新課標(biāo)下高中地理課堂教學(xué)中GIS技術(shù)應(yīng)用分析研究 教育教學(xué)專業(yè)

1、新課標(biāo)下高中地理課堂教學(xué)中GIS技術(shù)應(yīng)用分析摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展，素質(zhì)教育改革已經(jīng)成為現(xiàn)代教育的代名詞。2017版高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)較之前版本的創(chuàng)新及可取之處主要體現(xiàn)在以下四點(diǎn)，分別是凝練了學(xué)科核心素養(yǎng)、更新了教學(xué)內(nèi)容、研制了學(xué)業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、增強(qiáng)了指導(dǎo)性。本文主要介紹了新課標(biāo)下高中地理課堂教學(xué)中GIS技術(shù)應(yīng)用分析，開始介紹了GIS技術(shù)應(yīng)用于高中地理教學(xué)的背景、意義和國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，然后介紹了新課標(biāo)內(nèi)容、特點(diǎn)及GIS技術(shù)對新課標(biāo)要求的地理核心素養(yǎng)養(yǎng)成的作用意義。然后提取GIS技術(shù)中可以應(yīng)用在高中地理教學(xué)中的教學(xué)功能，并通過制作中國各市面積、人口、經(jīng)濟(jì)圖，2011年降水量專題圖，學(xué)校選址分析，爆炸影響

2、分析等這幾個(gè)案例，具體探討了新課標(biāo)下高中地理課堂教學(xué)中GIS技術(shù)應(yīng)用，并且對GIS技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用時(shí)所存在的問題進(jìn)行分析，提出了對應(yīng)的改善措施。從而使得GIS技術(shù)不僅提高地理教學(xué)的質(zhì)量，而且?guī)椭鷮W(xué)生提升他們的地理素養(yǎng)關(guān)鍵字：地理教學(xué)；GIS；地理核心素養(yǎng)；教學(xué)案例 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc481442204 1 概述1.1 研究背景及意義隨著時(shí)代的發(fā)展，素質(zhì)教育改革逐漸深入，2003實(shí)驗(yàn)版高中課程標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)了十余年來普通高中課程改革實(shí)踐，堅(jiān)持了正確的改革方向和先進(jìn)的教育理念。但是，面對經(jīng)濟(jì)、科技的迅猛發(fā)展和社會生活的深刻變化，面對新時(shí)代社會主要矛

3、盾的轉(zhuǎn)化，面對提高全體國民素質(zhì)和人才培養(yǎng)質(zhì)量的新要求，面對我國高中階段教育基本普及的新形勢，普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)稿還有一些不適應(yīng)和亟待改進(jìn)之處。2017版高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)深入總結(jié)21世紀(jì)以來我國普通高中課程改革的寶貴經(jīng)驗(yàn)，充分借鑒國際課程改革的優(yōu)秀成果，努力將普通高中課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)修訂成既符合我國實(shí)際情況，又具有國際視野的綱領(lǐng)性教學(xué)文件，構(gòu)建具有中國特色的普通高中課程體系對于地理這門學(xué)科，無論是老師還是學(xué)生，提高地理素養(yǎng)是極其重要的。運(yùn)用GIS手段輔助中學(xué)地理教學(xué)，可以提高學(xué)生的地理核心素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生分析、解決實(shí)際問題的能力，從這個(gè)意義上講，幫助學(xué)生掌握GIS技術(shù)，對他們未來適應(yīng)社會、

4、增強(qiáng)生存能力等都有十分重要的意義。本文將在遵照新地理課程標(biāo)準(zhǔn)和新地理教材的要求，結(jié)合高中地理教學(xué)實(shí)際情況和GIS軟件技術(shù)的特點(diǎn)，應(yīng)用具體實(shí)例來探討GIS技術(shù)應(yīng)用在高中地理教學(xué)中的優(yōu)勢和特色，為豐富課堂教學(xué)，提升學(xué)生的地理核心素養(yǎng)（包括可持續(xù)發(fā)展、區(qū)域認(rèn)知、綜合思維以及地理實(shí)踐能力），更加有效提高教學(xué)質(zhì)量服務(wù)1.2 HYPERLINK l _Toc481442205 GIS的發(fā)展歷程GIS即地理信息系統(tǒng)，是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對現(xiàn)實(shí)世界(資源與環(huán)境)各類空間數(shù)據(jù)及描述這些空間數(shù)據(jù)特性的屬性進(jìn)行采集、儲存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)，它作為集計(jì)算機(jī)科學(xué)、地理學(xué)、測繪遙感學(xué)、環(huán)境

5、科學(xué)、城市科學(xué)、空間科學(xué)、信息科學(xué)和管理科學(xué)為一體的新興邊緣學(xué)科而迅速地興起和發(fā)展起來1 19世紀(jì)以來普遍應(yīng)用的地圖和專題圖就是一種模擬式的地理信息系統(tǒng)。到19世紀(jì)50年代，隨著電子計(jì)算機(jī)科學(xué)的崛起和它在航空攝影測量學(xué)與地圖制圖學(xué)中的應(yīng)用，使人們開始用電子計(jì)算機(jī)來收集、存貯、處理各種與空間和地理分布有關(guān)的圖形和有屬性的數(shù)據(jù)，并通過計(jì)算機(jī)對數(shù)據(jù)的分析來直接為管理和決策服務(wù)，這才促使了現(xiàn)代意義上的地理信息系統(tǒng)的問世。1956年，奧地利測繪部門首次利用電子計(jì)算機(jī)建立了地籍?dāng)?shù)據(jù)庫，隨后各國開始發(fā)展土地信息系統(tǒng)(LIS)用于地籍管理。1963年，加拿大測量學(xué)家R.F.Tomlinson首次提出了地理信息

