“地理信息系統及其應用”教學設計(湘教版)

一、教材分析

“地理信息系統及其應用”一節由理論、案例及應用等內容組成，并以一個傳統地圖實踐應用的案例引入正文，這樣編寫的初衷是為了點出地圖獨特的功能，引出被喻為電子地圖的地理信息系統在類似實踐應用中將有更為靈活強大的功能。

本節以兩個一級提綱作為綱要引領全文，在第一個標題“地理信息系統”中，包括“地理信息系統的概念”、“地理信息系統的發展”、“地理信息系統的組成”、“地理信息系統的工作過程”四個內容。第二個標題“地理信息系統與城市管理”包括地理信息系統在各行各業中的應用。教材編寫的目的旨在通過學生對地理信息系統及其應用的學習，培養其對地理信息技術學習的一般方法和過程，達到課程標準的要求。

二、學情分析

地理信息技術是比較前沿的學科知識，學生對這部分知識了解并不多，學習的難度較大。在教學過程中可盡量運用具體實例講解，并通過資料收集、整理的過程，讓學生感受到地理信息系統在社會生產和生活中的具體意義，從而降低學習的難度，提高學生學習的積極性，達到課程標準要求。

三、教學目標

知識與技能：了解地理信息系統基本概念；了解地理信息系統的最基本工作過程；了解地理信息系統專業軟件的基本發展與應用狀況；了解地理信息系統的基本硬件和軟件系統，并初步了解各基本構成的作用。

過程與方法：在實踐活動中，通過考察、實習等了解地理信息系統的應用領域；通過地理信息系統在生產、生活實踐中的應用實例，了解國內外地理信息系統的基本應用情況；在具體應用中，了解地理信息系統的組成、分工和基本工作原理。

情感、態度與價值觀：認識地理信息技術的革命性意義；培養信息收集、處理與分析的地理素養；形成在網絡中獲取信息的意識。

四、教學重難點

重點：地理信息系統的基本概念；地理信息系統專業軟件的基本發展與應用狀況；地理信息系統的基本構成。

難點：地理信息系統的基本工作過程；地理信息系統的應用領域和發展領域。

五、教學方法

小組合作學習法、讀圖分析法、角色扮演法

六、教學過程

課前準備：①劃分研究性學習小組。②各小組自主選擇課題：地理信息系統的發展歷程；地理信息系統的組成和工作過程(要求進行角色扮演)；地理信息系統與生活(注重地理信息系統與城市管理)；國內外地理信息系統軟件的介紹。

新課導入：假設我們要外出旅游，需要在溫州火車南站集合。如果你不熟悉路線，可以利用某網站提供的地圖功能，嘗試一下如何查詢從學校到溫州火車南站的路線。

學生活動：利用地圖進行查找并談體會。

教師歸納：在查詢過程中，可以發現地理信息系統不僅提供了許多地理信息，也為人們的生活帶來了方便。什么是地理信息系統?它有怎樣的功能和具體的應用?接下來一起了解這部分知識。

學生活動：閱讀課本知識，找出地理信息系統的概念、地理信息系統與一般信息系統的區別。

教師歸納：地理信息系統(簡稱GIS)是一種以采集、存儲、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關數據的空間信息系統(注意概念中的關鍵詞)。GIS除了一般信息系統的功能外，還能顯示數據的空間分布，并具有強大的空間查詢、分析、模擬、統計和預測等功能(注意地理現象表述的特殊性)。

延伸閱讀：地理信息系統能為我們做些什么?(教師利用P₇₅圖3-1進行引導)

小組活動：

(1)第一小組成員上臺匯報收集和整理的關于地理信息系統的發展歷程(主要應涉及地理信息系統的發展階段以及中國地理信息系統的發展，如果小組學生匯報及學生的互評中出現問題。教師應及時引導)。

其它小組成員參與互評與提問(互評與交流)。

教師總結：

從20世紀60年代至今，地理信息系統經歷了4個發展階段(見圖1)。我國地理信息系統的發展特點：起步晚、速度快。(2)第二小組成員帶上小組合作學習中完成的作品現場模擬地理信息系統的五個組成部分及其工作的過程(角色扮演)。

