GIS在輔助高中地理教學中的應用

GIS技術的發展，使海量地理信息的處理有了一些本質上的進步，也深刻地影響地理教學思維的轉變。在我國將GIS應用于高中地理的輔助教學已經有了初步的研究，如中學GIS教學輔助軟件設計， GIS技術應用于高中學生信息素養培育，以及從教學內容和教學技術手段兩方面探討GIS在中學地理教學中的具體應用等。這些研究側重于對GIS引入中學地理教學的理論和應用研究，缺乏結合高中地理教學的具體案例分析。本文將GIS強大的空間信息處理功能與鮮活的高中地理教學課程相結合，突出GIS對中學地理教學圖件的制作以及成果的直觀展示，以期提高教學效果。

一、GIS概述

GIS（Geographic Information System，地理信息系統）是在計算機軟硬件支持下，采集、存儲、管理、處理、檢索、分析和顯示空間信息的一種技術系統。它是在20世紀60年代發展起來的新型學科，是現代科學技術發展和社會需求的產物。目前GIS廣泛應用于國民經濟的各行各業，而將其應用到教育領域是一項十分有意義的嘗試。

二、高中地理教學中引入GIS的必要性

我國在新課程改革中提出：“改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現狀，倡導學生主動參與、樂于探究、勤于動手，培養學生搜集和處理信息的能力、獲取新知識能力、分析和解決問題能力以及交流與合作能力?！倍鳪IS本身的學科特色就決定了學生能在專業的輔助教學軟件平臺中，搜集到更多更有用的信息，并能對信息進行更專業的分析處理，使學生更深刻地掌握知識的同時，還激發了他們對新知識的探索欲望，增強了實際動手操作的能力，培養了他們自主學習的能力，可謂一舉多得。

三、GIS在輔助教學中的具體案例

地理空間是地理學永恒的主題，地理信息與其他信息的根本區別就在于其強烈的空間特征。高中地理中培養學生的空間思維一直是教學中的重難點，單靠教師的投影、版圖或計算機動畫演示很難達到理想的教學效果，學生的空間思維也沒有達到一個很好的提升。而借助ArcGIS軟件制作專題地圖，能夠反映地理現象的空間分布特征，使學生一目了然，從而得到很好的教學效果 。下面介紹一個ArcGIS在輔助教學中的具體案例。

區域經濟的發展——以我國東北地區（人教版高中地理必修三第四章第一節）為例。

教學過程的設計：

運用ArcGIS軟件，按順序調用東北地區年降水圖、積溫圖、地形圖、礦產交通圖、商品糧分布基地圖等。

東北地區包括黑龍江、吉林、遼寧三省和內蒙古自治區東部。獨特的地理條件使得東北地區成為我國重要的商品糧基地。農業的區位選擇包括自然條件和社會經濟條件兩大部分，自然條件包括氣候、地形、土壤、水文等，社會經濟條件包括市場、交通和政策等（圖1）。

（一）自然條件

氣候是區域農業中最難改造的自然條件。氣候條件制約著一個區域農業的生產品種、耕作制度和生產季節等。在ArcGIS中調用東北地區年降水量（圖2）、積溫圖層（圖3），可以直觀、形象地觀察到東北地區的氣溫降水情況，其內部存在溫度和降水量的差異，導致了其農業生產地域差異顯著，最終形成了三大農業生產區域：平原區域的耕作農業區；大小興安嶺和長白山區的林業和特產區；西南高原、松嫩平原西部及部分林區草地的畜牧業區。特定的氣候孕育了東北大地的特色土壤，黑土、黑鈣土在東北地區廣泛分布，土層深厚，有機質含量高，有利于農業生產。

地形條件往往影響著區域農業生產的類型。調用《東北地區地形圖》（圖4）可以看出，東北地區包括高原、平原和山地三類相對完整的地形單元，其中中部和東北部平原廣闊，面積占全國平原面積的1/3，為區域農業的發展提供了良好的地形條件；而在西部高原地勢平坦、降水較多，是優質草原牧場；在東部長白山山區，山地環繞，森林資源豐富，木材積蓄量占全國的31%。

（二）社會、經濟條件

東北地區是我國著名的老工業基地，礦產資源豐富，有色金屬和非金屬礦蘊藏量大，許多礦產居于全國前列，能源礦產占有重要地位。其良好的工業基礎為農業發展提供了得天獨厚的條件，形成了“以工帶農，以工促農” 的農村經濟發展格局。調用東北地區礦產交通分布圖（圖5）可以看出東北地區礦藏豐富，如煤礦、石油、稀土、金礦、鉬礦、鐵礦、鉛鋅、銅礦、鎳礦等遍布各地。

東北地區交通發達，對外聯系方便。調用東北地區礦產交通圖（圖5），引導學生回憶東北地區的鐵路干線，對必修二里交通運輸布局及其影響進行復習，溫故而知新，將學生學到的知識融會貫通。

國家的政策扶持也極大地促進了東北地區社會經濟的發展。20世紀50年代之前，松嫩平原、三江平原的大部分地區還是未開墾的荒地。從20世紀50年代開始，國家相繼在這里組建了一批國有農場，共開墾荒地數百萬公頃。農場的經營規模大，有利于推廣先進技術，實現機械化生產。

