地理信息系统在地理教学的应用.pdf

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1、1 浅议地理信息系统在高中地理教学中的应用摘要：随着地理知识更新速度的加快，新课改提高了对学生信息素养的要求。因此，把地理信息系统应用到地理教学中成为当代新型教师的重要任务。本文笔者结合教学实际论述了地理信息系统在高中地理教学中的应用。关键字：地理信息系统地理教学引言伴随信息时代的到来，地理学岌计算机技术、航天技术等进行有效整合，诞生了一门新兴技术地理信息系统。地理信息系统（geographic information system，简称GIS）是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。它以地理空间数据库为基础,在计算机技术的支持下，采用地理模型分析方法适时

2、提供多种空间的和动态的地理信息。地理学是一门研究地球表面的自然现象和人文现象空间分布以及两者间相互关系的学科，实践性，应用性很强。中学地理教育的基本目标是传授地理知识、培养地理技能和提高地理思维能力。因此，在中学地理教学中，既可以根据课标适当地增加有关GIS 的教学内容来开阔学生的视野，又可以应用GIS 改善地理教学，拓宽学生解决问题的思路，培养学生综合运用知识的能力及其创造精神和实践能力。1、GIS 的发展简况GIS 源于 20 世纪 60 年代，加拿大测量学家R.F.Tomlinson 首先提出地理信息系统这个概念并建立了世界上第一个地理信息系统，用于自然资源的管理与规划。后来，美国哈佛大

3、学土地测量专业的一名学生J.Dangermond 在其毕业论文中设计了一个简单的GIS 系统，并在毕业后成立了ESRI 公司，促进了GIS 的发展。九十年代以后，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，地理信息系统将逐渐深入到各行各业，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。由于国外GIS 发展较早，其GIS 教育体系也相对完善：如美国、日本、澳大利亚、加拿大、英国、德国等都将GIS 专业教育提到非常重要的高度。这些国家在大学里许多相关专业，如建筑、市政工程、林业、地理、城市规划等，都增加了GIS 课程。我国GIS 从 20 世纪 80 年代初开始起步，90 年代才

4、进入快速发展阶段。中学GIS 教育更是属于刚刚起步的阶段。而实施GIS 教育不仅是落实地理学科教育的责任，也是落实教育本身赋予地理教育的任务。GIS 教育中对学生信息技术的掌握、地理研究技术的了解与应用、地理区域系统思想的建立和地理空间思维能力的培养，以及地理问题的分析与处理等多方面具有不可替代的独特功能。因此，笔者认为尝试把GIS 应用到中2 学地理教学中势在必行。2、GIS 在高中地理教学中实施的迫切性2.1 时代发展的需要20 世纪 90 年代以后，伴随计算机和网络技术的迅猛发展，地理知识的更新速度越来越快，将 GIS 引入中学地理教学中是信息时代的要求。GIS 包含的信息大且更新速度快

5、，内容丰富,能将大量的地理信息和理论结合起来加以储存,供学生查询和使用,使学生掌握最新的地理信息和知识。2.2 学科发展的需要目前地理教学使用的相关参考书部分内容有些陈旧，再加上受到客观因素的制约，不可能做到及时更新，影响了地理教学的深度和广度。使用GIS 进行地理教学，可以实现地理资料与世界的同步更新，让我们可以在最短的时间内掌握其他国家的学科发展情况。我国教育部 2003 年颁布的全日制高中地理课程标准(实验)已经把地理信息技术纳入必修的地理课程内容范围，并把它列为七大地理选修模块课程之一，并明确指出：“强调信息技术在地理学习中的应用，充分考虑信息技术对地理教学的影响，营造有利于学生形成地

6、理信息意识和能力的教学环境。”2.3 学生个体发展的需要新课标指出，教学一切为了学生的发展。作为教学主体，学生的情况存在很大差异。传统的教学方式很难关注全体学生的需要。GIS 可以为学生提供互动的教学情境，他们可以根据自己的实际情况进行相关地理内容的学习，使每个学生都有所得。3、GIS 在地理教学中的实际应用3.1 激发学生的学习兴趣辩证唯物主义认为,事物的发展是内外因共同作用的结果。外因是条件，内因起决定作用。饥饿调动了人寻食的积极性,捕猎迫出了人们快速狂奔的能力。也就是说，需求是主观能动性发挥的最根本动因。学生是学习活动的主体，激发主体的主观能动性是提高教学质量的关键。而兴趣又是学生最好的