要求：各自介紹所扮演角色的主要功能，同時接受其它組成員的提問；各角色要展示地理信息系統工作的過程；展示最后的成果(可以是手工作品，也可以是電腦作品)。

其它組成員參與到現場模擬中，同時進行互評。角色扮演的過程中，如果講臺附近空間不夠可以將各角色布局在教室的不同位置，教師應鼓勵周圍同學積極參與，注意課堂秩序，避免造成活動的混亂。

教師總結：地理信息系統的組成和功能(見圖2)。

數據：地理信息系統數據分為基礎數據和專題數據。

地理信息系統軟件：提供存儲、顯示、分析地理數據的功能。主要包括數據輸入與編輯、數據管理、數據操作以及數據顯示與輸出等。

地理信息系統人員：包括從事地理信息系統開發的專業人員，也包括使用地理信息系統的用戶。

應用模型：解決實際問題的數學模型，如人口擴展模型、商業選址模型、路徑分析模型等。

硬件：計算機主機、數據輸入設備、數據輸出設備、數據傳輸設備、存儲設備。

地理信息系統的工作過程包括地理數據的輸入、存儲、地理數據的操作和分析以及地理信息輸出等環節。

數據輸入：建立地理數據庫。

數據存儲：采用“分層”技術，即將地圖中的不同地理要素，存儲在不同的“圖層”中。將不同的“圖層”要素進行重疊，就形成了不同主題的地圖。

數據的操作與分析：是地理信息系統應用的基礎。通過對地理信息系統數據的操作，可以使各類數據之間的關系以直觀的形式表現出來，這種形式可以是圖形、地圖或表格。用戶和決策者對操作結果進行判斷分析，能獲得有用的信息。

地理信息系統的輸出：是指將編輯好的地理信息系統信息在計算機顯示器的屏幕上顯示，或通過繪圖儀、打印機等輸出的過程。在地理信息系統中，地理要素可以放大或縮小，一般可以輸出地形圖、專題圖和坡面圖以及三維圖。

過渡：通過前面的學習，初步了解到地理信息系統在社會生活的很多領域有廣泛的應用，下面一起來看第三小組的成果，地理信息系統是怎樣解決一些實際問題的。

(3)第三小組成員上臺通過電腦或收集到的地圖向同學展示地理信息系統在城市管理中的應用。

學生互助、互評，教師及時發現學生活動中的問題，并做適當講解和評析。

教師總結：目前，地理信息系統廣泛應用與資源調查、環境評估、災害預測、國土管理、城市規劃、郵電通信、交通運輸、公安、水利、公共設施、商業金融等生產生活的各個領域。

地理信息系統在城市建設和管理中有如下典型應用。

城市規劃和管理：主要利用地理信息系統技術進行城市規劃設計、工程選址等，也可以進行城市管理和輔助決策。

基礎設施管理：城市的基礎設施，如道路交通、電力、電信等，都具有明顯的地理空間特征。利用地理信息系統能夠完成工程設計、應急搶修、日常維護等工作，可大幅度提高工作效率。

土地利用與管理：土地利用涉及土地利用性質變化、地塊輪廓變化、土地權屬關系變更等內容。地理信息系統技術可以有效完成對土地利用狀況的監控和管理，提高工作質量與效率。

生態環境管理：應用地理信息系統技術，可以實現城市生態規劃、環境評價、環境與區域可持續發展的決策分析、環保設施的管理等。

過渡：通過前面的學習，已了解地理信息系統的概念、組成、功能、工作過程及具體的應用，可以發現地理信息系統就在我們身邊，同時正悄悄地為人類服務。為了能幫助大家更好地應用地理信息系統，請第四組的同學向大家介紹目前國內外地理信息系統軟件。

(4)第四組成員上臺介紹國內外地理信息系統軟件(主要介紹軟件的名稱、開發的國家和地區、主要的功能等，最好能通過電腦進行展示)。

教師點評：通過第四組同學對國內外地理信息系統軟件的介紹，可了解到現在世界上大型的或專題的地理信息系統軟件不計其數、不斷更新，應用的范圍越來越廣泛。從世界地理信息系統的發展方向看，主要表現為網絡地理信息系統、三維地理信息系統、虛擬地理信息系統和多媒體地理信息系統等。

課后活動：各小組制作地理信息系統專題簡報并交流。

要求：整理課前準備的資料和課堂交流的內容；以學后感的形式或制作專題簡報的形式粘貼于教室的學習欄進行交流；對活動過程中涉及的知識、方法以及遇到的問題等，進行交流總結并積極鼓勵新思維和新創作。