正是由于上述條件才使東北地區成為全國最大的、比較穩定的商品糧基地，每年向國家提供商品糧三千多萬噸，占全國商品糧總量的1/4，對我國的糧食安全具有重要作用。

在條件具備的情況下，學生可在教師的指導下親自上機操作，調用各個圖層，通過相關圖層的疊加分析，幫助學生更快更深刻地認識地圖上所反映的信息。在電子地圖上可同時勾選多個選項，同時顯示多個要素，具有交互性、無級縮放、無縫、動態載負量調整，多維化、信息豐富性等紙質地圖無法比擬的優點。增強了學生對多種信息認識的深刻性，同時也更直觀地向學生展示為什么東北地區能成為我國重要的商品糧生產基地，便于學生總結。并且還能使學生對ArcGIS軟件有一個初步了解，激發起他們對地理軟件的操作興趣。

四、GIS應用的幾點思考

1.各教育部門及社會、個人對GIS的重視程度

2003年頒布的《普通高中地理課程標準》中明確指出：“新的高中地理課程在必修、選修模塊中必須介紹有關3S（GIS，RS，GPS）的知識，這是課程內容本身的要求?！钡聦嵣衔覀儗IS重要性的認識程度不夠，各級教育部門沒有制定出一個切實可行的方案，GIS相關知識在考試考查中體現不足，導致教師、學生對GIS的重視程度不夠，只是一味地應試，死記硬背書本上的知識，沒有上機操作的機會。因而，改革目前的高中地理教學教育，包括從大綱、教材到練習，從實際教學到最終的考試階段已經勢在必行。

2.教學軟硬件的適宜程度

目前我國能夠應用在高中教學中的軟件少之又少，大多數GIS軟件都太過龐大，組建模塊太多，價格昂貴，不適合中學教學，因此開發出適合中學教學的GIS軟件十分迫切。目前省市一級學校的機房、計算機設備還是比較齊全，配置相對較高，但縣級鄉（鎮）級學校的設備就比較落后，有些甚至都沒有設備，這就給GIS引入教學帶來了很大困難。因此，有關教育部門及學校需要進一步完善教學硬件環境，為學生素養的提高創造一個良好的信息環境。

3.教師自身素質的提高

GIS作為一種新的中學教學工具在我國才剛剛起步，只有少數剛走出大學校園的青年教師具備比較好的計算機專業知識，而廣大中年教師對GIS的掌握熟悉程度還較低，對計算機專業的知識還僅僅停留在Word、PowerPoint、Excel上，這是遠遠不夠的。GIS平臺掌握的難度較大，因此，學校要注重教師隊伍的定期培訓，提高教師的信息技術水平，為培養出更多對國家、對社會有用的高素質人才做出努力。

4.網絡地理資源的免費共享性

數據資料是決定GIS軟件能否成功引入高中地理教學的關鍵，沒有大量的免費數據，對軟件再熟悉也是“巧婦難為無米之炊”。如果要教師自己創建數據，備課時間將會大大增加，給教師造成巨大壓力，也不利于GIS軟件的廣泛應用。目前網絡上的資源很少免費共享，某些信息公司也只是免費提供很少一部分的數據，這就給GIS輔助教學帶來了很大難度。所以，開發適合中學地理教育的數據資源顯得十分迫切。

五、結論和展望

GIS作為一種新時代下的教學工具和手段，具有廣闊的發展前景。它不僅豐富了課堂教學的內容，也改變了課堂教學的形式，對提升教學質量，提高學生的創新能力和綜合素養有著重要的作用。雖然目前我國GIS在輔助高中地理教學中受到種種條件制約，應用范圍還不是十分廣泛，但我們相信在社會各界人士的共同努力下，這一天將很快到來！

參考文獻

[1]師忠濤.中學GIS教學輔助軟件設計與案例研究[D].上海：華東師范大學，2011.

[2]柯旭陽. GIS技術在高中學生信息素養培育中的應用研究[D].福州：福建師范大學，2005.

[3]李玉能.中學地理教學中應用GIS的實踐與探索[D].福建：福建師范大學，2005.

[4]劉樹鳳，任曉蓉.美國國家地理標準對我國地理新課程改革的啟示[J].地理教育，2010（9）.

[5]楊恒喜，史正濤，李玉鳳等.GIS在中學地理教學中的應用[J].經濟研究導刊，2010（92）.

[6]Priscilla Norton， Karin M.Wiburg著，吳洪鍵，倪男奇譯.信息技術與教學創新[M].北京：中國輕工業出版社，2002.

[7]張超，段玉山.地理教育展望[M].上海：華東師范大學，2002.

[8]周群英.3S技術在中學地理教學中的應用[J].中學地理教學參考，2009（9）.

[9]曹飛躍.GIS技術在中學地理教學中的應用與思考[J].中國現代教育裝備，2007（12）.

[10]師忠濤.中學GIS教學輔助軟件設計與案例研究[D].上海：華東師范大學，2011.

[11]蘇燕萍.GIS支持下的中學地理教學模式探索[D].上海：華東師范大學，2008.

基金資助：重慶市高等教育教學改革研究項目（1203114）；西南大學教育教學改革研究重點項目（2012JY003）

（責任編輯 袁 妮）