7、老师，能够驱使学生主动地去发现问题，解决问题。如学生对高中选修四的旅游地理内容很感兴趣，希望可以通过地理课的学习了解中国乃至世界的主要旅游景点，既满足视觉享受，放松心情，又可以了解不同区域的文化特色。但是基于课时及教具的限制，学生期待的效果很难达到。当然，学生学习地理的兴趣便大大折扣。其实，旅游地理作为选修的学习，从内容的构成上充满乐趣，可以极大地调动学生学习的积极性，但拘于呈现方式，严重阻碍了学习效率的提高，往往形成低效或无效教学。GIS 的出现解决文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8

8、 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B

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15、的信息，不能满足不同人群的各种需要。但GIS 旅游地图借助计算机技术的支持，表现出高容量的特点，学生可以根据各自的需要有选择性地进行读取。一般的旅游地图以纸质形式出现，不易保存。长时间使用后，会出现折痕、破损等现象，使用年限短暂，影响学生的正常使用。GIS 旅游地图借助计算机存在，更易储存。一般的旅游地图不能及时进行信息的更新，有时会对学生产生错误的指示。GIS 旅游地图可以通过网络及时进行更正、修改，保证信息的真实性。一般的旅游地图有特定的图例，部分信息混杂在一起，增加了学生的困难。GIS 旅游地图呈现方式直观，并具查询功能，学生可以进行相关信息的查询。信息表现清晰，使用起来方便快捷，节省了

16、学生宝贵的时间。3.2 有助于学生建立空间概念地理是一门空间性强的学科，在地理的学习中，要求学生掌握主要的地理事物及空间分布，并形成空间概念。但事实上，地理课要反映的信息是极其广阔和遥远的，还有一些是不可见的。数量之大，表现之抽象，学生不可能把所有的信息都储存在大脑中。如果只是凭借教师的有限讲解，学生不可能从不同角度、不同层次地对地理事物之间的联系进行深入分析。因此，也就无法在学生大脑中呈现完整而清新的图像，不能形成牢固而深刻的记忆。因此我们在进行地理事物的空间分析时要使用地图。地图是地理的第二语言，很多信息都是以地图的形式出现。较纯粹的文字记忆，地图的记忆效果更好。GIS 具有数据输入、存储

17、，数据操作和处理，数据显示和结果输出，地图制图，地理数据库的组织与管理，空间信息查询与量算，空间分析等功能，可以用来处理具有空间特点的地理资料，帮助学生建立空间概念。尤其是GIS 的空间信息的可视化。它使学生对于在空间中的各事物的状态有一个非常直观的感受。无论是在屏幕上展示一幅可以无级缩放和信息查询的地图，还是展示一幅三维的地形模型，都使学生对现实世界空间关系的认识更为直观、具体。由GIS 显示的空间信息的可视化结果，能够帮助学生揭示空间关系、空间分布模式和空间发展趋势。如高中地理教学中要求学生理解地形对气候的影响。我们可以例证中国地形与气候之间的关系来讲述这个地理原理：把中国地形图与气候图叠

18、加，让学生先分析地形图，再分析气候图，最后把两个要素叠加起来进行比较，即什么样的地形会形成什么样的气候。学生尝试使用地形要素来解释气候的形成。比较容易的就是青藏高原由于海拔高形成特殊的高寒气候。如果时间允许，我文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8

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25、HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C104 们还可以让学生来谈谈美国地形对其气候的影响，即学即用，实现地理知识的迁移，加深学生关于地形对气候影响的理解。3.3 有助于学生提高解决问题的能力受传统教育教学思维模式的影响，目前绝大部分中学地理教师仍停留在课堂讲述为主的教学模式上，学生也只能依照教材，巩固所学知识，制约了学生与教师双方的思维，对地理的学科教育价值实现产生了一定的阻碍，而且也有悖于新课程的教育观念，即“整合教学与课程”、“强调互动的教学”、“构建充满生命力的课堂教学运行体系”等。地理课堂教

26、学也存在不少问题。如：教师向学生提问多，而引导学生主动发问少，轻视甚至抑制学生发现问题、主动提问的意识和热情；提出“知识训练”型的问题多，而思维性、启发性的问题少，量多质差的“满堂问”几乎成为变相的“满堂灌”。学生的自主探究、发现、创新的意识得不到应有的发展，情感、意志、精神境界等得不到应有的塑造和升华。也许学生虽能攻克试卷上的一道难题，而面对真实生活中的难题时却不知所措，面向未来纷繁复杂的大千世界将更是茫然。爱因斯坦说过：“提出一个问题远比解决一个问题重要。”新课程理念要求教师应该是学生学习的促进者，是教学教育的研究者，课程建设者和开发者，是社会型的开放的教师。将 GIS 引入中学地理教学是