6、這一術(shù)語2。進(jìn)入19世紀(jì)70年代以后，隨著計(jì)算機(jī)硬件和軟件技術(shù)的快速發(fā)展，促使GIS朝著滿足人們生活的方向前進(jìn)。80年代，計(jì)算機(jī)行業(yè)推出了的圖形工作站和PC機(jī)等性能價(jià)格的提升，為GIS的普及和推廣應(yīng)用提供了硬件基礎(chǔ)GIS正朝著一個(gè)可操作的、開放的、擴(kuò)張的、網(wǎng)絡(luò)化、信息化的全球GIS發(fā)展。計(jì)算機(jī)科學(xué)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展給地理信息系統(tǒng)的發(fā)展提供了先進(jìn)的工具和手段，許多計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的新技術(shù)，如面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、VR技術(shù)、圖像處理和人工智能技術(shù)等都可直接應(yīng)用到GIS中3 HYPERLINK l _Toc481442206 1.3 國內(nèi)外GIS地理教學(xué)研究現(xiàn)狀1.3.1 國外GIS地理教學(xué)

7、研究現(xiàn)狀在美國，早在1992年，Robert Tinker發(fā)表了地理信息在中小學(xué)教育中應(yīng)用的研究成果Mapware：Educational applications of geographic information systems，這是GIS與K一12教育(Kindergarten 12，國際上對基礎(chǔ)教育的統(tǒng)稱)的第一次整合嘗試4。19961998年國家地理教育實(shí)施計(jì)劃，主持了如下兩個(gè)課題：一是為學(xué)校開發(fā)GIS業(yè)務(wù)手冊，其最終成果為學(xué)校中的GIS；二是開設(shè)全國GIS應(yīng)用的專題講習(xí)班，提升地理教師使用GIS的技能5。 2005年7月Google發(fā)行的Google Earth，其采用3D(三維)

8、地圖定位技術(shù)，通過結(jié)合本地搜索功能和衛(wèi)星圖像，可以從任何角度觀看全世界的地圖，可以對地圖進(jìn)行隨意縮放并且具有各種分辨率的地理信息6。美國國家地理科學(xué)委員會在2006年發(fā)表的Learning to Think Spatially-GIS as a Support System in the K-12 Curriculum中強(qiáng)調(diào)了在現(xiàn)代信息社會用GIS作為輔助手段培養(yǎng)學(xué)生空間素養(yǎng)的重要性。到如今，學(xué)生通過動手操作GIS軟件，學(xué)會如何搜集數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)庫，以及如何運(yùn)用數(shù)據(jù)去進(jìn)行相關(guān)分析，從而更好地將所學(xué)知識與自己的生活實(shí)際聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值1.3.2 國內(nèi)GIS地理教學(xué)研究現(xiàn)狀我國大陸的GIS基

9、礎(chǔ)教育起步較晚，最早出現(xiàn)于我國臺灣地區(qū)。1995 年以后，學(xué)者們陸續(xù)開始探究GIS在中小學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用。2000年ESRI公司將K-12計(jì)劃引入我國，北京、上海、成都、南京等地均有中學(xué)加入這一計(jì)劃當(dāng)中。2003年，大陸地區(qū)第一次將GIS引入普通高中地理課，許多相關(guān)的專家對此作出了深入的研究。東北師范大學(xué)李廣江的研究主要是如何將GIS引入到中學(xué)地理教學(xué)中去，他從四個(gè)方面來引入，即教學(xué)觀念、教學(xué)手段、教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)組織形式7。從2008年龍海麗、唐湘玲所寫的論文GIS在中學(xué)地圖教學(xué)中的應(yīng)用中可以看出，將GIS引入地圖教學(xué)比傳統(tǒng)地圖教學(xué)更具優(yōu)勢：將GIS引入中學(xué)課堂教學(xué)，有助于優(yōu)化課堂教學(xué)過程，增加

10、課堂教學(xué)容量，提高課堂教學(xué)效率，提高課堂教學(xué)質(zhì)量。另外，還有助于教師清晰地展現(xiàn)地圖空間思維的認(rèn)知過程，促使學(xué)生對地理事物之間的關(guān)系認(rèn)識得更加直觀、詳細(xì)。GIS技術(shù)在地理教育中的運(yùn)用有利于培養(yǎng)學(xué)生地理素養(yǎng)8。2009年華東師范大學(xué)的馬旭丹通過研究可將GIS研究性學(xué)習(xí)分為四種教學(xué)模式：GIS地理觀察與實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式；GIS地理建模教學(xué)模式；GIS地理社會調(diào)查教學(xué)模式；GIS野外考察教學(xué)模式9。2012年四川師范大學(xué)牟琳在地理信息系統(tǒng)在高中地理合作學(xué)習(xí)中的實(shí)踐與探究一文中提出將地理信息系統(tǒng)應(yīng)用到高中地理合作學(xué)習(xí)教學(xué)中，有助于提高學(xué)生學(xué)習(xí)地理知識的興趣，豐富學(xué)生的地理學(xué)習(xí)體驗(yàn)，還能提高學(xué)生的動手操作能力

