GIS在高中地理理性知識教學中的應用實踐

◆福建師范大學地理科學學院 胡聰聰

GIS在高中地理理性知識教學中的應用實踐

◆福建師范大學地理科學學院 胡聰聰

地理信息系統作為地理學的第三代語言被逐漸運用于地理教學中。文章主要通過分析高中地理理性知識教學的難度，將GIS作為輔助地理理性知識教學的工具，從圖層管理功能、專題地圖制作功能、空間分析功能3個方面闡述了GIS在地理理性知識教學中的運用，積極將地理信息系統運用于地理理性知識教學中。

地理信息系統；高中地理教學；理性知識

地理信息系統 （Geographical Information Systems，簡稱GIS）是一種有效采集、存貯、管理、分析和表達地理數據的方法和技術，它能夠直觀地表達地理空間信息和屬性信息，被稱為地理學的第三代語言。它強大的空間查詢、管理、分析和表達功能是傳統的紙質地圖所不能比擬的。教師應將地理信息系統運用于地理教學，結合地理學科性質，通過強化學生的地理空間概念，幫助學生分析和處理空間信息，引導學生理解地理事物空間分布特征、規律和成因，培養學生的地理思維能力，使學生從地理的視角看待地理現象和解決地理問題。

一、高中地理理性知識教學難度分析

1.理性知識

按照認知層次，將地理基礎知識分為感性知識和理性知識。感性知識主要包括地名、地理景觀、地理數據、地理分布及地理演變。以直觀地圖和文字表述為基礎，學生運用記憶能力、觀察能力、想象能力和空間能力等實現對感性知識的學習掌握。例如，通過記憶掌握地名及相應地理實體空間位置；通過對地理景觀圖和地理分布圖的直接觀察，實現對相應地理現象的描述。

理性知識主要有地理特征、地理概念、地理規律、地理成因。例如，通過對地理景觀的概括得出地理特征，對地理分布的歸納總結得出地理規律，對地理演變的分析得出地理成因等。

2.理性知識學習的難度

學生對地理基礎知識的掌握不能只停留在感性知識上，而應該從感性知識的認知上升到理性知識的認知。理性知識的獲得并不是對感性知識的簡單疊加及對地圖的簡單觀察，它對學生提出了更高的能力要求，需要運用思維能力對感性知識進行歸納、對比、綜合分析來實現。而學生的知識構成以感性知識為主，并未涉及深層次的地理成因等知識，并且知識的獲得大多以記憶為主。初中地理學習培養的主要是記憶和觀察等學習能力，但學生對地理知識的總結、歸納、分析等思維能力很差，因此，要使學生獨立實現地理基礎知識中感性知識到理性知識的上升比較困難。

3.教學內容構成問題

初中地理課程從地形地勢、氣候、人口、資源、工農業發展等方面展開，幫助學生積累了豐富的地理感性知識。與初中地理基礎知識的構成相比，高中地理基礎知識以理性知識居多 （表1）。

表1 高中地理新課程中地理基礎知識的認知層次構成

從表中數據分析可知：理性知識的數目幾乎是感性知識的兩倍，而且高中地理理性知識以地理成因居多，其次是地理概念和地理特征，地理規律類知識較少。這樣的知識構成特征對教師教學活動的開展提出了一定的要求，學生掌握了地理感性知識以后，教師要靈活運用教學工具引導學生從地理感性知識的認知上升到地理理性知識的認知。

二、GIS的功能在高中理性知識教學中的應用

1.靈活的圖層管理功能

對地圖進行點、線、面分層及分類管理。在教材中呈現的地圖都是對各圖層要素疊加后的綜合地圖，這樣不利于學生認識地圖中某一地理事物的分布特征。圖層管理功能是制作專題地圖、對地理數據進行空間分析的基礎。在教學中，教師可以靈活運用各種圖層，可對區域不同地理事物進行單獨探討，也可以根據需要對相關圖層進行空間分析。

