基于GIS技術的中學地理教學研究
——以“喀斯特、海岸和冰川地貌”的教學為例

浙江省仙居縣盂溪中學(317300) 沈定洲

澳門城市大學教育學院(999078) 何彥雨

由于地區(qū)間經(jīng)濟社會發(fā)展的不平衡性，直接導致了城市與農(nóng)村之間的學生在區(qū)域認知、地理實踐等方面存在著巨大的差異。浙江省仙居縣為浙江省26個欠發(fā)達地區(qū)和海島縣之一，無論是社會經(jīng)濟總量還是人均收入水平都比較低。本次教學實踐的學校是剛剛成立的學校，地理實驗室尚未建設落成。在學生層面上，基礎薄弱，對地理的學習興趣一般，在地理學習上主要以地理圖冊和教材的插圖為主，在平時的生活中基本沒有外出旅行進行地理實踐的經(jīng)歷。

而在喀斯特、海岸和冰川地貌的教學過程中，這些地貌的位置與學生之間的距離比較遠，在學生腦海中沒有具體形象的認知，需要教師在授課過程中尋找各種資料來加深學生的印象和理解。而GIS的發(fā)展和應用軟件的多樣化與便利化為信息化教學模式的革新提供了助力。

1 ArcGIS與Google Earth在中學地理教學中應用的必要性

GIS(地理信息系統(tǒng)Geographical Information System)的出現(xiàn)在地理學發(fā)展史上具有里程碑式的意義，是基于計算機技術的支持空間數(shù)據(jù)的采集、管理、處理、分析、建模和顯示的計算機系統(tǒng)。GIS在改革、優(yōu)化了傳統(tǒng)的地理學研究方法的基礎上，改變了人們觀察世界的視角，為地理學的發(fā)展起到了重要作用。目前，GIS技術被廣泛應用于海洋與土地資源管理、軍事、氣象和自然災害監(jiān)測、城鄉(xiāng)規(guī)劃和管理、環(huán)境保護等領域從而協(xié)助生產(chǎn)生活。GIS技術中具有典型性代表的軟件有ArcGIS和Google Earth等，本文也將使用這兩款軟件作為輔助教學的工具。這兩款軟件可以提供一個三維可視化的界面，利用高分辨率的遙感影像，通過這兩款軟件強大的地理信息的表達能力直觀形象地展示不同尺度不同區(qū)域的地理事物，便于學生認知區(qū)別。在欠發(fā)達地區(qū)學校教學中利用信息技術作為支撐，有利于克服學生區(qū)域認知缺乏的問題，從而有利于中學地理的教學，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)教育資源的互享，縮小學生認知間的差距，促進教育公平。

利用GIS軟件對于教學有著極大的意義。因此在中學地理教學的過程中有著極大的必要性。

1.1 縮小地區(qū)差異，促進教育公平

經(jīng)濟發(fā)展水平上的差異決定了基礎教育上也會存在著差異。得益于地理空間數(shù)據(jù)云和中國科學院資源環(huán)境科學與數(shù)據(jù)中心等平臺的建設為中學地理教學提供了豐富的資源，為優(yōu)質(zhì)教育資源的共享提供了一個途徑。ArcGIS有著強大的空間分析能力，Google Earth有著豐富的地理空間數(shù)據(jù)資源，高分辨率的遙感衛(wèi)星影像，可以用來展示地理空間和事物的特征、地理現(xiàn)象的規(guī)律、地理事物變化的動態(tài)過程，從而培養(yǎng)學生的區(qū)域認知、綜合思維、地理實踐力和人地協(xié)調(diào)觀的地理核心素養(yǎng)。

1.2 豐富地理教學素材，完善地理教學模式

地理學是一個綜合性、區(qū)域性和系統(tǒng)性的學科，地理學以區(qū)域載體，涉及到了自然環(huán)境和社會生活的各個要素。在普通高中地理課程標準中要求學生能夠運用地理信息技術或其他地理工具，觀察、識別、描述與地貌、大氣、水、土壤、植被等有關的自然現(xiàn)象。因此，教師要善于利用各種工具和身邊的各種地理現(xiàn)象來解釋地理知識，強調(diào)地理知識與生活之間的聯(lián)系，鼓勵學生利用所學知識來觀察、解釋生活中的地理現(xiàn)象，解決各類基本的地理問題。ArcGIS和Google Earth的運用，可以清晰地反映這一類地理要素，為中學地理教學提供豐富的教學素材和教學資源。在傳統(tǒng)的地理課堂中，主要以傳統(tǒng)的教師講授為主，教學過程比較死板，學生的學習更多依靠的是記憶與大量的做題訓練為主。利用ArcGIS和Google Earth輔助中學地理教學，能夠有效地打破傳統(tǒng)教學模式的束縛，既能有效改變學習內(nèi)容的呈現(xiàn)方式，還能拓寬學生獲取知識的途徑，使教師從知識的講授者轉變?yōu)橹R傳遞的引導者與知識獲取的助手。ArcGIS和Google Earth輔助下的中學地理教學模式既符合當下主流的教學模式，也具有教育信息化的特點，對于完善地理教學模式具有重要的意義。