11、，掌握地理學(xué)習(xí)技能，學(xué)會與人溝通等，全面提升綜合素質(zhì)10。2017年林娜在GIS技術(shù)在中學(xué)生地理空間素養(yǎng)培育中的應(yīng)用研究一文中結(jié)合新課標(biāo)的要求歸納出中學(xué)生在現(xiàn)今社會應(yīng)具備的地理空間素養(yǎng)要素，提出通過GIS技術(shù)培養(yǎng)中學(xué)生地理空間素養(yǎng)的方法，并通過教學(xué)實(shí)驗(yàn)對所提方法進(jìn)行驗(yàn)證11綜上所述，我國GIS發(fā)展起步晚但發(fā)展速度快，GIS作為課程內(nèi)容被納入到了新課程標(biāo)準(zhǔn)中，目前國內(nèi)大多數(shù)相關(guān)研究中的理論多于實(shí)踐，且相關(guān)研究和具體操作專業(yè)性較強(qiáng)，就全國目前大多數(shù)中學(xué)的硬件設(shè)施和師資狀況來看，很難實(shí)現(xiàn)推廣應(yīng)用。且缺乏相對應(yīng)的規(guī)范化教學(xué)流程和典型案例對GIS的教育功能進(jìn)行概括和提煉，適合采用GIS進(jìn)行教學(xué)的內(nèi)容也缺

12、乏詳細(xì)分類本文主要介紹了新課標(biāo)下高中地理課堂教學(xué)中GIS技術(shù)應(yīng)用分析，通過提取GIS技術(shù)中可以應(yīng)用在高中地理教學(xué)中的教學(xué)實(shí)例。如：制作中國各市人口、面積、經(jīng)濟(jì)圖，降水量專題地圖，學(xué)校選址，三維爆炸分析圖等幾個(gè)案例，具體探討了新課標(biāo)下高中地理課堂教學(xué)中GIS技術(shù)應(yīng)用2 地理新課標(biāo)下GIS功能應(yīng)用2.1 新課標(biāo)內(nèi)容之地理核心素養(yǎng) 在普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版)中，關(guān)于基本理念的闡述均體現(xiàn)了地理核心素養(yǎng)的內(nèi)容，以地理核心素養(yǎng)為主導(dǎo)進(jìn)行地理課程設(shè)置，以培養(yǎng)學(xué)生地理核心素養(yǎng)為目的，同時(shí)學(xué)習(xí)方式的使用和學(xué)習(xí)評價(jià)體系建立也都是圍繞地理核心素養(yǎng)來進(jìn)行。新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)自主、合作、探究式學(xué)習(xí)方式基礎(chǔ)之上，需要更

13、科學(xué)地進(jìn)行地理教學(xué)過程設(shè)計(jì)，需要開展更豐富多樣的地理實(shí)踐活動，利用已具備的地理信息技術(shù)，營造直觀、生動的地理教學(xué)環(huán)境。此外，新課標(biāo)指出需要從學(xué)生的認(rèn)知水平、價(jià)值判斷能力、思維能力、實(shí)踐能力等水平來全面反映學(xué)生的地理核心素養(yǎng)的發(fā)展?fàn)顩r12。雖然對地理核心素養(yǎng)的解釋眾說紛紜，但不難看都體現(xiàn)出了一些共同的思想，地理素養(yǎng)是個(gè)人能夠從地理學(xué)的角度來觀察事物且運(yùn)用地理學(xué)的技能來解決問題的內(nèi)在涵養(yǎng)，而地理核心素養(yǎng)是學(xué)生借助地理學(xué)習(xí)過程中形成的解決實(shí)際問題所需要的最有用的地理知識、最關(guān)鍵的地理能力、最需要滿足終身發(fā)展所必備的地理思維。地理核心素養(yǎng)主要由以下幾方面組成：2.2.1 區(qū)域認(rèn)知個(gè)體出于實(shí)踐和發(fā)展的需

14、要，根據(jù)一定的指標(biāo)和方法將地球表層劃分為不同尺度、不同功能、不同類型的區(qū)域進(jìn)行認(rèn)識。個(gè)體通過分析區(qū)域的整體性和差異性，把握地理要素的相互作用機(jī)理，探討區(qū)域之間的聯(lián)系，評價(jià)區(qū)域開發(fā)的條件與方式，促進(jìn)區(qū)域的發(fā)展。因此，認(rèn)識和理解區(qū)域、評價(jià)和規(guī)劃區(qū)域、促進(jìn)區(qū)域的交流和發(fā)展是學(xué)生未來參與社會生活，體現(xiàn)個(gè)體存在價(jià)值的基本認(rèn)知需要132.2.2 綜合思維綜合思維是地理學(xué)的基本思維方式。地理學(xué)研究對象復(fù)雜多變，自然、人文和社會要素相互聯(lián)系、相互影響。在不同的區(qū)域范圍內(nèi)各要素有不同的組合，而且地理事物又處于不斷變化之中。因此，在綜合思維的培養(yǎng)過程中，地理學(xué)不僅研究地球表面各要素的統(tǒng)一，也要考慮各要素之間的變化

