謝勇

引言：

在信息化高速發(fā)展的今天，人們對信息系統(tǒng)并不陌生，在各種各樣的管理信息系統(tǒng)，咨詢服務(wù)系統(tǒng)，專家決策系統(tǒng)在時刻不停的為人們提供規(guī)劃，管理，決策和事務(wù)處理，極大的提高人們的工作效率。人們?nèi)粘Ｊ褂玫男畔⒅?0%以上地理信息。地理信息系統(tǒng)（GIS）正是這種以處理地理空間數(shù)據(jù)的信息系統(tǒng)，在人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中有著廣泛的應(yīng)用。

一、國內(nèi)外 GIS 入門教育現(xiàn)狀

GIS 剛出現(xiàn)時就逐步向人們普及 GIS 基礎(chǔ)知識和教育，1994年，美國制定了“生活化的地理學(xué)”國家地理標(biāo)準(zhǔn)，開始了對于 GIS 基礎(chǔ)教育的肯定。隨后便召開了首屆 GIS 在教育上應(yīng)用的會議，著手實施Mapping Our City計劃，該計劃試圖利用 GIS 技術(shù)，引導(dǎo)學(xué)生借助GIS 技術(shù)將這些問題可視化并尋找解決方案，最終達到在青少年中普及 GIS 知識，同時提高中學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的雙重目的。20 世紀(jì) 90 年代初， 英國的地理信息協(xié)會的年會專刊中，已經(jīng)有文章從不同的方面討論將 GIS 引入學(xué)校教育。如今，英國中小學(xué)各個不同年級的地理課程中，都已開展不同程度的 GIS 教育。

2017年4月，我國教育部修訂、頒布了《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》，在必修地理中人教版教材，在必修三第一章第二節(jié)中有一個知識點的教學(xué)，作為地理信息技術(shù)運用的一個考點。國內(nèi)很多地理工作者，長期以來大聲呼吁，在將GIS教學(xué)納入中學(xué)地理教學(xué)中，南京師范大學(xué)地理科學(xué)院湯國安教授及其所在江蘇省理事會，每年投入大量的資金，對高中地理骨干老師進行GIS培訓(xùn)，希望能將 GIS 教學(xué)在高中開展起來。但由于高考的壓力，進行GIS 教學(xué)投入的時間和精力又較多，加上軟硬件條件的限制，長期以來在學(xué)校很難開展。

二、地理信息系統(tǒng)實踐教學(xué)與地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)

在這一次的高考改革中，強調(diào)學(xué)生的核心素養(yǎng)，在地理學(xué)科教學(xué)中，突出四大學(xué)科素養(yǎng)“人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認知、地理實踐力”。

1、地理信息系統(tǒng)主要功能是分析處理地理空間數(shù)據(jù)，對政府決策提供科學(xué)的證據(jù)，對不斷出現(xiàn)的人口、資源、環(huán)境問題得到更好解決方案，尊重自然規(guī)律，科學(xué)的發(fā)展觀是人地協(xié)調(diào)基礎(chǔ)，讓學(xué)生理解人地協(xié)調(diào)的必要性和可行性，形成尊重自然、和諧發(fā)展的態(tài)度。同是地理信息系統(tǒng)的空間分析功能，要考慮到地理事象的多方面影響因素，最后得出科學(xué)的結(jié)論，是對學(xué)生綜合思維能力培養(yǎng)。

2、從“空間-區(qū)域”的維度探尋地球表面復(fù)雜多樣性的潛在空間秩序、空間規(guī)律是區(qū)域認知的基本意涵。地理信息系統(tǒng)被稱為地理學(xué)科的第三語言。地理空間數(shù)據(jù)獲取就是區(qū)域認知的過程，地理信息系統(tǒng)中空間分析過程中（如緩沖區(qū)分析，網(wǎng)絡(luò)分析），讓學(xué)生對區(qū)域認知理解更加深入。

3.“地理實踐力”是地理的四大核心素養(yǎng)之一，地理實踐力是在地理實踐活動中表現(xiàn)出來的意志品質(zhì)和行為動力，其中重要一項是收集和處理地理信息的能力，運用 GIS 技術(shù)處理現(xiàn)實的各種熱點問題，正是地理信息系統(tǒng)技術(shù)的強項所在。在中學(xué)進行地理信息系統(tǒng)實踐教學(xué)，可以成為充分落實地理核心素養(yǎng)的重要手段之一。

三、地理信息系統(tǒng)實踐課程的設(shè)計思路

新的高考評價體系要求高中學(xué)生要有研究性學(xué)習(xí)課程和社團課的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，在學(xué)校通過社團課的形式，基于興趣小組進行地理信息系統(tǒng)教學(xué)，利用免費的ArcView軟件，筆者進行了有益的嘗試。

本課程主要能項目教學(xué)，完成一個小型地理信息系統(tǒng)的建立，使其具備簡單的顯示，查詢，輸出的功能，最后學(xué)生通過完成項目之后，自主建立一個信息系統(tǒng)。

