借助ＧＩＳ提高學(xué)生的地理學(xué)習(xí)能力

GIS是地理信息系統(tǒng)（Georgraphy Information System）的簡(jiǎn)稱(chēng)，是在計(jì)算機(jī)軟硬件支持下，采集、模擬、存儲(chǔ)、檢索、管理、分析和描述整個(gè)或部分地球表面與空間地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。根據(jù)其使用的數(shù)據(jù)模型，可分為矢量、柵格和混合型信息系統(tǒng)。由于其信息量大、空間性強(qiáng)、分析功能豐富和更新速度快等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于國(guó)土、地質(zhì)、氣象、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通和自然災(zāi)害的監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域，這也為地理學(xué)科的教學(xué)提供了豐富的素材信息資源，滿足地理課程內(nèi)容本身的廣泛性、遙遠(yuǎn)性和規(guī)律性的特點(diǎn)，從而改變落后的地理教學(xué)方法，為地理學(xué)科更加方便、快速、直觀和準(zhǔn)確地進(jìn)行教學(xué)承擔(dān)了良好的信息載體的作用，同時(shí)在培養(yǎng)學(xué)生的地理空間思維能力、空間實(shí)踐能力和建立區(qū)域地理思想方面起到了其他教學(xué)手段無(wú)法替代的作用。下面以中學(xué)地理教學(xué)的實(shí)踐應(yīng)用為例，分析GIS提高學(xué)生的地理學(xué)習(xí)能力的優(yōu)勢(shì)。

案例分析

從傳統(tǒng)教法為主的“案例一”和GIS輔助教學(xué)的“案例二”的教學(xué)過(guò)程可以看出，同樣的內(nèi)容，不同的教學(xué)方法和教學(xué)手段，就有截然不同的教學(xué)效果。顯而易見(jiàn)，運(yùn)用GIS輔助地理教學(xué)的“案例二”，在實(shí)現(xiàn)因材施教、因人施教，滿足學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)需要，全面提高不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力方面，是“案例一”式的傳統(tǒng)教學(xué)所望塵莫及的，主要是因?yàn)镚IS在地理教學(xué)中有如下的優(yōu)勢(shì)：

信息量大，表現(xiàn)豐富，容易引起學(xué)生的興趣

GIS龐大的信息量，不再局限于課本的有限信息，而它豐富的表現(xiàn)形式，為學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)創(chuàng)設(shè)了巨大的空間。不同的學(xué)生總能在GIS里找到自己感興趣的東西，或是地理信息內(nèi)容本身，又或是地理信息的表達(dá)方式，無(wú)論是哪一種，只要有一個(gè)吸引學(xué)生注意的亮點(diǎn)，就總能引起學(xué)生的關(guān)注和興趣，從而會(huì)令學(xué)生探究下去，這是學(xué)生愿意學(xué)習(xí)、主動(dòng)學(xué)習(xí)的大前提。“全國(guó)政治文化中心——北京”這一節(jié)課，學(xué)生可能會(huì)對(duì)北京的旅游、環(huán)境、交通和城市職能等任何一個(gè)專(zhuān)題感興趣，又或是對(duì)哪一個(gè)專(zhuān)題的圖文表現(xiàn)形式感興趣，這些，都會(huì)構(gòu)成吸引學(xué)生去探究北京、了解北京、為北京出謀劃策的動(dòng)力，從而成為學(xué)生個(gè)性化學(xué)習(xí)的良好開(kāi)端。

可操作性強(qiáng)，利于學(xué)生控制自我學(xué)習(xí)進(jìn)度

利用GIS進(jìn)行課堂教學(xué)的“案例二”中，學(xué)習(xí)的過(guò)程是由學(xué)生自我操作的過(guò)程，從何開(kāi)始、在哪結(jié)束、先解決哪個(gè)問(wèn)題、后解決什么問(wèn)題、解決到什么層次、時(shí)間如何分配、選擇哪種方式的資料、以哪個(gè)地點(diǎn)或哪個(gè)問(wèn)題作為查詢(xún)、對(duì)問(wèn)題看法的表達(dá)方式或提交方式、向誰(shuí)請(qǐng)教等等，學(xué)生都有巨大的選擇空間，可加入許多個(gè)性化的元素，教師無(wú)法在這里指手劃腳地來(lái)包辦代替，學(xué)生的學(xué)習(xí)進(jìn)度由學(xué)生自己去操縱，或快或慢可根據(jù)自己的水平特點(diǎn)來(lái)控制。學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和能力結(jié)構(gòu)，都是在教師的指導(dǎo)下由自己來(lái)建構(gòu)，避免了傳統(tǒng)教學(xué)手法中的標(biāo)準(zhǔn)化模式。GIS的這種可操作性，令個(gè)性化學(xué)習(xí)需要得到極大的滿足，這不僅令學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性、主動(dòng)性得到極大的提高，同時(shí)也為社會(huì)培養(yǎng)不同類(lèi)型的人才打下基礎(chǔ)。