1.3 引導認知區(qū)域，認識生活實踐

地理核心素養(yǎng)主要包括人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認知和地理實踐力。Google Earth輔助下的地理教學，可以更好地展示區(qū)域背景下的地理現(xiàn)象，依托ArcGIS強大的空間分析能力可以更好地描述地理規(guī)律以及地理要素之間相互作用的關系，引導學生認識自己所處的環(huán)境特征，梳理人與自然和諧發(fā)展的理念，從而落實地理核心素養(yǎng)的目標要求。而地理實踐力要求學生能夠運用考察、實驗、調(diào)查等方法在真實的情境中學習地理知識，并能夠利用這些地理知識來解決實際生活中的地理現(xiàn)象與地理問題，觀察和感悟地理環(huán)境及其與人類活動間的關系，增強社會責任感。

2 ArcGIS與Google Earth在中學地理課堂教學中的應用方法與過程

據(jù)教學設計的一般原則與流程，本節(jié)課以“喀斯特、海岸和冰川地貌”為例，對ArcGIS與Google Earth輔助下的教學模式進行案例說明。

2.1 課程標準

通過野外觀察或運用視頻、圖像，識別3～4種地貌，描述景觀的主要特點。通過探究有關自然地理問題，了解地理信息技術的應用。

2.2 教材分析

“喀斯特、海岸和冰川地貌”選自湘教版高中地理必修一第二章第三節(jié)，主要涉及了三個地貌內(nèi)容，分別為“喀斯特地貌、海岸地貌和冰川地貌”。本節(jié)內(nèi)容作為“地球表面形態(tài)”中的最后一節(jié)，在前面講解了流水、風沙沉積與侵蝕的基本原理的基礎上，比較容易理解。三個部分的內(nèi)容雖然具有一定的關聯(lián)性，但是涉及到了在不同的區(qū)域三種不同的外力作用下的地貌，因此，上課時需要仔細講解。本節(jié)課程的內(nèi)容對于學生來說，距離比較遙遠，生活上不一定會有所接觸或認識，而教材中只是選取了部分圖片和文字，學生缺乏感性認識。因此，為了幫助學生更好地理解與掌握本節(jié)課的知識，需要打破傳統(tǒng)的講授式教學模式，依托ArcGIS與Google Earth，以各種有趣的教學活動和直觀的教學材料、素材來調(diào)動學生學習的積極性，增強學生的合作探究能力。

2.3 教學目標

(1)綜合思維：能夠結合基本的理論，運用準確的語言描述喀斯特、海岸和冰川地貌的形成、參與要素(水、地形、氣候、植被等)和變化過程。

(2)地理實踐力：能夠運用地圖、視頻或者遙感影像等資料，觀察并識別喀斯特、海岸和冰川地貌。

(3)區(qū)域認知：能夠根據(jù)地貌的成因，推斷喀斯特、海岸和冰川地貌的空間分布區(qū)域狀況。

(4)人地協(xié)調(diào)觀：能夠結合生活中的實際情況和遙感影像，簡要地分析地貌對人類活動的影響。

2.4 教學重難點

(1)重點：幫助學生了解喀斯特地貌、海岸地貌和冰川地貌的分布與特點。

(2)難點：流水溶蝕與沉積、海浪侵蝕與沉積、冰川侵蝕等外力作用的具體過程，以及從自然地理環(huán)境整體性的角度綜合分析喀斯特、海岸和冰川地貌的形成原因。

2.5 教學過程

具體教學過程見表1。

2.6 教學反思

本課嘗試著改變傳統(tǒng)的教師講授式教學模式，利用了新技術、新手段的授課模式，受到了學生廣泛歡迎。通過對三個地貌在三種尺度下的景觀，利用Google Earth和ArcGIS這兩個軟件，直觀形象地給學生以視覺上的震撼，吸引了學生的注意力，將原本枯燥的知識講解轉化為生動直觀的視覺圖片和探究的過程，從而有利于學生理解和記憶喀斯特、海岸和冰川地貌。在課后針對學生的問卷調(diào)查中(見圖4～6)，發(fā)現(xiàn)絕大多數(shù)的學生認為在Google Earth和ArcGIS這一類地理信息技術軟件輔助下的地理課堂對于他們自己的學習幫助很大，效果很好?？偟膩碚f，作為地理教師，需要去創(chuàng)設各種新的情境和教學模式幫助學生學習，引導學生清楚認識自己所處的地球環(huán)境。

表1 “喀斯特、海岸和冰川地貌教學過程”

3 結語

在基于ArcGIS和Google Earth的支持下開展的喀斯特、海岸和冰川地貌的教學活動，使得課堂活動氣氛活躍，學生的接受度比較高，對知識的理解也比較好。ArcGIS和Google Earth為課堂的教學提供了豐富的教學素材和資源，優(yōu)化了地理課堂教學過程，是輔助高中地理課堂教學的有效工具。筆者認為，針對ArcGIS和Google Earth的應用仍舊需要繼續(xù)深入研究，以便更好地為高中地理教學提供幫助，提高高中地理教學質(zhì)量。