例談GIS在中學地理空間分析的應用研究

侯姣

根據GIS在中學地理教學應用中的重要性，本文從宏觀上總結了GIS在中學地理空間分析教學中的優勢，通過GIS與課程整合的案例說明GIS的結構和功能，同時也總結了在應用GIS的基礎上如何展開探究式教學來提高學生的實踐能力。

隨著信息技術的迅速發展，社會的各行各業不斷的加大了對地理信息的依賴，這也直接導致了社會對地理信息技術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地理教學就開始通過信息技術手段培養教學對象的實踐性和創新性。在2014年我國教育部就出示了《全日制普通高中地理新課標標準》（以下簡稱新課標）。在新課標中明確指出：培養學生創新意識和實踐能力，是時代賦予的教育使命，所以為了達到教育目標，在新課標中把“地理信息技術GIS應用”設定為高中地理教學內容。

一、GIS的概念及教學中的應用優勢

1、GIS 的概念

GIS譯為“地理信息系統”，是近三十年來迅速發展起來的綜合系統，它把地理學、幾何學、計算機科學及遙感、虛擬等各種技術融為了一體，應用的領域有郵電通訊、城市規劃、軍事公安、環境評估及國土管理等各個行業，其構成包含了Arc Globe、Arc Map、Arc Scene等數據庫。

2、GIS在中學地理教學中的應用優勢

在中學地理教學中，借助GIS可以將地理知識進行形象化的展示，激發教學對象的學習興趣、提高教育者的教育水平及學校的教育質量。和傳統的中學地理教學相比較，應用GIS進行地理教學體現出了信息化教學的優勢：（1）完善教學手段、提升學生空間思維。地里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是在于強烈的空間特征。所以提高地理空間事態分布教學是培養學生空間思維的關鍵所在。借助GIS軟件圖層疊加處理、動態演示等功能進行教學地圖的制作可以很直觀的表達地理空間事態分布的復雜狀況，從而改善傳統的教學手段和提高學生的空間思維能力。（2）改善教學模式。由于我國高考是采取應試考試的方式進行，所以無論從教師還是到家長對學生考試分數的重視程度遠遠超過了學生的實踐能力。為了改變這一現狀，我國教育局頒發了《普通高中“研究性學習”實施指南（實行）》，在該指南中針對地理學科進行了合理科學的安排，課程的教學模式也采取了“探究式教學”，該模式將教師為中心的傳統地位轉變為了“學生為主體，教師為主導”的形式，在該模式的教學中著重培養學生的實踐操作能力和團體合作交流的能力。（3）優化教學內容。GIS能夠將地理抽象的知識點直觀的表達于地理顯示面板，可以根據GIS自由收縮、測量等功能進行不同尺度的地理事物觀察。此外通過GIS的數據編輯管理功能可以實現地理教學資源的共享。

二、GIS在中學地理空間分析教學中的課程整合舉例

1、教案：“GDP的增長與什么因素有關？”

教學過程中，教師通過展示全國各個省份GDP分布的專題地圖，引出問題“GDP的增長與那些因素有關”。將問題拋出讓小組討論最后給出假設性的答案： 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。在假設性的基礎上給出任務：通過教師引導，將“中國行政區劃”、“人口分布”、“交通分布”、“氣溫分布”、“降水量分布”及“河流分布”的各個圖層進行疊加導出地圖進行空間數據比較分析，最后得出結論。

2、課程整合

（1）數據的選取與錄入

教學地圖在GIS顯示面板中要求可以隨標尺進行自由收縮，所以要將各個圖層的地圖制作成矢量圖，而矢量圖需要收集相關的數據來作為圖層的數據庫。本文教案中涉及到的有“人口數據”、“各個行政區GDP數據”、“鐵路數據”、“中國主要河流數據”及“氣溫數據”等。這些數據收集均來自國家統計局、中國氣象數據網。在數據的錄入中是以GIS軟件為平臺建立數據庫，數據庫的建設過程中是以Arc Map中圖層的“添加數據”及“數據合并”來完成。

（2）專題地圖制作

本文案例教學目標是要學生學會空間事態分布的比較分析，所以需要制作與案例相關的事態分布圖層。通過編輯欄將收集及合并完成的數據進行存儲、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勾選上會同時顯示兩個圖層的效果圖，再根據課程所需在菜單欄中選中“插入”菜單進行“圖例”的插入，最后“編輯”菜單下“導出”專題地圖，如下圖。在教師的引導下學生結合地圖和圖例進行課程任務的探討。

（4）案例探索

問題假設：GDP的增長與人口密度成比例（即正比或反比）關系。

地圖空間數據探究：據圖四中的“人口密度與GDP圖層疊加”地圖顯示，各個省份的顏色越深人口密度就越大，分布于各個省份的柱狀圖越高說明該省份的GDP值就越大。圖層疊加以后發現人口密度大的地方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，兩者值的分布并沒有什么直接或簡介的規律，GDP值大的省份中人口密度有大有小。

結論：GDP的增長與人口密度不成比例關系，即人口密度不是影響GDP值增長的因素。

三、總結

GIS在中學地理中作為一種教學輔助工具，在很大程度上提高了教育的信息化，并且在教學中也加大了學生的實踐能力。但是由于GIS本身技術含量復雜和操作的環境要求高，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來解決此問題。總之要將GIS有效的普及到中學地理中，需要普通教育決策者分析各個地方的教育資源狀況，然后分層次、分地區、分級別的有效進行。

（作者單位：云南師范大學）