[摘要]本文基于中學環(huán)境教育的現(xiàn)狀和地理學科在中學環(huán)境教育中的優(yōu)勢,通過分析GIS的功能及GIS在中學環(huán)境教育應用的優(yōu)勢,探討了GIS在中學環(huán)境教育中的環(huán)境污染及其原因分析、環(huán)境污染與其形成原因的關聯(lián)的直觀表達、意識目標的實現(xiàn)及環(huán)境質(zhì)量的辨別和評價等方面的應用與實現(xiàn)方式。

[關鍵詞]環(huán)境教育 中學地理 GIS 素質(zhì)教育

中學中的環(huán)境教育與素質(zhì)教育緊密相連,在我國把可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略作為一項基本國策全面實施素質(zhì)教育的大背景下,中學階段的環(huán)境教育尤顯其重要性。但環(huán)境教育的現(xiàn)狀不容樂觀。為此,應充分發(fā)揮地理科學在環(huán)境教育中的重要作用,以地理信息系統(tǒng)(GIS)為主要工具,充分發(fā)揮GIS優(yōu)勢,為中學環(huán)境教育的高效開展提供快捷途徑。因而,很有必要研究GIS在中學環(huán)境教育中的應用這個少有學者研究的課題。

一、中學環(huán)境教育的現(xiàn)狀

國外很多國家,如韓國和日本,非常重視中學的環(huán)境教育。這些國家的中學環(huán)境教育已經(jīng)形成一套行之有效的體系,教育的效果也非常好。我國中學環(huán)境教育的現(xiàn)狀總的來說還處于起步階段,由于環(huán)境教育在中學屬于新的教育內(nèi)容,人們對環(huán)境教育還缺乏正確理解,對其重要性和緊迫性認識不足。教師在學科中滲透環(huán)境教育的意識不強,學校進行環(huán)境教育實踐活動不多,未能形成環(huán)境教育的氛圍,尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)中學,環(huán)境教育更加滯后,環(huán)保意識淡薄,缺乏對環(huán)境保護的情感。

為改變這種現(xiàn)狀,應充分發(fā)揮地理學科在中學環(huán)境教育中的優(yōu)勢,加強GIS技術在中學環(huán)境教育中的應用。

二、地理學科在中學環(huán)境教育中的優(yōu)勢

地理教育和環(huán)境教育在學科發(fā)展的共向性、課程性質(zhì)的相似性、教學內(nèi)容的互補性和培養(yǎng)目標的一致性等方面具有很強的學科關聯(lián)性,而且地理學科理論的新發(fā)展,如從區(qū)域性到區(qū)域科學、從綜合性到綜合地理學和從人地關系到區(qū)域科持續(xù)發(fā)展等,為環(huán)境教育的實施提供了充實的理論基礎。因此,地理學科可以在中學環(huán)境教育中發(fā)揮其主渠道的作用,而其中的一條重要途徑就是在中學環(huán)境教育中充分應用GIS技術。

三、GIS的內(nèi)涵和功能

空間信息技術與生物技術和納米技術并稱為21世紀的三大技術。GIS是空間信息技術的重要組成部分,有時它們是等同的。

GIS是一項以計算機為基礎的新興技術,是管理和研究空間數(shù)據(jù)的技術系統(tǒng)。在計算機軟硬件支持下,它可以對空間數(shù)據(jù)按地理坐標或空間位置進行各種處理,有效管理數(shù)據(jù),研究各種空間實體及相關關系。通過對多因素的綜合分析,它可以迅速地獲取滿足應用需要的信息,并能以地圖、圖形或數(shù)據(jù)的形式表示處理結果。簡單來說,GIS是有關空間數(shù)據(jù)管理和空間信息分析的計算機系統(tǒng)。

由于GIS發(fā)展的多源性,GIS的功能具有可擴充性和應用的廣泛性。其基本功能包括數(shù)據(jù)采集、編輯與管理,空間查詢與空間分析,模型分析、可視化表現(xiàn)與制圖。在分析功能中,把空間分析與模型分析功能稱為GIS的高級功能。正是GIS的這些功能使得它在環(huán)境分析中的應用非常廣泛。

四、GIS技術在中學環(huán)境教育中的應用

1.GIS技術應用于中學環(huán)境教育中的優(yōu)勢

環(huán)境教育為達到目標,其教育內(nèi)容應涉及相應的眾多方面。而GIS技術在讓學生更好地掌握這些內(nèi)容方面具有無可比擬的優(yōu)勢。

(1)中學環(huán)境教育的目標

中學環(huán)境教育的目標就是引導學生尊重自然,關心環(huán)境質(zhì)理,注重培養(yǎng)人地協(xié)調(diào)、可持續(xù)生存與可持發(fā)展觀念、全球意識和環(huán)境意識等。在實際操作中主要是達到以下目標:一是知識目標。使學生了解有關環(huán)境的概念和簡單的環(huán)境科學知識。二是意識目標。使學生獲得對待整個環(huán)境及其問題的意識,例如;生態(tài)意識、資源意識、人口意識、環(huán)境質(zhì)量意識等。三是態(tài)度目標。使學生獲得科學的環(huán)境價值觀,培養(yǎng)具有參與保護和提高環(huán)境質(zhì)量的主動性、責任感和義務感。四是技能目標。使學生獲得識別和解決環(huán)境問題所需的技能,初步辨別和評價環(huán)境初步掌握環(huán)境小實驗、環(huán)境監(jiān)測等技能。五是參與目標。為學生提供參加各種活動的機會,鼓勵他們參加不同層次的解決環(huán)境問題的實踐,并能采取有效的保護環(huán)境的行動。

