GIS 在地理教學的應用

付珊珊 馬雅文

（天津師范大學地理與環境科學學院 天津 300387）

地理信息系統（GIS）是一門結合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學的綜合性學科，它功能強大，操作簡單，可實踐性強，目前已經廣泛的應用在不同的領域。將GIS應用于地理教學中，可以最大限度的提升地理教師的教學能力和學生空間思維能力的培養。對于中學地理教學而言，GIS的教學實踐不僅僅是教學內容之一，同時也是學生接受知識的另一種形式，可以提升學生的學習興趣以及空間分析思維。

1 GIS介紹

科技發展的新時代，以GPS、RS、GIS組成的“3S”技術得到了進一步的普及和應用。其中GIS在“3S”中扮演了重要的作用，它發揮著空間數據處理、分析、應用等重要作用，是地理學科在發展進程史上的一個重要的里程碑。GIS憑借自己強大的數據處理功能，使得數字地球的概念風靡全球，同時也帶動了地理學科的進一步發展。

在中學地理中引入GIS的教學，一方面可以普及相關地理軟件的使用，帶動科技的發展，同時可以使得中學生對于GIS這一新興技術的發展和應用有所了解，培養學生的學習興趣，形成正確全面的地理科學觀，加深對地理學習的認知。另一方面將GIS作為地理教學的輔助工具可以使得課程形式和內容變得豐富多彩，提高學生的學習興趣，培養學生動手實踐能力，進而激發學生學習地理的熱情。

GIS是一個不斷發展中的軟件，其涉及的組成部分也很全面。從系統論和應用的角度出發，GIS被分為四個子系統：應用人員和組織結構、硬件軟件系統、數據庫管理系統、數據庫。GIS的基本組成包括：（1）系統硬件：進行輸入輸出處理數據；（2）系統軟件：執行相關的功能操作，例如疊加分析，緩沖區分析，空間分析；（3）空間數據：GIS 進行操作的基本數據；（4）應用模型：建立的某種特定的解決方案；（5）系統開發和使用人員。擁有完善的組成部分，才可以在發展和使用過程中穩步前進，滿足使用者的需求，達到更好的教學和展示效果。

2 GIS用于地理教學的主要功能

GIS軟件在地理事物空間分布及屬性展示的教學上有著獨特的優勢。地理事物的展示過程必然離不開相關的分析處理，其展示結果也離不開含有相關信息的地圖。GIS的發展經歷了四個階段：開拓期，鞏固發展期，大發展期和現在的用戶時代，經過四個階段的沉淀和發展，功能逐漸完善和成熟，應用也逐漸廣泛。憑借著獨特的數據處理分析展示功能，GIS將在地理教學中發揮至關重要的作用。

2.1 數據采集、編輯、處理功能

GIS可以把各種方式收集到的圖像和非圖像數據經過相關的操作存儲到就計算機中，然后可以在GIS軟件中進行相關的操作處理，使得數據信息可以進行相應的空間展示，一目了然。同時，教師可以將相關的操作教給學生，提升學生的實踐能力，加深對地理現象的印象，培養學生的空間思維能力。

2.2 空間查詢功能

GIS獨特的空間查詢能力具有紙質版地圖無法比擬的優點，簡單直觀，快速方便。在中學地理中比較受歡迎的是定點查詢和范圍查詢。定點查詢可以快速的定位到想要查詢的地理位置及相關屬性，培養學生的空間思維，幫助學生快速記憶。范圍查詢可以進行某個地理要素的影響范圍的查詢，對于講解城市功能分區具有顯著的效果。

2.3 空間分析功能

空間分析最基礎的是緩沖區分析和疊加分析。緩沖區分析是根據點、線、面地理實體，軟件自動與其周圍要素建立一定范圍的緩沖區多邊形。緩沖區分析在中學地理教學中的應用通常是用來分析某一地理要素的影響范圍，如：污染物影響范圍等。空間疊加分析是將想要探究的感興趣的數據圖層進行疊加操作，生成一個包含兩層或多層要素屬性的一個新數據圖層，可以更加清晰地看到疊加后的結果進而進行相關要素的分析。

2.4 電子地圖輸出功能

GIS具有強大的地圖輸出功能，輸出操作步驟簡單，輸出的地圖質量好，輸出格式多樣化。在教學課程安排上，教師可以和學生一起進行地圖的矢量化勾畫，進行勾畫的地圖可以無限的放大并且地理信息不變形，可以增強學生的動手實踐能力，對于地理事物有更清晰的認知。同時教師可以將自己采集到的數據經過相關的操作存儲到GIS系統中，添加相應的圖例注記，使地圖更加具有變現力，更加清晰的展示地理事物的屬性，教學效果優于傳統地圖。

