GIS輔助“區域發展”教學的探索

上海市市西中學（200040） 金志琳

GIS輔助“區域發展”教學的探索

上海市市西中學（200040） 金志琳

德國魯爾區是世界上工業區治理的成功典范，其衰落和振興是學習區域發展變化的典型教學案例。因此在本節中筆者嘗試選取“德國魯爾區”為例進行“區域發展”教學，選擇GIS教學手段，并結合傳統的教學手段對這部分教學內容進行探索。

一、關于“德國魯爾區”教學利用傳統教學手段的分析

在有關于認識德國魯爾區發展變化的教學中，主要教學內容包括認識魯爾區的區域發展條件，分析魯爾區可持續發展的主要矛盾，觀察魯爾區工業布局的調整，分析魯爾區在可持續發展中采取的策略等方面。

某位教師在這部分教學中，用傳統的教學手段采用了如下的教學過程：

1．以德國在二戰后經濟振興的關鍵之一在于魯爾區雄厚的工業的情景來導入新課。

2．展示“世界政區”圖、“魯爾區在歐洲的位置”圖，讓學生得出魯爾區是“德國工業的心臟”的結論。

3．展示“魯爾區大型露天煤礦”景觀圖，引導學生閱讀相關的德國能源和礦產資源的數量與分布的資料，歸納其特點。

4．學生通過觀察魯爾區的交通運輸圖，分析魯爾區的交通運輸條件。

5．引導學生總結魯爾區發展的區位優勢，思考魯爾區的主要工業部門以及部門與資源之間的關系，并討論可能存在的弊端。

6．展示“世界能源消費構成”圖、魯爾區的污染圖片等，分析魯爾區衰落的原因。

7．通過閱讀“魯爾區工業重鎮——杜伊斯堡和埃森”以及“魯爾區工業布局的調整”、觀察“20世紀50年代末魯爾區工業分布”圖和“20世紀末魯爾區工業分布”圖等資料，總結魯爾區整治的措施，并予以總結和歸納。

本案例中關于認識區域發展變化的主要問題在于不能很好地深入挖掘“20世紀50年代末魯爾區工業分布”圖和“20世紀末魯爾區工業分布”圖中所隱含的地理信息，這兩張圖所包含的地理要素較多，不能一覽無余地具體分析所有要素的變化，需要學生經過腦內的信息篩選和加工。而GIS則可以為外化地理信息加工的過程提供有力支持。

二、利用GIS進行“德國魯爾區”教學的探索

筆者將根據教學需求在此選取GIS輔助區域差異教學的方法并適當結合部分認識區域位置、分布和聯系的GIS教學方法，對“德國魯爾區”的教學進行探索。設定的教學改編思路主要如下：

1．通過GIS數字化數據，在教學中能夠利用視圖操作認識魯爾區的區域位置和區域發展條件。

2．提供“20世紀50年代末魯爾區工業分布”圖和“20世紀末魯爾區工業分布”圖數字化資料，其中不同類型的工業部門分為一個圖層，便于學生圖層操作進行觀察。再以兩個年代的工業分布分別建立點圖層，以方便匯總工業部門結構。

3．教師通過圖層控制，在逐一對比不同工業部門的分布中，讓學生從橫向和縱向對比并定性認識不同工業部門的發展變化。

4．學生通過查詢分析，定量認識各工業部門的變化。

根據筆者提出的關于利用GIS進行“德國魯爾區”教學的改編思路，以下為筆者設計的具體教學準備和教學過程，其中側重描述GIS輔助區域變化發展教學的方法，對于傳統教學方法以及其他基于GIS的區域地理教學主題的方法予以簡單說明。

教學準備：

1. 具備學生可進行GIS操作的地理信息實驗室，以保證每位學生或每組學生能使用配備GIS相關軟件的電腦進行學習活動。

2. 假設學生已經熟悉并掌握相關的GIS軟件操作技能。

3. 在ArcGIS數據資料庫中要具備以下圖層：“世界政治”圖層和“德國工業區”圖層、“鐵路分布”以及“河流分布”線狀要素圖層、“德國礦產資源分布”圖層以及20世紀50年代和90年代魯爾區具有的各工業部門的點要素分布圖層。

教學過程：

【教學引入】

利用GIS要素超鏈接（黃色箭頭按鈕）打開魯爾區景觀圖片，請學生欣賞。

圖1 魯爾區景觀圖

【新課教學】

1. 魯爾區的位置

（教師提問）魯爾區有怎樣的區位優勢，是如何體現的？

（教學過程）在ArcGIS中添加“世界政治”圖層和“德國工業區”圖層，顯示魯爾區在歐洲和德國的位置，請學生分析魯爾區的區位優勢。發現魯爾區處在德國的重要位置，而德國又是歐洲的十字路口。