地圖導(dǎo)出功能的靈活性強(qiáng)，利于因材施教和因人施教

GIS作為教學(xué)輔助手段，既能簡(jiǎn)單直觀地表現(xiàn)地理基本概念和地理事物，又能多層次地外現(xiàn)一些地理規(guī)律、原理等，能適應(yīng)不同教材的需要和不同學(xué)生的特點(diǎn)，實(shí)行因材施教和因人施教。“全國(guó)政治文化中心——北京”一課中，GIS里面就有許多直觀的專(zhuān)題地圖，北京的位置圖、地形圖、城市交通圖、旅游資源地圖等等；同時(shí)又有用GIS軟件輸出的地圖圖檔，包括專(zhuān)題地圖、操作和查詢(xún)結(jié)果顯示在GIS地圖界面，學(xué)生可以在這里對(duì)地圖進(jìn)行操作和查詢(xún)，地圖的導(dǎo)出功能會(huì)把查詢(xún)的結(jié)果標(biāo)識(shí)在地圖上，或在對(duì)話框中顯示在界面上。這對(duì)學(xué)生的讀圖能力，收集、查詢(xún)和篩選等處理地理信息的能力都有極大的幫助。

空間可視化功能強(qiáng)大，利于培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力

地理學(xué)科與其他學(xué)科的最根本區(qū)別就是有巨大的空間性。因此，地理教育不能局限于地理知識(shí)的灌輸，更重要的是培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力。地理空間思維能力包括地理的空間概念、地理空間的判斷、推理和空間的想象能力，它既是地理學(xué)習(xí)的基本能力，又是地理教學(xué)的目標(biāo)。地理空間思維能力歷來(lái)都是學(xué)生學(xué)習(xí)的薄弱環(huán)節(jié)，不同個(gè)體在空間思維能力方面又存在很大的差異，如“案例一”采用一般地圖進(jìn)行的教學(xué)，對(duì)學(xué)生空間思維能力的提高幫助不大。

GIS的空間可視化功能具體表現(xiàn)在它對(duì)現(xiàn)實(shí)世界的空間關(guān)系的模擬方面，它可以是一幅無(wú)級(jí)縮放和進(jìn)行信息查詢(xún)的地圖，也可以是一個(gè)三維模擬的物象圖，是空間分布的地物的屬性信息圖形的可視化。如學(xué)生想了解“案例二”中北京的地理位置或北京其他地理事物的空間位置，不斷點(diǎn)擊GIS中的北京地圖或拖動(dòng)邊框上的按鈕，以小比例尺查看北京整體在全國(guó)的位置，以中比例尺查看北京的局部，以大比例尺查看北京內(nèi)部的詳細(xì)地理事物（如建筑物、公園等）在北京中的位置。這就令學(xué)生對(duì)北京與其他地理事物之間的屬性關(guān)系有一個(gè)空間概念，并可在進(jìn)一步的學(xué)習(xí)中，根據(jù)問(wèn)題進(jìn)行地圖的定點(diǎn)查詢(xún)、范圍查詢(xún)和線路查詢(xún)，如北海公園與天壇之間的路程、公交線路和定點(diǎn)距離范圍內(nèi)的建筑物等，都可幫助學(xué)生建立空間的判斷、推理和想象能力，順利解決目前的問(wèn)題，同時(shí)又為今后的學(xué)習(xí)奠定能力基礎(chǔ)。由于操作簡(jiǎn)單直觀，不同的學(xué)生都會(huì)在這種學(xué)習(xí)中有巨大的收獲。