27、中学地理课程改革的有力工具。因为GIS 既是教师的教学工具也是学生的学习工具，教师和学生面对的课程将不再是简单的教科书，教师、学生、教材将成为统一体，成为课程的有机组成部分。GIS 在教师、学生和教材之间，将充当着桥梁和纽带的角色。在学习过程中师生互动，信息多向流动。如我们在学生学习某些地理概念或原理时，只提供他们一些事实(事例)和问题，让学生自己阅读材料，或让学生自己从学习生活和社会生活中选择和确定专题，独立探究，自行去发现问题、分析问题和解决问题，从而获得知识并培养发明创造能力的一种方法。在地理教学过程中，我们不要把现成的东西交给学生，而应在概念领域内，充分利用新奇、怀疑、困难、矛盾等引起

28、学生的思维冲突，促使学生自己动脑，去发现探索，对所发现问题和探索的结论由学生自己去做。首先，我们根据学生的水平，确定探究型地理教学课题的探究类型。课题研究以认识客观世界和人自身的某一问题为主要目的，具体包括社会调查、科学实验和文献研究等。项目活动类主要是设计以解决一个比较复杂的操作问题为主要目的，如模拟设计某一条地铁线路的活动等。其次，指导学生设计研究方案。研究方案主要包括研究的具体步骤和计划。这是整个研究性学习的关键。我们可以根据学生掌握GIS 技术的实际情况，结合预先课题或项目，引导学生逐步建立和修正实施方案，从而达到方案可行性之目的。其三，在实施过程中，我们协助解决遇到的难题。最后，开展

29、研究性学习结题和展示成果。结题结果可能有不同情况，我们应引导学生对相文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7

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35、码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C105

36、关 GIS 探究型学习进行经验总结。3.4 有助于学生实现个性发展新课改指出，要关注学生的需求。既要实现学生的全体发展，又要实现学生的个性发展。GIS 可以提供界面友好、形象直观的交互式学习环境。GIS 制作的多媒体电子地图不但画面清晰、色彩谐调，而且加上视频和声音的配合，具有较强的感染力和较强的人机交互性。学生通过操作GIS 地图进行自主学习，可以改变课程教材只是为教师讲授提供蓝本，学生被动接受知识的局面，实现信息技术和地理课程内容的整合，有利于学生主动学习，学生可以根据自己的需求有选择地进行学习，进行个性学习，建立属于自己的地理知识框架。GIS可以实现人机互助，个别指导，有利于师生之间、学

37、生与学生之间的合作交流。从认识主义来说，合作学习可以促进学习的意义建构，促进学生高水平的地理思维和学习活动。理由如下：一是学习者之间的交流、争议、意见综合等有助于学习者建构起新的、更深层次的对地理事物的理解；二是在合作学习中，学习者的想法、解决问题的思路都被明了化、外显化了，学习者可以更好地对自己的理解和思维过程实施监控。行为主义的观点则认为，学生看到同伴们的成功，会提高他们自身的自我效能感。4、GIS 在高中地理教学实施中存在的问题4.1 师资不够GIS 发展至今，虽然有很多成熟的软件供教师使用，但这些软件大多功能庞杂且操作复杂，熟悉和掌握这些软件需要一定的时间和相关的计算机基础。这对于一般

38、的地理专职教师来说有些困难。GIS 需要学校花费资金购买，地理教师学习和掌握又存在困难，这无疑会对GIS 在地理教学的应用制造障碍。因此，亟待操作相对简单的软件出现，来摆脱目前的困境。4.2 教学需要的适度性GIS 教学要根据实际教学环境采取分层次、分地区、分级别的有区别对待。可以分为基础教学、拓展性教学、研究性教学等几个层次进行。在教学方式上，要注意直观，加强传统教学方式与多媒体教学、参观、实习等教学模式的结合；在拓展性和研究性层次上，要加强学生的实践能力、基本操作技能、系统设计能力的培养。4.3GIS 教材的适用性编制适合我国国情与学生特点的GIS 教材，在教材中提供配套的练习，并建设相关

39、网站。学生使用起来既实用又方便。通过教材的重视程度加强社会对GIS 在地理教学中使用的关注，与世界接轨，缩小我们与发达国家之间的差距。文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 H

40、Z10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7

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43、7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4I7 HZ10V8P1E9B8 ZX5H8B4X10C10文档编码:CE7H3Q4Q4

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