15、和發(fā)展2.2.3 地理實(shí)踐地理實(shí)踐不僅是傳統(tǒng)意義上課堂外的地理觀測、地理調(diào)查，也包括課堂內(nèi)的教具制作、問題討論、繪制地圖、地理實(shí)驗(yàn)，是學(xué)生實(shí)踐能力的綜合表現(xiàn)。學(xué)生具備地理實(shí)踐能力，有助于應(yīng)用地理知識和方法、鍛煉環(huán)境適應(yīng)能力、培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力及樹立自信心、責(zé)任感、團(tuán)結(jié)協(xié)作等品質(zhì)2.2.4人地觀念人地關(guān)系即人類活動與地理環(huán)境的關(guān)系，是地理教育最核心的觀點(diǎn)。人地觀念直接反映人類對地理環(huán)境的觀念和導(dǎo)向。在分析和解決各種地理問題時(shí)，正確的人地觀念是解決地理問題的有效途徑，才能實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧相處四個(gè)核心素養(yǎng)之間關(guān)系緊密。人地協(xié)調(diào)觀是地理課程內(nèi)容蘊(yùn)含的最為核心的價(jià)值觀，它包含正確的人口觀、資源觀

16、、環(huán)境觀和發(fā)展觀等。綜合性和區(qū)域性是地理學(xué)的兩大突出特點(diǎn)，由此形成的綜合思維和區(qū)域認(rèn)知，是學(xué)生應(yīng)具備的分析和理解地理過程、地理規(guī)律、人地關(guān)系系統(tǒng)等重要的思維品質(zhì)和能力。地理課程具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，在實(shí)踐活動中運(yùn)用綜合思維和區(qū)域認(rèn)知，是學(xué)生感悟、體驗(yàn)現(xiàn)實(shí)世界中人地關(guān)系的重要途徑2.2 GIS應(yīng)用于地理教學(xué)的相關(guān)功能 地理信息系統(tǒng)的基本功能主要有五個(gè)方面：第一，數(shù)據(jù)采集與編輯功能：包括圖形數(shù)據(jù)采集與編輯和屬性數(shù)據(jù)編輯與分析。第二，地理數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的基本功：，包括數(shù)據(jù)庫定義、數(shù)據(jù)庫的建立與維護(hù)等。第三，制圖功能：根據(jù)GIS的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及繪圖儀的類型，用戶可獲得 HYPERLINK /s?wd=%E7%

17、9F%A2%E9%87%8F%E5%9C%B0%E5%9B%BE&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1YdPyf4nhD4nWw9nvnduyn10ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3En1cvrHmvnHT4n1D4rHb3rjfd t /question/_blank 矢量地圖或 HYPERLINK /s?wd=%E6%A0%85%E6%A0%BC%E5%9C%B0%E5%9B%

18、BE&tn=44039180_cpr&fenlei=mv6quAkxTZn0IZRqIHckPjm4nH00T1YdPyf4nhD4nWw9nvnduyn10ZwV5Hcvrjm3rH6sPfKWUMw85HfYnjn4nH6sgvPsT6KdThsqpZwYTjCEQLGCpyw9Uz4Bmy-bIi4WUvYETgN-TLwGUv3En1cvrHmvnHT4n1D4rHb3rjfd t /question/_blank 柵格地圖。第四，空間查詢與空間分析功能：包括拓?fù)淇臻g查詢、緩沖區(qū)分析、疊置分析、空間集合分析、地學(xué)分析。第五，地形分析功能：包括數(shù)字高程模型的建立、地形分析，在地理教學(xué)中主

19、要運(yùn)用GIS以下功能2.2.1 空間可視化功能可視化就是將客觀現(xiàn)實(shí)構(gòu)成人腦意象的方法和過程，或?qū)Σ豢芍苯硬煊X的某種東西的直觀表示。在地理課堂教學(xué)中，老師可以運(yùn)用GIS技術(shù)的可視化功能，降地學(xué)信息轉(zhuǎn)化成圖形符號、圖形、圖像并結(jié)合文字、圖表、表格、視頻的可視化形式在屏幕上顯示出來。使得形象的語言變得更加直觀，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情。還可以通過讓學(xué)生自己操作，比如放大地圖查看局部地區(qū)的細(xì)節(jié)，縮小地圖查看整體的布局和效果等 HYPERLINK l _Toc481442209 2.2.2 電子制圖功能電子地圖是各種環(huán)境的圖形表達(dá)，是傳遞信息的載體。電子地圖在很多領(lǐng)域里得以應(yīng)用，在這里僅簡單談?wù)勊诘乩斫虒W(xué)中

20、的應(yīng)用方面。學(xué)生通過用GIS軟件制作專題地圖，可以鍛煉其動手操作能力、解決問題的能力。此外，運(yùn)用專題地圖進(jìn)行教學(xué)，可以增強(qiáng)教學(xué)內(nèi)容的直觀性、一目了然，縮減了上課所需要時(shí)間，且提高了效率。凸顯了信息技術(shù)在新課程中應(yīng)用的優(yōu)越性2.2.3 空間分析功能作為GIS核心功能之一的空間分析功能是地理信息系統(tǒng)與其它一般信息系統(tǒng)的主要區(qū)別。GIS的空間分析功能主要包括：空間查詢分析，緩沖區(qū)分析，疊置分析，數(shù)字地形分析以及網(wǎng)絡(luò)分析等。地圖是地理學(xué)的第二種語言，利用GIS的空間分析功能，使傳統(tǒng)單一的“死”地圖變?yōu)槎鄻拥摹盎睢钡貓D，對不同的地圖信息進(jìn)行處理，不但可以激發(fā)學(xué)生的活力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的能力；而