2.完備的專題地圖制作功能

利用點、線、面、區域等多種圖形元素，以及豐富的地圖符號、文本類型、線型、填充色彩等表現類型，可詳盡、直觀、形象地完成電子地圖數據的生成。

首先，可以利用GIS軟件繪制各種專題地圖，如地形分布圖、河流分布圖、交通圖、旅游分布圖等。教師將其運用到具體地理事物的講述中，使學生能夠清楚地把握地理事物的空間分布特征與規律。例如，在我國地勢呈三級階梯狀分布規律的教學中，可以運用GIS的數字高程模型，讓學生直觀學習，并結合地形剖面圖探究學習三級階梯的界限。

其次，教師可以利用空間信息與地理信息的關聯性，將數據信息圖形化、可視化，方便學生理解。數據的可視化主要以面圖、水平直方圖、柱狀圖、線狀圖、餅狀圖和坐標散點圖來呈現。地理數據轉換成圖像信息，獲取地理事物分布特征與規律。例如，將中國人口密度的數據表制作成中國人口密度分層設色專題圖來呈現人口分布的空間差異，更有利于學生總結人口的分布特征 （圖1）；同樣將2012年我國各省市區經濟密度數據制作成2012年我國各省市區經濟密度分層設色專題圖 （圖2），通過顏色不同直觀認識相應的地理規律。

圖1 2012年各省市區人口密度圖 (分級統計圖)

圖2 2012年各省市區經濟密度圖

3.強大的空間分析功能

空間分析是地理信息系統這一學科最重要的內容，也是地理信息系統相關應用軟件的核心功能。空間分析是基于空間數據的一種分析技術，通過對地理對象位置、分布、演變等信息的綜合分析獲取其相應的地理規律與成因。

GIS具有疊加分析、緩沖區分析、網絡分析等分析功能，教師可以根據課程需要將不同的專題地圖進行疊加，對區域多種要素進行綜合分析，這樣不僅能讓學生直觀地認識地理特征，同時也讓學生掌握了分析地理事物特征成因和總結地理規律的方法。

（1）空間疊合分析是指在統一的參照系統下，將同一區域中表示不同地理事物的圖層疊加顯示，以表達該區域的多種屬性或者不同事物之間的聯系。

教學案例：在農業地域的形成與發展這一章節中，將某農業地域分布圖與其相應的地形圖、氣候圖、河流分布圖等進行疊加，分析農業地域的成因及影響因素。在講授我國商品糧基地這一問題時，在課堂中將中國商品糧基地分布圖與中國政區圖、等溫線圖、等降水量線圖、中國三級階梯地形圖進行疊加分析，引導學生分析我國商品糧基地分布的自然條件及其分布規律。

（2）空間緩沖區分析是通過對點、線、面等地理對象的分析，確定某地理事物對周圍事物的影響范圍。

教學案例：通過對不同等級城市的分析，讓學生直觀認識不同等級城市服務范圍不同的規律；污染源的有害范圍、洪澇災害的影響范圍等的緩沖分析，引導學生分析相關地理問題并提出解決方法；通過對鐵路線的緩沖分析，并與城市分布圖進行疊加分析，引導學生總結鐵路促進城市發展的規律。

通過教學的實踐研究發現，地理信息系統很好地詮釋了地理學科區域性和空間性的特征。將地理信息系統運用于地理理性知識的教學，實現了教師與學生的雙贏。它在引導學生收集、分析、處理地理信息的同時，提高了學生的思維能力，使其實現了對地理理性知識的掌握。

地理信息系統在地理教學中的普及是必然趨勢，這對廣大地理教師提出了更高的要求，不僅需要充實地理信息系統的相關知識，還要熟練運用地理信息系統的相關軟件，將地理信息系統作為自己的教學工具呈現在課堂中。

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（編輯：楊 迪）

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1671-0568（2015）33-0081-02