互動(dòng)性強(qiáng)，能及時(shí)評(píng)價(jià)和反饋

GIS強(qiáng)大的信息處理功能，能令地理信息在教師與學(xué)生之間形成多向流動(dòng)，并在師生之間、生生之間產(chǎn)生教學(xué)的互動(dòng)。一方面，當(dāng)學(xué)生遇到難以解決的難題時(shí)，可以“現(xiàn)場(chǎng)”向老師和同學(xué)“求教”，及時(shí)得到老師和同學(xué)的輔導(dǎo)，使探究活動(dòng)得以深入下去。另一方面，GIS又為學(xué)生提供了一個(gè)展示的平臺(tái)，讓學(xué)生展示各自個(gè)性化的作品，令學(xué)生不斷增加成功的體驗(yàn)，成為激勵(lì)自身不斷探索下去的動(dòng)力，從而使主動(dòng)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)持久深入。又可讓學(xué)生從他人身上學(xué)習(xí)長(zhǎng)處，彌補(bǔ)自身的不足，加快自身地理知識(shí)、學(xué)習(xí)方法和學(xué)習(xí)能力的建構(gòu)。這種及時(shí)的評(píng)價(jià)及反饋，對(duì)學(xué)生的幫助和激勵(lì)都是傳統(tǒng)教學(xué)無(wú)法達(dá)到的。

相關(guān)知識(shí)鏈接

GIS數(shù)據(jù)的采集

隨著GIS技術(shù)的成熟和廣泛應(yīng)用，國(guó)內(nèi)外的GIS數(shù)據(jù)資源涵蓋面廣、及時(shí)、準(zhǔn)確，各種信息、各空間尺度、各時(shí)間尺度資源會(huì)一應(yīng)俱全。本人在教學(xué)中應(yīng)用的GIS的數(shù)據(jù)來(lái)源主要通過(guò)四種途徑：

第一種途徑：通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)，無(wú)論是查詢(xún)專(zhuān)門(mén)的GIS網(wǎng)站，還是查詢(xún)各個(gè)專(zhuān)題，都會(huì)獲得一些相關(guān)的資料，從中選取簡(jiǎn)單、緊貼教學(xué)內(nèi)容的部分，而且可以免費(fèi)下載。

第二種途徑：教師和學(xué)生可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)訪問(wèn)Web服務(wù)器上安裝的GIS，可以在自己定制界面上獲得地圖信息、制作專(zhuān)題地圖、進(jìn)行地理分析等，這有助于地理教學(xué)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化。

第三種途徑：直接利用 Internet上的GIS產(chǎn)品。如“數(shù)字地球”、“世界地圖集”（World Atlas version 4.0）、“數(shù)字城市”、“數(shù)字農(nóng)業(yè)”、“數(shù)字工業(yè)”等等，只要利用Internet搜索功能，就可以查到并應(yīng)用到地理教學(xué)中。下面以“數(shù)字地球”為例，說(shuō)明它的作用：“數(shù)字地球”主要是由空間數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)、操作平臺(tái)和應(yīng)用模型組成的。這些數(shù)據(jù)不僅包括全球性的中、小比例尺的空間數(shù)據(jù)，還包括大比例尺的空間數(shù)據(jù)（比如大比例尺的城市空間數(shù)據(jù)）；不僅包括地球的各類(lèi)多光譜、多時(shí)相、高分辨率的遙感衛(wèi)星影像、航空影像、不同比例尺的各類(lèi)數(shù)字專(zhuān)題圖，還包括相應(yīng)的以文本形式表現(xiàn)的有關(guān)可持續(xù)發(fā)展、農(nóng)業(yè)、資源、環(huán)境、災(zāi)害、人口、全球變化、氣候、生物、地理、生態(tài)系統(tǒng)、水文循環(huán)系統(tǒng)、教育和軍事等等不同類(lèi)別的數(shù)據(jù)。操作平臺(tái)是一種開(kāi)放的、分布式的基于Internet這樣的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的各類(lèi)數(shù)據(jù)更新、查詢(xún)、處理、分析的軟件系統(tǒng)。

第四種途徑：利用MapInfo強(qiáng)大的制圖功能建立中學(xué)地理教學(xué)簡(jiǎn)略數(shù)據(jù)庫(kù)：如電子地球儀、各種等值級(jí)圖及仿真圖、氣候類(lèi)型、氣象災(zāi)害、氣團(tuán)、降水類(lèi)型及分布、氣候與農(nóng)業(yè)、氣候與工業(yè)輔助專(zhuān)業(yè)用圖等。