(2)環(huán)境教育的內(nèi)容

為實現(xiàn)以上目標,環(huán)境教育至少應涉及以下內(nèi)容:經(jīng)濟開發(fā)、地域開發(fā)、人口對周圍環(huán)境變化的影響;環(huán)境的允許界限和客觀規(guī)律;水、大氣和土壤等的污染所引起的后果及其原因分析;噪音、振動、惡臭引起的原因分析;大城市地區(qū)、旅游及自然環(huán)境保護區(qū)、工業(yè)區(qū)和農(nóng)村、漁村、礦山等地區(qū)環(huán)境問題產(chǎn)生原因。

參照GIS功能可以看出,GIS對以上問題的解決很有幫助,而且是必不可少的。

(3)GIS技術在中學環(huán)境教育中的應用的優(yōu)勢

一是深刻揭示環(huán)境問題與其形成原因關系

GIS擅長空間分析,這對揭示環(huán)境問題與其形成原因很有幫助。如河流的水質(zhì)污染,若在GIS地圖上有很多造紙廠分布在河流的上游,則在GIS地圖上很容易表示分析出造紙廠與水質(zhì)的關系。如哈爾濱的化工廠的爆炸事件,通過GIS使用其緩沖區(qū)分析的功能,很容易分析出沿河居民受其影響的人數(shù)及具體區(qū)域,并根據(jù)水流的速度還可以分析出這些污染物在這些受污染區(qū)某一具體地區(qū)完全流出的時間節(jié)點。

二是直觀表達環(huán)境問題與其形成原因的關聯(lián)

GIS不但有一般的統(tǒng)計分析功能,它的表現(xiàn)方式也非出色。如建立包括環(huán)境評價指標、經(jīng)濟指標和人口數(shù)據(jù)等的空間分布數(shù)據(jù)庫。在經(jīng)濟發(fā)展不同價段中,經(jīng)濟和人口對環(huán)境的影響不一樣。通過引入經(jīng)濟和人口在經(jīng)濟發(fā)展的不同階段對環(huán)境影響的模型就可以很容易得出環(huán)境問題的答案,還可以通過輸入以上三個數(shù)據(jù)庫中各指標的歷史數(shù)據(jù)來驗證以上所使用的模型。

在GIS地圖上可以很直觀的看到環(huán)境問題與人口密度之間的關系。只要將環(huán)境污染嚴重的區(qū)域和人口密度圖進行疊加分析就可以很直觀的看結果。

通過航片也很容易看到森林過渡采伐對河流水質(zhì)的影響,在上游存在森林過渡采伐的河流在隨后的水域的水質(zhì)會先變差,后又慢慢恢復過來。這是因為河流本身就有一個自身凈化的功能。但如果上游的森林過渡采伐太嚴重,則河流的水質(zhì)會從上游最先出現(xiàn)森林過渡采伐的地方開始越來越差。

2. GIS技術在中學環(huán)境教育中的應用形式和范圍

GIS在中學地理教學中的定位主要有兩方面:基于工具形式的應用和為高校的GIS專業(yè)打基礎。在環(huán)境教育中,GIS主要是為環(huán)境教育提供一個優(yōu)秀的工具,在深刻揭示環(huán)境問題與其形成原因之間的關系及直觀表達環(huán)境問題與其形成原因的關聯(lián)發(fā)揮其特有的優(yōu)勢。因此,GIS在中學環(huán)境中的定位應該是基于工具形式的應用。

GIS的功能很強大,包括對數(shù)據(jù)的管理、處理、分析和表達等。GIS還可以與多媒體技術結合,為環(huán)境教育提供聲文并茂的數(shù)學。因此,在中學環(huán)境教育中,GIS可以在以下方面發(fā)揮其作用。

(1)環(huán)境污染及其原因分析

可以通過使用GIS技術中的空間分析功能來實現(xiàn)。通過衛(wèi)星照片或是航空照片可以非常直觀和全面的看到環(huán)境污染的情況。在明晰污染物分布情況后,可以通過GIS的多個圖層的疊加分析和各圖等的緩沖區(qū)分析等功能來找到污染源。

(2)直觀表達環(huán)境污染與其形成原因的關聯(lián)

通過GIS的多層地圖數(shù)據(jù)的疊加可以看出環(huán)境污染的原因,并通過GIS本身的地圖表達功能將結果直觀的表達出來。

(3)意識目標的實現(xiàn)

GIS與多媒體相結合,不但給學生以空間的直觀認識,并通過多媒體技術將各個地方(區(qū))的環(huán)境狀況以圖片、視頻和課件等形成表達出來,讓學生對環(huán)境的現(xiàn)狀有一個深刻、全面的認識。這位學生獲得對待整個環(huán)境和環(huán)境問題的意識、實現(xiàn)環(huán)境教育的意識目標將起到重要的做用。這也是GIS發(fā)揮作用而其他方式無可比擬的一個重要方面。

(4)辨別和評價環(huán)境

通過讓學生判讀學校所在區(qū)域的航空影像或是衛(wèi)星照片,可以非常容易使學生對其所在區(qū)域的環(huán)境質(zhì)量有一個直觀的認識,并進而結合影像知識評價環(huán)境的質(zhì)量。

五、小結

環(huán)境教育已經(jīng)非常緊迫,但其現(xiàn)狀不容樂觀。GIS因其特殊的功能,在中學的環(huán)境教育中具有其特有的優(yōu)勢。應把GIS作為一個非常重要的工具,在環(huán)境的環(huán)境污染及其原因分析、直現(xiàn)表達環(huán)境污染與其形成原因的關聯(lián)、意識目標的實現(xiàn)及辨別和評價環(huán)境等方面發(fā)揮GIS的優(yōu)勢,以更好的實現(xiàn)環(huán)境教育的目標。

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