了學(xué)生的實(shí)踐能力。但是由于GIS本身技術(shù)含量復(fù)雜和操作的環(huán)境要求高，所以要求教育工作者做到熟練的掌握功能繁雜、系統(tǒng)龐大的GIS是不容易的。這就要求我國需要加大教師信息化能力的培養(yǎng)來解決此問題?？傊獙IS有效的普及到中學(xué)地理中，需要普通教育決策者分析各個(gè)地方的教育資源狀況，然后分層次、分地區(qū)、分級別的有效進(jìn)行。

（作者單位：云南師范大學(xué)）