初中地理GIS研究性學習方案初探

王玉婷

【摘要】初中地理的核心素養要求培養學生的空間思維能力，能運用地理知識與技能解決生活中的問題，地理信息系統（GIS）是最有效的手段，本文簡單介紹了地理信息系統的概念，并對地理信息系統應用于中學地理教育的必要性作了分析，闡明了了地理信息系統技術在中學地理教學的教育功能，并通過案例對地理研究性學習進行探索，分析了GIS給當前地理教育的啟示。

【關鍵詞】GIS 初中地理 研究性學習

【中圖分類號】G633.55 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2017）03-0203-02

一、GIS簡介

GIS（Geographical information system）[1]是地理信息系統的英文縮寫，于本世紀60年代興起，是一門融計算機技術、測繪科學、遙感、應用數學、信息科學、地球科學于一身的綜合和集成的信息技術，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。在教育界，我國絕大多數高等院校的地理專業都開設了GIS專業，隨著高中將地理信息系統作為地理選修課，GIS技術也逐漸融入到中學地理教育中。

二、GIS在中學地理中的教育功能

GIS不僅作為前沿的新技術這一教學內容滲透于中學地理教育，還可以作為新的教育技術媒體輔助中學地理教學 [2]。

有助于實現直觀教學，提高學習興趣。利用GIS軟件的動態演示功能，可以實現地理數據的可視化，使原本抽象的地理知識變成活潑生動的地理圖形，而且，這種地圖顯示還有動態效果，它的空間定位更精確，可以自由的縮放、漫游，還可以通過屬性數據的連接進行趨勢分析、緩沖區分析、疊置分析等等，同時在GIS上可用不同時期的數據對地理世界的動態變化做出分析，極易激起學生的興趣和動手能力。

有助于培養學生的空間思維能力。地理空間是地理學永恒的主題，而地理學的難點也在于它的空間性，在教學中通過指導學生閱讀地圖幫助學生記住地理事物、地理現象分布的位置，建立起客觀世界的空間概念，是中學地理教學的一個基本任務，也是培養學生地理能力的重要內容。只要給學生明確的查找任務，通過對GIS地圖進行漫游、縮放、標注、查詢、圖層疊加等操作，能夠很好幫助學生掌握一些重要地理事物的位置，同時觸類旁通，建立起客觀世界的空間概念[3]。

有助于教師水平的提高。GIS輔助中學地理教育可以使中學地理教師自身的知識體系不斷更新，能夠時刻關注地理學的發展。地理教師可以通過GIS的強大功能對地理學的前沿研究領域進行涉獵，成為研究型的現代地理教師。

綜上所述，GIS強大的地圖制作、處理和顯示功能，對于突破難點、突出重點，幫助學生建立空間概念，培養學生空間想象能力，從具象到抽象，提高空間思維能力和辯證思維能力，培養學生正確的資源觀、人口觀、環境觀及可持續發展觀等方面都是傳統地圖所無法比擬的。

三、GIS探究教學模式

在初中階段，GIS可以滲透到地理學科相關的研究性學習當中，主要運用于相關的“應用性”課題或項目之中，從而避免研究性學習難度過大[4]。具體實施步驟如下：首先，根據學生的知識儲備水平，確定研究性學習課題的探究級別。美國“ 探究教學”提出了三種探究級別：一是結構性探究（Structure Inquiry），在研究性學習中給學生提供將要研究的問題、解決問題所需要的資料和方法，但是不給定預期的結果；二是指導性探究（Guided Inquiry），只提供給學生要研究的課題， 學生主動搜集和處理資料；三是自由探究（Free Inquiry），研究課題由學生或小組獨立確定，相關資料和方法由學生自主。其次，指導學生設計研究方案。研究方案主要包括研究的具體步驟和計劃，這是整個研究性學習的關鍵。教師可以根據學生掌握GIS技術的實際情況，結合預先課題或項目，引導學生逐步建立和修正實施方案，從而達到方案可行性的目的。第三，在實施過程中，教師協助解決遇到的難題。最后，開展研究性學習結題和展示成果。結題結果可能有不同情況，教師應引導學生對相關GIS 研究性學習進行經驗總結，從而達到研究性學習的預期效果。具體實施模式如圖1所示。