21、且還可以活躍課堂氣氛，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，讓他們積極的參與到學(xué)習(xí)中來?，F(xiàn)主要將地理信息系統(tǒng)空間分析功能中的疊置分析、緩沖區(qū)分析、數(shù)字地形分析應(yīng)用于高中地理課堂教學(xué)2.2.4 虛擬現(xiàn)實(shí)功能基于三維GIS技術(shù)的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，也就是VRGIS技術(shù)，隨著GIS應(yīng)用的深入,人們越來越多地要求從真三維空間來處理問題。VRGIS是GIS技術(shù)、可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)結(jié)合而形成的新一代虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)。該系統(tǒng)在提供較強(qiáng)的多維數(shù)據(jù)建模能力和多維空間數(shù)據(jù)管理能力的同時(shí)，更能支持復(fù)雜虛擬圖形空間的生成和支持用戶采用多種交互設(shè)備與圖形空間進(jìn)行交互。在地理教學(xué)中，運(yùn)用VRGIS技術(shù)建立場景，具有很強(qiáng)的真實(shí)感，有利于學(xué)生掌握

22、知識，提升學(xué)生課堂學(xué)習(xí)興趣，從而提高教學(xué)質(zhì)量 HYPERLINK l _Toc481442211 3 GIS技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的案例設(shè)計(jì) 通過以上內(nèi)容，我們了解了GIS的空間可視化、電子制圖、空間分析、虛擬現(xiàn)實(shí)等功能，有利于培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)、空間思維能力、動手操作能力等。此外，還可以幫助教師完成教學(xué)任務(wù)，提高教學(xué)質(zhì)量。高中地理新課程中強(qiáng)調(diào)與實(shí)際相結(jié)合，重在理論聯(lián)系實(shí)際，運(yùn)用所學(xué)知識解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題。本章內(nèi)容根據(jù)地理新課標(biāo)中地理核心素養(yǎng)的要求，運(yùn)用實(shí)例的形式探討如何將強(qiáng)大的功能直接應(yīng)用于地理課堂教學(xué)或輔助地理課堂教學(xué)4.1 案例設(shè)計(jì)一 人口變化與經(jīng)濟(jì)的關(guān)系中學(xué)階段學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)少，因而，

23、在學(xué)習(xí)人文地理部分內(nèi)容時(shí)存在困難。在講解我國面積、經(jīng)濟(jì)、人口與自然地理?xiàng)l件間的關(guān)系等問題時(shí)，會遇到需要同時(shí)利用多種地圖和資料講解該知識點(diǎn)的情況。當(dāng)需要同時(shí)向?qū)W生展示中國行政區(qū)劃圖、經(jīng)濟(jì)情況分布圖、人口分布圖、中國各省地圖、各地經(jīng)濟(jì)情況統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等等資料，既耗時(shí)耗力，又難以將這些數(shù)據(jù)整合在一起讓學(xué)生同時(shí)理解和接受。遇到這種情況，如果利用GIS的空間數(shù)據(jù)采集與編輯及可視化表達(dá)等功能，就可以將如此龐大的信息疊加在一起，根據(jù)需要顯示相應(yīng)的結(jié)果圖，更好的理解該知識點(diǎn)。本案例選擇的是普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（人教版）必修2的第一章人口的變化，備課所需GIS數(shù)據(jù)有：“中國各市地圖”圖層、“國家”圖層、“

24、九段線”圖層。A.導(dǎo)入數(shù)據(jù)，認(rèn)識中國輪廓打開ArcMap軟件將中國地圖添加進(jìn)去，需要CHN-adm2中國各市面文件、九段線、國家等（主要文件）。如圖1圖1 中國地圖B.人口的分布導(dǎo)入各市站點(diǎn)與其面積、人口、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)。然后設(shè)置，得到圖2由圖可以看出，根據(jù)顏色的深淺可以看出人口分布情況，顏色深的部分表示人口更多，更密集。從整體上來看，下圖中國東部人口分布密集，西北地區(qū)人口分布稀疏。從局部聚焦，顏色越深的地區(qū)人口越密集，其中北京、天津、重慶、臺灣等地區(qū)人口密度大圖2 中國各市人口分布情況圖C.經(jīng)濟(jì)專題地圖制作設(shè)置經(jīng)濟(jì)分布情況，如下圖所示。得到圖3，根據(jù)點(diǎn)的密度可以看出經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。點(diǎn)越密集的地方表

25、示GDP越高，由圖可以看出北京、天津、廣州、上海等地GDP很高圖3 中國各市GDP分布情況圖D.整飾地圖并出圖為了試圖更加美觀，我們可以給Dataframe設(shè)置一個(gè)投影坐標(biāo)系。由于我們要做的是中國全國的降水量分布，我們使用等面積的Albers投影。然后，導(dǎo)入國家，九段線等數(shù)據(jù)，設(shè)置經(jīng)緯線，添加圖例、圖名、指北針等等。最終得到圖5圖5中國各市人口、面積、GDP專題地圖我們先從整體掃描，從圖中顏色的深淺可以看出：中國東部人口分布密集，各市的人口數(shù)量大部分都超過了314萬，重慶市的人口達(dá)到了2800萬。而西北地區(qū)人口數(shù)量均少于314萬，有的市甚至少于86萬。從圖中點(diǎn)的密集度可以看出：北京、上海、廣州

