◆福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 胡聰聰

GIS在高中地理理性知識(shí)教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

◆福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院 胡聰聰

地理信息系統(tǒng)作為地理學(xué)的第三代語言被逐漸運(yùn)用于地理教學(xué)中。文章主要通過分析高中地理理性知識(shí)教學(xué)的難度，將GIS作為輔助地理理性知識(shí)教學(xué)的工具，從圖層管理功能、專題地圖制作功能、空間分析功能3個(gè)方面闡述了GIS在地理理性知識(shí)教學(xué)中的運(yùn)用，積極將地理信息系統(tǒng)運(yùn)用于地理理性知識(shí)教學(xué)中。

地理信息系統(tǒng)；高中地理教學(xué)；理性知識(shí)

地理信息系統(tǒng) （Geographical Information Systems，簡稱GIS）是一種有效采集、存貯、管理、分析和表達(dá)地理數(shù)據(jù)的方法和技術(shù)，它能夠直觀地表達(dá)地理空間信息和屬性信息，被稱為地理學(xué)的第三代語言。它強(qiáng)大的空間查詢、管理、分析和表達(dá)功能是傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖所不能比擬的。教師應(yīng)將地理信息系統(tǒng)運(yùn)用于地理教學(xué)，結(jié)合地理學(xué)科性質(zhì)，通過強(qiáng)化學(xué)生的地理空間概念，幫助學(xué)生分析和處理空間信息，引導(dǎo)學(xué)生理解地理事物空間分布特征、規(guī)律和成因，培養(yǎng)學(xué)生的地理思維能力，使學(xué)生從地理的視角看待地理現(xiàn)象和解決地理問題。

一、高中地理理性知識(shí)教學(xué)難度分析

1.理性知識(shí)

按照認(rèn)知層次，將地理基礎(chǔ)知識(shí)分為感性知識(shí)和理性知識(shí)。感性知識(shí)主要包括地名、地理景觀、地理數(shù)據(jù)、地理分布及地理演變。以直觀地圖和文字表述為基礎(chǔ)，學(xué)生運(yùn)用記憶能力、觀察能力、想象能力和空間能力等實(shí)現(xiàn)對(duì)感性知識(shí)的學(xué)習(xí)掌握。例如，通過記憶掌握地名及相應(yīng)地理實(shí)體空間位置；通過對(duì)地理景觀圖和地理分布圖的直接觀察，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)地理現(xiàn)象的描述。

理性知識(shí)主要有地理特征、地理概念、地理規(guī)律、地理成因。例如，通過對(duì)地理景觀的概括得出地理特征，對(duì)地理分布的歸納總結(jié)得出地理規(guī)律，對(duì)地理演變的分析得出地理成因等。

2.理性知識(shí)學(xué)習(xí)的難度

學(xué)生對(duì)地理基礎(chǔ)知識(shí)的掌握不能只停留在感性知識(shí)上，而應(yīng)該從感性知識(shí)的認(rèn)知上升到理性知識(shí)的認(rèn)知。理性知識(shí)的獲得并不是對(duì)感性知識(shí)的簡單疊加及對(duì)地圖的簡單觀察，它對(duì)學(xué)生提出了更高的能力要求，需要運(yùn)用思維能力對(duì)感性知識(shí)進(jìn)行歸納、對(duì)比、綜合分析來實(shí)現(xiàn)。而學(xué)生的知識(shí)構(gòu)成以感性知識(shí)為主，并未涉及深層次的地理成因等知識(shí)，并且知識(shí)的獲得大多以記憶為主。初中地理學(xué)習(xí)培養(yǎng)的主要是記憶和觀察等學(xué)習(xí)能力，但學(xué)生對(duì)地理知識(shí)的總結(jié)、歸納、分析等思維能力很差，因此，要使學(xué)生獨(dú)立實(shí)現(xiàn)地理基礎(chǔ)知識(shí)中感性知識(shí)到理性知識(shí)的上升比較困難。