四、研究性學習方案實例

本文以人教版初中地理7年級上板塊運動的為例進行演示。

1.研究情景

自2008年以來，世界各地地震頻發，比如2008年5月12日汶川8.0級地震，2010年3月10日云南盈江發生的5.8級地震，3月11日日本發生9.0級特大地震，3月24日緬甸發生7.2級地震。地球真的進入地震活躍期了嗎？地震分布范圍有什么特征？

2.研究過程

（1）獲取與分析地震數據，探究不同板塊地震發生頻率。

可以從USGS（美國聯邦地質調查局http：//earthquake.usgs.gov/）的網站上搜索下載全球近幾十年的地震數據。這里面提供的數據包括了時間、坐標、震級、震源深度等，我們研究的地震一般是有明顯震感的，且具有一定破壞性的地震，這里選擇5級及以上地震。將獲取的數據以Excel表格的形式存儲，通過簡單的統計，可以知道地震發生的頻率及變化規律。從近30年的數據來看，地震確實進入了高發期。

（2）制作地震分布規律圖

打開軟件ArcGIS10.0，加載世界地圖，選擇工具“Tools”的“add xy data”工具將地震表格數據按照經緯度添加圖層，把2005年到2011年的地震數據根據經緯度在地球上顯示出來，可以發現地震的地點分布是有一定規律的，主要位于各大版塊交接處，海洋中間地震的分布是比較少的。

為了以更好的空間視角探究，將文件保存為kmz格式，并利用Google earth打開，把視角調到日本會發現，這一帶地震的發生的頻率相當高，比較直觀地說明了地球上地震帶的空間分布特征，并能為板塊構造學說提供有力的證據（圖2）。

3.遺留問題探究

關于地震或者板塊運動的可研究問題還有很多，學生可以從手頭的數據和案例中得到啟發，去繼續研究自己感興趣的問題。

上面是一個關于地震的課程設計，教師也可以設計全球的氣候的研究性課程，探究降水、氣溫、海拔高度等要素間的關系。教師在實施研究性教學過程中要善于發現各種課程資源，重視積累相關資料，不僅根據教材內容去實施教學，也可以結合本校、本地、社會上資源的情況開發和設計課程。

五、問題與展望

根據近年來發達國家地理信息技術教育的情況，在我國基礎地理教育中，GIS教育應是一個逐步滲透、逐步普及、不同層次、不同要求、不同形式的教學發展模式，是一個從低層次向高層次逐步發展和普及的過程。GIS教育要根據實際教學環境（硬件、軟件、學生狀況、教師隊伍），采取分層次、分地區、分級別有區別地對待，可以按照基本要求教學、拓展性教學、研究性教學等幾個層次進行。在教學方法與手段上，要強調直觀，加強傳統教學方法與多媒體教學、參觀、實習等教學模式相結合。在拓展性和研究性教學層次上，加強學生的實踐能力、基本操作技能、系統設計能力的培養。

本文嘗試將在研究性學習中滲透GIS理念是對中學地理信息技術教學的一個探索，具有一定的可行性，然而對于處于發展初期的GIS基礎教育，有關課程實踐環節、教育機制、教學資源的開發、教學效果的檢驗與教學評價等問題仍需在實際教學中進行試驗。

參考文獻：

[1]龔建亞.地理信息系統基礎[M].科學出版社，2001.

[2]鐘華勝.GIS融入中學地理教學及其實驗研究[D].福建師范大學，2006.10.

[3]宋安輝.中學地理探究型教學中GIS應用研究[D].南京：南京師范大學，2007.

[4]董金瑋，鄭新奇.基于GIS的中學地理輔助教學系統的開發[J].中國現代教育裝備，2007（1）：83-85.