26、、深圳等地點(diǎn)越密集度高，說明這些地方GDP很高。此外，圖中點(diǎn)的密集度高的地方往往人口密集，說明各城市GDP和該市的人口存在一定的正比。通過利用GIS的空間數(shù)據(jù)采集與編輯及可視化表達(dá)等功能，將龐大的人口、經(jīng)濟(jì)等信息疊加在一起，根據(jù)需要顯示相應(yīng)的結(jié)果圖，幫助學(xué)生更好的理解該知識點(diǎn)。4.2 案例設(shè)計(jì)二我國降水的空間分布 據(jù)調(diào)查我國初中高中地理教材中都含有降水量分布的內(nèi)容。其中七年級地理上冊中第三章是關(guān)于降水量及其分布的，世界的氣溫和降水也是中考地理中的一個(gè)考點(diǎn)。新課標(biāo)高中地理中也有關(guān)于我國降水的空間分布的專題。本文通過使用Arcmap軟件對站點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行緩沖區(qū)分析和泰森多邊形分析來確定每個(gè)站點(diǎn)收集降水

27、量的范圍，制作關(guān)于我國2011年的年降水量分布的專題地圖。此專題的教學(xué)目標(biāo)是使學(xué)生初步掌握如何制作專題地圖的底圖、了解并掌握我國各個(gè)省市自治區(qū)在地圖上的分布情況、了解我國2011年降水量的分布情況。從而提升學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知和地理實(shí)踐能力。本案例選擇的是普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（人教版）必修1的第三章地球上的水，備課所需GIS數(shù)據(jù)有：“省會城市”圖層、“河流”圖層、“中國輪廓線”圖層、“中國政區(qū)”圖層、“南海諸島及其他島嶼”圖層、“九段線”圖層、“國家”圖層。A.導(dǎo)入數(shù)據(jù) 打開ArcMap軟件將中國地圖添加進(jìn)去，需要省會城市、河流、中國輪廓線、中國政區(qū)、南海諸島及其他島嶼、九段線、國家等。通

28、過設(shè)置投影、國家層的符號樣式、國界線的符號樣式、省會城市符號、河流符號樣式等得到圖6。圖6 中國地圖先導(dǎo)入站點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后投影氣象站點(diǎn)，再關(guān)聯(lián)氣象站點(diǎn)與降水量值。如圖7所示圖7氣象站點(diǎn)與降水量值關(guān)聯(lián)后的數(shù)據(jù)情況B.進(jìn)行降水量插值利用站點(diǎn)本身附帶的高程數(shù)據(jù)對降水量進(jìn)行插值，插值結(jié)果導(dǎo)出，得到下圖（圖8）圖8中國年降水量的插值圖地圖整飭首先，設(shè)置降水量分級，然后進(jìn)行分級設(shè)色，再設(shè)置等降水量線，得到下圖（圖9）圖9 地圖整飭后通過添加圖例、比例尺和其它要素，比如：可以再添加對我國年降水量分布特征的說明性文字，ArcGIS中可以插入對象，將Word文檔插入到MXD文檔中，但是在導(dǎo)出圖片的時(shí)候會有一些問題

29、，所以本文把這些文字做成了圖片插入。最后添加一些制作人的信息。得到下圖 圖10 中國2011年降水量專題地圖出圖到現(xiàn)在為止，所有的工作都完成了，F(xiàn)ile-Export Map把圖片導(dǎo)出成JPG格式，設(shè)置下分辨率300dpi，最終的結(jié)果如下：圖11 中國2011年降水量專題地圖結(jié)果圖制作一幅精美的地圖要考慮很多的因素，一些很小的細(xì)節(jié)都要考慮到，涉及到從數(shù)據(jù)到處理到分析的各個(gè)方面。ArcGIS為精細(xì)化制圖提供了一個(gè)很好的平臺。結(jié)合制作好的專題圖進(jìn)行多圖層的疊加分析，可以很直觀的看出2011年我國東南沿海和滇、藏南部，年降水量在1600mm以上，其中一些山地平均降水量在2000mm以上，臺灣省高山地

30、區(qū)達(dá)30004000mm。秦嶺淮河以北大部分地區(qū)少于800mm，但東北的長白山區(qū)可達(dá)8001000mm。我國西北地區(qū)除山地外，年降水量大多在400mm以下。大興安嶺西部、內(nèi)蒙古高原為200400mm，西北內(nèi)陸除新疆西北部達(dá) 400 mm外，大多不足200mm，是我國少雨地區(qū)。塔里木盆地、柴達(dá)木盆地西北邊緣許多地區(qū)在20mm以下，成為干旱中心。青藏高原上降水量東南多、西北少。從東南部的3000mm以上到西北部減少到200mm以下。我國年降水量的分布與夏季風(fēng)的關(guān)系最為密切。200mm年等降水量線分布在西北內(nèi)陸地區(qū)；400mm年等降水量線與夏季風(fēng)影響所及的界線相當(dāng)；800mm年等降水量線大致通過秦嶺

31、淮河線和青藏高原的東南邊緣；1600mm年等降水量線主要分布在東南沿海地區(qū)。學(xué)生通過制作降水量專題地圖，加深了知識點(diǎn)的理解，還鍛煉了他們的動手能力，培養(yǎng)了學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知、地理實(shí)踐能力，提高了整個(gè)課堂的效率。 HYPERLINK l _Toc481442221 4.3 案例設(shè)計(jì)三學(xué)校選址 HYPERLINK l _Toc481442222 4.3.1教學(xué)案例選擇合理的學(xué)校空間位置布局，有利于學(xué)生的上課與生活，學(xué)校的選址問題需要考慮地理位置、學(xué)生娛樂場所配套、與現(xiàn)有學(xué)校的距離間隔等因素，從總體上把握這些因素能夠確定出適宜性比較好的學(xué)校選址區(qū)。由此，我們可以通過GIS軟件幫助選擇適合建立學(xué)校的場所。