3.教學(xué)內(nèi)容構(gòu)成問題

初中地理課程從地形地勢(shì)、氣候、人口、資源、工農(nóng)業(yè)發(fā)展等方面展開，幫助學(xué)生積累了豐富的地理感性知識(shí)。與初中地理基礎(chǔ)知識(shí)的構(gòu)成相比，高中地理基礎(chǔ)知識(shí)以理性知識(shí)居多 （表1）。

表1 高中地理新課程中地理基礎(chǔ)知識(shí)的認(rèn)知層次構(gòu)成

從表中數(shù)據(jù)分析可知：理性知識(shí)的數(shù)目幾乎是感性知識(shí)的兩倍，而且高中地理理性知識(shí)以地理成因居多，其次是地理概念和地理特征，地理規(guī)律類知識(shí)較少。這樣的知識(shí)構(gòu)成特征對(duì)教師教學(xué)活動(dòng)的開展提出了一定的要求，學(xué)生掌握了地理感性知識(shí)以后，教師要靈活運(yùn)用教學(xué)工具引導(dǎo)學(xué)生從地理感性知識(shí)的認(rèn)知上升到地理理性知識(shí)的認(rèn)知。

二、GIS的功能在高中理性知識(shí)教學(xué)中的應(yīng)用

1.靈活的圖層管理功能

對(duì)地圖進(jìn)行點(diǎn)、線、面分層及分類管理。在教材中呈現(xiàn)的地圖都是對(duì)各圖層要素疊加后的綜合地圖，這樣不利于學(xué)生認(rèn)識(shí)地圖中某一地理事物的分布特征。圖層管理功能是制作專題地圖、對(duì)地理數(shù)據(jù)進(jìn)行空間分析的基礎(chǔ)。在教學(xué)中，教師可以靈活運(yùn)用各種圖層，可對(duì)區(qū)域不同地理事物進(jìn)行單獨(dú)探討，也可以根據(jù)需要對(duì)相關(guān)圖層進(jìn)行空間分析。

2.完備的專題地圖制作功能

利用點(diǎn)、線、面、區(qū)域等多種圖形元素，以及豐富的地圖符號(hào)、文本類型、線型、填充色彩等表現(xiàn)類型，可詳盡、直觀、形象地完成電子地圖數(shù)據(jù)的生成。

首先，可以利用GIS軟件繪制各種專題地圖，如地形分布圖、河流分布圖、交通圖、旅游分布圖等。教師將其運(yùn)用到具體地理事物的講述中，使學(xué)生能夠清楚地把握地理事物的空間分布特征與規(guī)律。例如，在我國地勢(shì)呈三級(jí)階梯狀分布規(guī)律的教學(xué)中，可以運(yùn)用GIS的數(shù)字高程模型，讓學(xué)生直觀學(xué)習(xí)，并結(jié)合地形剖面圖探究學(xué)習(xí)三級(jí)階梯的界限。

其次，教師可以利用空間信息與地理信息的關(guān)聯(lián)性，將數(shù)據(jù)信息圖形化、可視化，方便學(xué)生理解。數(shù)據(jù)的可視化主要以面圖、水平直方圖、柱狀圖、線狀圖、餅狀圖和坐標(biāo)散點(diǎn)圖來呈現(xiàn)。地理數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成圖像信息，獲取地理事物分布特征與規(guī)律。例如，將中國人口密度的數(shù)據(jù)表制作成中國人口密度分層設(shè)色專題圖來呈現(xiàn)人口分布的空間差異，更有利于學(xué)生總結(jié)人口的分布特征 （圖1）；同樣將2012年我國各省市區(qū)經(jīng)濟(jì)密度數(shù)據(jù)制作成2012年我國各省市區(qū)經(jīng)濟(jì)密度分層設(shè)色專題圖 （圖2），通過顏色不同直觀認(rèn)識(shí)相應(yīng)的地理規(guī)律。