1.項目內(nèi)容

江蘇省13個大市的人口，土地，經(jīng)濟的信息查詢系統(tǒng)。

2.實施過程

（1）收集江蘇省13個大市的地圖數(shù)據(jù)。

（2）利用ArcView軟件完成13個大市地圖數(shù)據(jù)的數(shù)字化，并且精度要達區(qū)縣級。這個過程用時較長，學(xué)生要熟悉軟件過程，操作建立地理空間數(shù)據(jù)的一般方法。為學(xué)生日后自己制作地理信息系統(tǒng)作準(zhǔn)備。

（3）收集各個區(qū)縣的人口、土地類型、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值、工業(yè)產(chǎn)值、第三產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值，并將數(shù)據(jù)數(shù)字化，制作成屬性數(shù)據(jù)，并且與空間數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，形成信息系統(tǒng)。

（4）對信息進行簡單查詢，輸入為各種專題地圖和統(tǒng)計圖表。至此項目完成。

（5）學(xué)生自主建立信息統(tǒng)計（如方言系統(tǒng)、美食系統(tǒng)，氣候系統(tǒng)等）

3.課程評價

過程性評價和終端評價相相結(jié)合。以平時的出勤和操作的完成情況，記錄平時成績占50%，最終完成了項目作為終端評價的占20%，自建信息系統(tǒng)占30%。

四、地理信息系統(tǒng)實踐教學(xué)設(shè)計之一

1. ArcView軟件簡介，ArcView是美國ESRI的GIS產(chǎn)品，是桌面地理信息系統(tǒng)典型代表，可以在桌面系統(tǒng)中進行數(shù)據(jù)采集，建立屬性和空間數(shù)據(jù)庫，進行空間分析、網(wǎng)絡(luò)分析、和三維分析，使原來極為專業(yè)的地理系統(tǒng)軟件，變以相當(dāng)普遍實用的應(yīng)用軟件，普通的消費者也可以進行地理信息系統(tǒng)的通識的學(xué)習(xí)。

2.以地理實踐教學(xué)的入門課為例。

【教學(xué)目標(biāo)】

（1）熟悉ArcView軟件。

（2）學(xué)會輸入地圖數(shù)據(jù)，并學(xué)會新建自己的地圖數(shù)據(jù)。

（3）學(xué)會簡單的屬性數(shù)據(jù)庫的建立，并進行簡單查詢。

【教學(xué)重點】

（1）學(xué)會輸入地圖數(shù)據(jù)，并進行地理坐標(biāo)配準(zhǔn)

（2）學(xué)會簡單的柵格圖數(shù)字化，建立空間數(shù)據(jù)庫

【教學(xué)過程】

1）自主學(xué)習(xí)熟悉ArcView軟件，學(xué)生打開軟件，建立工程項目和工程文件所在文件夾和設(shè)置臨時文件。項目是ArcView處理和操作的基本對象，在ArcView中用戶只能對項目進行相關(guān)操作。項目通過項目工程文件進行項目管理和操作，主要包括視圖（View）、表格、圖表、圖版和腳本。本研究性學(xué)習(xí)的內(nèi)容主要集中在前四個，腳本涉及到計算機編程，對中學(xué)生能要求太高。

2）學(xué)生學(xué)會加載矢量數(shù)據(jù)，ArcView的Shape文件，是這ArcView的特有有數(shù)據(jù)格式，用于存儲空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)，Shape文件一般是通過繪圖操作即普通圖紙的數(shù)字化過程，逐步建立的。本研究性學(xué)習(xí)的主要過程就是通過江蘇省13個大市的地圖的數(shù)字化，建立正相應(yīng)的空間數(shù)據(jù)庫和屬性數(shù)據(jù)庫，讓學(xué)生體驗地理信息系統(tǒng)主要功能和形成過程，從而加深對地理信息系統(tǒng)的認識。學(xué)生在視圖中加載Shape文件。

3）學(xué)生學(xué)會新建自習(xí)的 Shape 文件， Shape 文件文件的主要類型有點（points）表示點狀數(shù)據(jù)，如城市、港口，采樣點等，主要記錄點狀數(shù)據(jù)的位置數(shù)據(jù)。線狀數(shù)據(jù)（arcs），如道路，河流，航線等和面狀數(shù)據(jù)（多邊形 polygons）表達由指定邊界封閉起來的區(qū)域。首先在主題中新建主題，出現(xiàn)類型窗口， 選擇相應(yīng)的類型，并保存到指定的位置。

4）表格數(shù)據(jù)的操作，簡單的查詢和排序。

【教學(xué)后記】

本節(jié)課以熟悉 ArcView 軟件操作，讓學(xué)生了解地理信息系統(tǒng)的工作原理，數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)查詢輸出。以軟件操作為主，學(xué)生的電腦操作水平和英語能力各有不同，在上課過程表現(xiàn)不同。有的同學(xué)很快上手，有的同學(xué)則比較困難。在后面社團課選人的時候需要酌情考慮。

在學(xué)生自主探索學(xué)習(xí)階段，學(xué)生們表現(xiàn)出對地理信息系統(tǒng)濃厚的學(xué)習(xí)興趣，對表格的操作，簡單的查詢。不同的學(xué)生輸出了自己喜歡的格式，還有的同學(xué)利用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)查詢世界人口，查找人口超過 1 億的國家，在地圖上顯示。還有的同學(xué)為了達到想要的顯示結(jié)果，主要向老師請教，同學(xué)之間相互討論，不停的進行軟件操作上的嘗試，自主進行研究性學(xué)習(xí)。