隨著人類步入信息社會,地理學(xué)與計算機科學(xué),航天技術(shù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)結(jié)合,孵化出地理學(xué)的一門新型技術(shù)地理信息系統(tǒng)( GIS) 。GIS 的出現(xiàn)使古老的地理學(xué)煥發(fā)出勃勃生機,標(biāo)志地理學(xué)步入了新時代。當(dāng)人類社會面對大量日益紛雜、棘手的資源、環(huán)境、人口以及社會等問題時,GIS 技術(shù)為人類渡過這些難關(guān)提供一定的解決方案。
因此,對GIS 這一新型技術(shù)的普及與宣傳應(yīng)該是我國中學(xué)地理教育的迫切任務(wù)。我國教育部2003 年制訂的《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(實驗) 》已對此提出了明確要求。
1 GIS 教學(xué)的問題情境
高中階段是學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力提高的重要階段,GIS 提供了一種分析解決地理問題的環(huán)境,使學(xué)生在教師的指導(dǎo)下,可自主地利用GIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析、表達(dá)、獲得地理知識。顯而易見, GIS 技術(shù)的運用可以使以學(xué)生為主體的教學(xué)模式得到充分的體現(xiàn)。
現(xiàn)代地理信息技術(shù)對于大多數(shù)高中學(xué)生來說非常陌生,在上課初始激發(fā)學(xué)習(xí)興趣很重要。所以入課時我設(shè)計了一個個場景,如"一個監(jiān)察員在日常巡查時發(fā)現(xiàn)某段河堤出現(xiàn)了險情,他該怎么辦?" "一個森林監(jiān)察員在日常巡查中發(fā)現(xiàn)某一區(qū)域出現(xiàn)了火情,他該怎么辦?" 通過提問先讓學(xué)生思考,各抒己見,然后在對學(xué)生的回答加以肯定的同時,指出:如果有現(xiàn)代地理信息技術(shù),對河堤險情,森林火災(zāi)等就會有更高效的解決方案,這樣設(shè)置懸念,有助于學(xué)生帶著問題開始新知識的學(xué)習(xí)。
2 GIS 與地理教學(xué)設(shè)計
利用GIS 進(jìn)行地理教學(xué)設(shè)計的關(guān)鍵內(nèi)容包括:課程內(nèi)容的確定,地理數(shù)據(jù)的收集,相關(guān)數(shù)據(jù)庫的建立,GIS 分析功能的運用,分析結(jié)果的地圖可視化和圖表表達(dá)等。
課程內(nèi)容是教學(xué)設(shè)計的核心,它規(guī)定了需要解決的問題。
教學(xué)內(nèi)容規(guī)定了所需要的地理數(shù)據(jù),一般需要收集的數(shù)據(jù)包括地圖數(shù)據(jù)和主題數(shù)據(jù)兩部分。地圖數(shù)據(jù)是GIS 的基礎(chǔ)空間數(shù)據(jù),例如高中人口地理教學(xué)中的世界地圖,中國地圖,蘭州市地圖;主題數(shù)據(jù)是與具體教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的數(shù)據(jù),如人口數(shù)據(jù)。此外,還需要收集其它一些有助于深入分析的一系列相關(guān)數(shù)據(jù),大量的人口,社會經(jīng)濟等數(shù)據(jù)和數(shù)字地圖的數(shù)據(jù)可通過網(wǎng)絡(luò)獲取。
為了用GIS 進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,必需對所收集的數(shù)據(jù)建立數(shù)據(jù)庫,然后,利用GIS 的數(shù)據(jù)分析功能研究地理問題。GIS 軟件提供的分析功能包括查詢分析、疊加分析、緩沖分析等。其中查詢分析就是GIS回答問題的操作,例如GIS 能夠迅速地告訴我們世界上人最多的國家在哪里,世界上人口數(shù)量超過1億的國家分布等。疊加分析是一種多因素的空間關(guān)系的分析操作,將不同要素特征的圖層疊加,可分析地理要空間的影響關(guān)系,例如將人口密度分布與地形疊加即可觀察自然條件對人口分布的影響。緩沖區(qū)分析是地理現(xiàn)象或事件等影響范圍的分析操作,例如確定水源地10km 范圍的保護(hù)區(qū),分析長江干流兩岸40km 范圍內(nèi)的人口總量等都屬于緩沖分析。
GIS 的分析結(jié)果最終需要通過地圖可視化表達(dá)并可附以統(tǒng)計圖表等�？梢暬谋磉_(dá)方式使得我們可以清楚地觀察到地理現(xiàn)象的分布,空間的聯(lián)系等,從中歸納總結(jié)最后形成結(jié)論。
3 GIS 在教學(xué)中的實際應(yīng)用
以GIS 技術(shù)為基礎(chǔ)的教學(xué)方式能夠激發(fā)學(xué)生探究問題的興趣,全方位地調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。然而,需要指出的是利用GIS 進(jìn)行教學(xué)活動,對教師和學(xué)生都提出了較高的要求,它需要教師和學(xué)生具備一定的GIS 的操作能力。
為了克服教學(xué)中的學(xué)生GIS 技能不足的困難,我們適當(dāng)變動上述教學(xué)流程,將教學(xué)過程分為教師講授和學(xué)生自主學(xué)習(xí)兩個階段。
在教師講授階段,采用多媒體教學(xué)的方式組織教學(xué)內(nèi)容,如高中階段所使用的各種人口分布圖和統(tǒng)計圖表由Map Info 軟件產(chǎn)生。首先用世界人口增長曲線反映人口的增長趨勢,通過世界人口的分布圖讓學(xué)生了解世界人口分布的總體特征,在世界人口的分布圖上讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)人口分布高度密集地和稀疏地區(qū)。一個問題就此自然產(chǎn)生,是什么原因引起了世界人口分布的巨大差異? 中國作為世界上人口最多的國家,中國人口的分布有什么特征?
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