3 GIS在地理教學的優勢

GIS軟件作為教師輔助地理教學的教學工具，本身就具備操作簡單，易上手的特點，只需要教師掌握基本的數據操作步驟并且進行傳統的理論知識講解，就可以在有限的課堂時間內學習到更多的知識，顯著提高課堂效果。

3.1 課程內容豐富，展現效果多樣化

GIS本身包含計算機科學成分，一方面，具有可操作性的實踐環節，提高學生的動手能力，帶動課堂氣氛，提升學生的學習興趣。另一方面，GIS所呈現的地圖畫面色彩鮮亮，動靜結合，能夠幫助開闊學生的視野，吸引學生的注意力，可以在教師的引導下分析獨特的地理現象，培養地理思維。同時GIS軟件可以輸出各種類型的地圖，例如地形圖、三維圖、等高線圖，展示效果顯著，教師可以引導學生更好地認清地理事物，提高課堂效率。

3.2 解決教學難題，鞏固強化教學

GIS軟件操作簡單，中學教學過程中不涉及復雜的編程，軟件體積小，安裝教程全面，界面簡潔明了，內部具備強大的數據處理功能和地圖輸出功能。課堂上所需要的數據，教師可以根據自己教學需求在網上都可以免費獲取，這為老師講解復雜問題提供了有力的數據支持，結合教師傳統理論知識的講解，可以更好地解決地理教學難題。

3.3 教學形式多樣化

運用GIS開展教學，可以展現豐富多彩的數據，開闊學生的視野，提高空間分析思維，幫助學生掌握更多的課外知識。在講授美國、日本、澳大利亞等國家的時候。可以通過GIS軟件進行相應的地圖展示，并進行一些相關的地理數據的處理，進一步清楚地了解其他國家的氣候、地形、資源等具體情況，在搭配老師的傳統知識的講解就可以使學生達到身臨其境的感覺，更好的提高課堂效率。

4 GIS教學深化應用措施

GIS作為一個新興的朝陽軟件，由于基礎設施不完善，在運用與地理教學過程中必然也存在問題。例如教師隊伍中缺乏專業的GIS人才，教師的教學觀念以應試教育為主缺乏學生實踐操作能力的培養，進行GIS課堂教學的計算機軟硬件欠缺，教學數據復雜不能達到統一化。

現階段，GIS輔助地理教學的教學實踐沒有很突出，但是伴隨科技的發展和教育改革的普及，我們可以更清楚的看到GIS在地理教學中的美好前景。因此對于GIS應用于地理教學存在的問題提出一些意見是有必要的。

（1）全面開展普及素質教育并且貫徹實施，教師應該注重學生的實踐能力培養。中國大陸大部分地區授課以老師講授或者演示為主，學生實踐動手的機會相對較少，不利于學生的全面發展，除此之外，GIS軟件主要以動手實踐操作為主，只有學生親身實踐操作才可以發揮GIS真正的作用和應用于地理教學的優勢所在。相關的教育部門應該加大對GIS輔助地理教學的宣傳力度，在中學中所接觸的都是些GIS的基本操作，對于一些年長的教師接觸起來可能會有些難度，萬事開頭難，只要稍加實踐操作的練習就可以用最基本的操作步驟實現相應的地理現象的表達，達到更多樣化的教學效果，享受信息化時代帶來的方便和優勢。

（2）加大GIS相關軟件的投資力度。GIS的基礎平臺是計算機，因此GIS應用于地理教學必然離不開計算機這個介質。因此相關的教育部門需要加大對中學計算機基礎設施的引進，包括計算機機房的擴建，投影儀等多媒體軟件的引進，計算機軟硬件設施的提升，只有普及了計算機，GIS才能真正的發揮用武之地。在一些落后地區的中學中可能還不具備這種條件，因此還需要相關部門加大對這些落后學校的投資力度，盡快完善學校的硬件配套設施，使得GIS更好的服務于中國的所有中學。針對某些存在電腦設備但是設備比較落后的情況，相關部門加大科研投入，生產一些體積小運行快速的GIS軟件，方便使用，同時可以組織相關的GIS專門人員進行一些課程數據的統一整理，方便后期全國各地中學教師講課的數據統一性。

（3）加大GIS人才的培養力度，學習GIS相關理論知識，掌握基本的GIS操作流程對于地理教學非常有利。因此進行地理教學的教師應該具備一定的GIS相關操作基礎，在就業前進行相關的就業培訓，取得一定的GIS相關方面的證書，以使得教師在教學過程中更好的進行課程的講解和具體GIS的相關操作步驟，更好的帶動學習氛圍，增加教師和學生的互動環節，讓教師及時掌握學生的學習情況，有重點的進行強化學習。同時各個中學應該多進行一些GIS應用于地理教學的教學研討會的開展，增加各學校之間的數據資源的共享，互幫互助，取長補短，更好的提升課堂效率，學到更多的東西。