32、本案例選擇的是普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（人教版）必修2第二章城市與城市化第一節(jié)城市的內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)，備課所需GIS數(shù)據(jù)有：landuse（土地利用圖）、dem（地面高程圖）、rec sites（娛樂場所分布圖）、school（現(xiàn)有學(xué)校分布圖）。A.導(dǎo)入地圖數(shù)據(jù)打開ArcMap軟件,導(dǎo)入landuse（土地利用圖）、dem（地面高程圖）、rec sites（娛樂場所分布圖）、school（現(xiàn)有學(xué)校分布圖）等數(shù)據(jù)。設(shè)置分析環(huán)境并設(shè)置相關(guān)參數(shù)：從rec_sites數(shù)據(jù)中提取娛樂場所歐式距離數(shù)據(jù)設(shè)置各參數(shù)。從現(xiàn)有學(xué)校位置數(shù)據(jù)schools中提取學(xué)校歐式距離數(shù)據(jù)集再次設(shè)置各參數(shù)。然后，進(jìn)行重分類數(shù)據(jù)

33、集。B.重分類數(shù)據(jù)重分類坡度數(shù)據(jù)集，采用等間距分級把坡度分為10級。平坦的地方適宜性好，賦予較大的值，陡峭的地區(qū)賦予較小的值。重分類娛樂場所數(shù)據(jù)集。采用等間距分級把坡度分為10級?？紤]到學(xué)校距離娛樂場所比較近時(shí)較好，因此距離娛樂場所最近的賦值10，最遠(yuǎn)賦值1。重分類學(xué)校數(shù)據(jù)集。采用等間距分級把坡度分為10級?？紤]到學(xué)校距離現(xiàn)有學(xué)校越遠(yuǎn)越好，因此距離娛樂場所最近的賦值1，最遠(yuǎn)賦值10。重分類土地利用數(shù)據(jù)集。 在考查土地利用數(shù)據(jù)時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)不同土地利用類型對學(xué)校選址存在一定影響，比如，水體、濕地都不適宜建造學(xué)校，因此重分類時(shí)，將這兩類屬性刪除，然后對Barren land 、Forest、 bru

34、sh/transitional 、Built up 和Agriculture分別賦予2、4、6、8、10，得到重分類土地利用圖。過程如下圖所示(圖12)圖12學(xué)校選址邏輯過程圖適宜區(qū)域分析重分類后，各個(gè)數(shù)據(jù)集都同一到了相同的等級體系內(nèi)。且每個(gè)數(shù)據(jù)集中那些被認(rèn)為比較適宜性的屬性都被賦以較高的值，根據(jù)四種因子的不同權(quán)重，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行重分類后，分為10類，將大于9的區(qū)域提取出來，確定為最佳位置。最終適宜性數(shù)據(jù)集的Suit(最終適宜性）=reclassdisr（娛樂場所）*0.5+reclassdiss（現(xiàn)有學(xué)校）*0.25+reclassland（土地利用數(shù)據(jù)）*0.125+reclassslop

35、e（坡度數(shù)據(jù)）得到最終適宜性數(shù)據(jù)集（圖10）。圖14適宜性學(xué)校選址結(jié)果圖由圖可以明顯的看出適宜選址的地方，適宜性較高區(qū)域（深色部分）為推薦學(xué)校選址區(qū)域。適宜選址的地方臨近馬路，臨近娛樂場所，大多位于地勢平坦的地方，坡度大的地方不會有適宜學(xué)校選址區(qū)域，而且適宜選址區(qū)域不會有綠化用地、濕地以及森林，距離現(xiàn)有學(xué)校距離較遠(yuǎn)，從一定程度上緩解了教學(xué)壓力，將學(xué)校分散開來，有利于教育事業(yè)的高速、有效的開展，為決策提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)資源的支持。結(jié)合對學(xué)校建設(shè)地址選擇的探究，學(xué)生也可以更清晰的了解在城市中不同類型土地資源的利用，形成人地協(xié)調(diào)觀。城市的功能分區(qū)并不是不改變，其實(shí)它們一直在動態(tài)變化，不僅是社會因素會

36、影響城市功能分區(qū)，歷史因素和經(jīng)濟(jì)因素都會對此有影響。 HYPERLINK l _Toc481442225 4.4 案例設(shè)計(jì)四爆炸影響分析 在城市地區(qū)，一旦出現(xiàn)蒸汽管，燃?xì)夤艿缺ㄊ录?，建筑瓦礫，粉塵及氣體等會形成有毒的蒸汽云團(tuán)。因此，在知道某爆炸物的地點(diǎn)及影響范圍的基礎(chǔ)上，需要了解有毒云團(tuán)的影響范圍，找出受影響的建筑。 本實(shí)驗(yàn)基于所提供的數(shù)據(jù)，根據(jù)爆炸的影響范圍，制作爆炸將產(chǎn)生的范圍，并找出受到爆炸影響范圍的建筑物。本案例選擇的是普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書（人教版）必修2第二章城市與城市化，用以說明了在城市中預(yù)計(jì)火災(zāi)、爆炸的重要性，備課所需GIS數(shù)據(jù)有： Source.shp （爆炸源），