圖2 魯爾區的位置觀察

2. 魯爾區的區位條件

（任務布置）請學生分析魯爾區適合工業發展的區位條件。

①交通運輸條件

（教學過程）添加“鐵路分布”以及“河流分布”圖層，請學生觀察魯爾區的交通條件，如圖3所示。發現魯爾區具有便捷的水陸交通、充足的水源是工業發展的有利條件。

②自然資源條件

（教學過程）添加“德國礦產資源分布”圖層，分析其資源條件，如圖4所示。學生觀察發現魯爾區有豐富的煤炭資源，雖然本國鐵礦資源并不豐富但可以方便地從周邊國家輸入鐵礦石。

圖3 魯爾區的河流、鐵路分布

圖4 德國礦產資源的分布

3. 認識20世紀50年代的魯爾區

（教學任務）請學生找出魯爾區上世紀50年代主要的工業部門并討論各工業部門之間的相互聯系以及存在的發展問題。

（教學過程）添加魯爾區“20世紀50年代工業分布”圖層。通過GIS查詢功能統計各工業的數據量，利用屬性數據匯總，制作工業部門比重餅圖以便于學生認識20世紀50年代魯爾區工業部門結構（如圖5）。從GIS的反饋結果來看，50年代德國魯爾區工業布局較單一，主要的工業部門大多為煤炭、鋼鐵以及化學工業。

4. 魯爾區的衰落

（資料呈現和討論）通過世界鋼鐵、煤炭生產量的變化統計資料、世界能源結構消耗以及環境污染的景觀圖片，請學生討論并歸納魯爾區衰落的原因。

5. 如何振興魯爾區

①各類工業部門變化

（任務布置）教師請學生對比各工業部門在20世紀50年代和90年代之間的分布變化情況。

（教學過程）在ArcGIS中分別打開“20世紀50年代煤炭工業”圖層和“20世紀90年代煤炭工業”圖層進行切換，讓學生進行直觀的觀察。發現煤炭工業的數量有所精減，如圖6所示，其他工業部門的分析類似。

②工業部門結構變化

（任務布置）教師引導學生利用20世紀50年代和90年代的工業分布圖分析魯爾區工業部門比重的變化。

（教學過程）學生可在ArcGIS中利用數據匯總表格制作餅圖顯示20世紀90年代工業構成，如圖5所示。通過數據匯總制作圖表，比較工業部門結構的調整。

圖5 20世紀50年代和90年代魯爾區工業部門結構匯總

圖6 魯爾區煤炭工業的變化

三、關于GIS輔助“德國魯爾區”教學的分析

在利用GIS進行“德國魯爾區”的教學案例中，綜合運用了GIS多種教學方法并結合比較法對于區域的變化發展進行分析，具體表現為：

1. 結合GIS輔助區域位置分布教學的方法，有助于學生分析魯爾區的發展條件

由于認識區域發展建立在認識區域位置和分布的基礎之上，因此在“德國魯爾區”教學中，首先結合了用于認識區域位置的方法，幫助學生認識魯爾區的優越區域位置和區域發展條件。

通過視圖操作和全局總覽窗口的方法使學生在軟件平臺中既能觀察魯爾區在德國的區位優勢，同時也方便了解德國在歐洲的重要位置。通過疊加鐵路、水運、自然資源相關圖層，學生易于發現魯爾區的區位發展優勢。另外在教學過程中，學生通過工業部門比重的數據匯總統計圖，既直觀又能根據地圖的空間特性分析魯爾區治理前其發展存在的弊端和局限。

2. 縱向對比、梳理信息，便于學生觀察魯爾區各工業部門的變化

在傳統教學中只能簡單地閱讀魯爾區20世紀50年代和90年代工業分布圖，且要深入挖掘其中的信息需要一定量的工作并且較為不便。而通過GIS輔助的方法，學生能逐一認識各工業部門在治理前后的數量和空間分布上的不同。

3. 橫向對比、匯總數據，有利于學生分析工業部門結構的變化

在GIS輔助教學過程中，通過查詢分析可以快捷、定量顯示魯爾區工業部門結構的調整。學生通過查詢所獲取的各工業部門在兩個年代的不同數量，能夠橫向比較兩個年代主導工業部門的差異，顯示其不同的工業部門結構，同時數據匯總統計圖從數理上比較兩個年代工業部門構成的不同。

因此在本教學案例中，GIS的輔助功能幫助師生完成區域位置和發展條件的教學。魯爾區景觀圖的加載在補充教學資料的同時也保持了教學媒體的統一。最重要的是本案例中挖掘了傳統地圖中隱含的區域發展具體的內在信息，既方便學生進行地理信息處理，也幫助學生定量認識區域的發展。在教學中學生運用GIS輔助的比較法分析對比魯爾區治理前后的變化，有效培養學生的區域發展觀。可以說GIS輔助區域變化發展的教學是對另外三個教學主題的綜合運用。