圖1 2012年各省市區(qū)人口密度圖 (分級(jí)統(tǒng)計(jì)圖)

圖2 2012年各省市區(qū)經(jīng)濟(jì)密度圖

3.強(qiáng)大的空間分析功能

空間分析是地理信息系統(tǒng)這一學(xué)科最重要的內(nèi)容，也是地理信息系統(tǒng)相關(guān)應(yīng)用軟件的核心功能。空間分析是基于空間數(shù)據(jù)的一種分析技術(shù)，通過對(duì)地理對(duì)象位置、分布、演變等信息的綜合分析獲取其相應(yīng)的地理規(guī)律與成因。

GIS具有疊加分析、緩沖區(qū)分析、網(wǎng)絡(luò)分析等分析功能，教師可以根據(jù)課程需要將不同的專題地圖進(jìn)行疊加，對(duì)區(qū)域多種要素進(jìn)行綜合分析，這樣不僅能讓學(xué)生直觀地認(rèn)識(shí)地理特征，同時(shí)也讓學(xué)生掌握了分析地理事物特征成因和總結(jié)地理規(guī)律的方法。

（1）空間疊合分析是指在統(tǒng)一的參照系統(tǒng)下，將同一區(qū)域中表示不同地理事物的圖層疊加顯示，以表達(dá)該區(qū)域的多種屬性或者不同事物之間的聯(lián)系。

教學(xué)案例：在農(nóng)業(yè)地域的形成與發(fā)展這一章節(jié)中，將某農(nóng)業(yè)地域分布圖與其相應(yīng)的地形圖、氣候圖、河流分布圖等進(jìn)行疊加，分析農(nóng)業(yè)地域的成因及影響因素。在講授我國商品糧基地這一問題時(shí)，在課堂中將中國商品糧基地分布圖與中國政區(qū)圖、等溫線圖、等降水量線圖、中國三級(jí)階梯地形圖進(jìn)行疊加分析，引導(dǎo)學(xué)生分析我國商品糧基地分布的自然條件及其分布規(guī)律。

（2）空間緩沖區(qū)分析是通過對(duì)點(diǎn)、線、面等地理對(duì)象的分析，確定某地理事物對(duì)周圍事物的影響范圍。

教學(xué)案例：通過對(duì)不同等級(jí)城市的分析，讓學(xué)生直觀認(rèn)識(shí)不同等級(jí)城市服務(wù)范圍不同的規(guī)律；污染源的有害范圍、洪澇災(zāi)害的影響范圍等的緩沖分析，引導(dǎo)學(xué)生分析相關(guān)地理問題并提出解決方法；通過對(duì)鐵路線的緩沖分析，并與城市分布圖進(jìn)行疊加分析，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)鐵路促進(jìn)城市發(fā)展的規(guī)律。

通過教學(xué)的實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，地理信息系統(tǒng)很好地詮釋了地理學(xué)科區(qū)域性和空間性的特征。將地理信息系統(tǒng)運(yùn)用于地理理性知識(shí)的教學(xué)，實(shí)現(xiàn)了教師與學(xué)生的雙贏。它在引導(dǎo)學(xué)生收集、分析、處理地理信息的同時(shí)，提高了學(xué)生的思維能力，使其實(shí)現(xiàn)了對(duì)地理理性知識(shí)的掌握。

地理信息系統(tǒng)在地理教學(xué)中的普及是必然趨勢(shì)，這對(duì)廣大地理教師提出了更高的要求，不僅需要充實(shí)地理信息系統(tǒng)的相關(guān)知識(shí)，還要熟練運(yùn)用地理信息系統(tǒng)的相關(guān)軟件，將地理信息系統(tǒng)作為自己的教學(xué)工具呈現(xiàn)在課堂中。

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[3]鄧生娥,葉樂安.ArcView在中學(xué)地理教學(xué)中的運(yùn)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2008,(1):91-92.

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（編輯：楊 迪）

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