37、CityModel.shp （三維建筑物）。A.導(dǎo)入數(shù)據(jù)第一步，啟動ArcScene，打開場景文件Exercise6.sxd，其中已經(jīng)添加了所有原始數(shù)據(jù)。得到下圖圖15 場景文件圖B.設(shè)置影響范圍根據(jù)爆炸源和爆炸范圍設(shè)置爆炸影響范圍,并設(shè)置”透明度“為30%。將爆炸影響范圍轉(zhuǎn)為三維矢量數(shù)據(jù)得到下圖。圖16 轉(zhuǎn)換后的三維矢量數(shù)據(jù)圖將爆炸影響范圍三維矢量數(shù)據(jù)與周圍建筑求交集。適當(dāng)調(diào)整結(jié)果的符號顏色，最后得結(jié)果圖17爆炸影響區(qū)域圖由圖中可以看出，城市模型和爆炸范圍之間的交集就是爆炸影響區(qū)域即圖17中深色區(qū)域。學(xué)生通過三維可視化可以直觀看到爆炸影響范圍，這樣形象的模型比起傳統(tǒng)黑白紙質(zhì)地圖來說更容易讓學(xué)

38、生理解和接受。除上述案例外，還可以在中學(xué)地理教學(xué)中涉及自然地理部分的一些抽象的物質(zhì)運(yùn)動和變化原理，如板塊運(yùn)動、熱力環(huán)流、水循環(huán)等，人文地理部分如城市、人口、經(jīng)濟(jì)活動的空間分布問題、工業(yè)、農(nóng)業(yè)的區(qū)位因素分析等內(nèi)容進(jìn)行應(yīng)用，幫助學(xué)生更好的理解相關(guān)概念信息?？傊? GIS技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用讓學(xué)習(xí)者可以忘我地沉浸在地理環(huán)境中, 可以自由自在地、無拘無束地進(jìn)行思維和分析, 可以多角度地探究地理問題, 大膽假設(shè), 多角度地模擬演示。從而使學(xué)生的實(shí)踐能力得到加強(qiáng), 學(xué)生的創(chuàng)新精神得以提高, 素質(zhì)教育的目標(biāo)得以真正實(shí)現(xiàn)。此外，有助于學(xué)習(xí)者區(qū)域認(rèn)知和綜合思維能力的增強(qiáng)，提高學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。 HYPERL

39、INK l _Toc481442229 5 我國GIS應(yīng)用于高中地理教學(xué)存在的障礙和對策分析我國將 GIS 應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)而進(jìn)行的研究的歷史不過短短十幾年，教學(xué)應(yīng)用及教師培訓(xùn)等各方面發(fā)展都還不夠成熟。此外，在高師地理教育專業(yè)開設(shè)GIS課程也是近幾年才開展的，因此現(xiàn)在中學(xué)缺乏懂GIS的地理教師亦很自然。有一部分教師無法熟練掌握專業(yè) GIS 軟件，另一方面，專業(yè)的 GIS 軟件價(jià)格昂貴，許多學(xué)校不贊同在這方面承擔(dān)昂貴的開支，普及度得不到保證。因此，專業(yè)的 GIS 軟件嚴(yán)格意義上來說并不適合直接應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)。GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)所展現(xiàn)的強(qiáng)大功能必須要海量的數(shù)據(jù)支持，目前中學(xué)地理教學(xué)中需

40、要用到的數(shù)據(jù)資源主要獲取途徑是來自網(wǎng)絡(luò)，可是免費(fèi)的數(shù)據(jù)資料少，還有一些數(shù)據(jù)比較機(jī)密，不會公開于網(wǎng)絡(luò)。所以，GIS 數(shù)據(jù)資源的來源不足，制約著我國 GIS 在中學(xué)地理教學(xué)中的普及。有些地區(qū)的配置計(jì)算機(jī)和GIS軟件系統(tǒng)還存在困難，大部分GIS軟件不適合應(yīng)用于我國的地理教學(xué)，北京超圖公司推出的價(jià)格低廉的GIS教學(xué)軟件SuperMap Editor基本解決了中學(xué)教學(xué)軟件平臺這一瓶頸問題，但普及應(yīng)用工作還需完善。此外，沒有適合我國國情與學(xué)生特點(diǎn)的GIS教材。雖然我國的信息化發(fā)展迅猛，但地域發(fā)展不平衡，信息化水平參差不齊，多體現(xiàn)于西部地區(qū)和一些落后的農(nóng)村地區(qū)，在中學(xué)里開展GIS相關(guān)課程不符合實(shí)際。根據(jù)以上幾點(diǎn)問題，提出一些改進(jìn)措施：要實(shí)現(xiàn)中學(xué)地理教學(xué)中 GIS 的普及，一方面要開設(shè)地理師范生的 GIS 相關(guān)課程；另一方面也要加強(qiáng)在職地理教師的相關(guān)培訓(xùn)。要想促進(jìn) GIS 在中學(xué)地理教學(xué)中的全面推廣使用，就必須開發(fā)專門應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的 GIS 軟件。其次，新開發(fā)的軟件在價(jià)格上不宜過高，對于我國中學(xué)，尤其是廣大的西部和農(nóng)村地區(qū)經(jīng)費(fèi)短缺的學(xué)校來說，開發(fā)專門的、價(jià)格低廉的 GIS 教學(xué)軟件是比較可行的。為了實(shí)現(xiàn)GIS 教學(xué)空間數(shù)