“地理信息技术”的教学设计

上海市嘉定一中（201808） 蔡袁芬

“地理信息技术”的教学设计

上海市嘉定一中（201808） 蔡袁芬

高中地理下册专题28 “地理信息技术”是一个走在学科前沿的教学内容，主要涉及到遥感（RS）、全球定位系统（GPS）和地理信息技术（GIS）三种技术，简称“3S”。这些技术对学生而言是新的，课程标准中要求学生能够辨别“3S”技术的相应特性，感受“3S”技术巨大的实用价值，感悟信息技术对生产和生活带来的巨大作用。为了实现课程标准对学生的这些要求，同时体现“关注贴近学生生活的地理”这一教学理念，本课的教学设计围绕“贴近学生生活”展开，让学生更多地了解现代地理信息技术在生活中多方面的应用，让生活走进地理课堂。

一、视频引入新课，激发学习兴趣

为了更好地吸引学生进入学习新知识的状态，教学设计中新课的导入是非常重要的环节。考虑到“3S”技术是比较前沿的科学，直接介绍这些技术的概念，学生可能会觉得与生活比较疏远，所以本课的导入引用了电影《夕阳天使》中的一个片段，片中的女主人在遇难时，运用“3S”技术，快速、准确地选择合适的行驶路线，摆脱危急境况。紧张的情节、精彩的画面给学生视觉上产生较强的冲击，让他们感受到“3S”技术的魅力，激发他们学习的兴趣与欲望。从课堂上学生聚精会神的眼神可以看出，此环节起到了一定的效果。

二、“贴近学生生活”开展“3S”教学环节

1.“RS”——联系生活经验，由现象上升到理论

遥感技术被比喻为太空的眼睛，好比古代神话中的“千里眼”，为了让学生感受到这一点，本课设计中运用了嘉定一中校园的遥感图像，让学生观察图片中显示的事物。学生看到自己熟悉的校园，很快就能辨别出来，同时也表现出惊讶的表情，这是怎么做到的？从而引出遥感的概念——遥远的感知。接着让学生看校园的遥感图像辨认出校园中的事物，再显示出另外一张校园照片，这张照片只能反映某一处的景色，让学生进一步感受遥感图像与一般照片的区别（见图1），从中感受遥感工作范围广的优点。

图1 遥感图像与普通照片对比

图2 遥感工作原理

通过与普通照片对比，将深奥的遥感原理通过与普通照相技术相联系，拉近学生与遥感技术之间的距离，联系已有的照相经验，更好地理解遥感的工作原理（见图2），由此上升到一定理论。在这个过程中，学生体验到学习的乐趣，为下面学习遥感图像的判读奠定基础，学生会有更高的积极性投入学习。

“RS”的教学环节设计中，联系学生已有的知识和生活经验，在此基础上去学习新知识，既激发学习兴趣，也将深奥的科学原理简单化，有助于学生的理解。

2.“GPS”——联系“北斗二号”热点，关心社会发展

对于这三个技术，备课时预计学生对GPS的熟知度应该会最高，因为随着生活水平的提高，很多家庭的小轿车上都装有车载式导航仪，所以学生应该对GPS的应用有一定的了解。教学设计中设想让学生谈谈生活中所见的GPS的应用，通过课堂实践，学生的回答与课前的预想是比较接近的，部分学生能够回答到车载式、手表式的导航仪（见图3）。顺着同学们的热烈反应，马上出示一张地铁站等候列车进站处的显示屏的照片（见图4），照片上清楚地显示出下一次列车到达所剩的时间，让学生思考，为什么会有如此精确的提示？是谁在时刻监视着列车的行径？引导学生得出结论：原来这也是GPS的功劳。

学习了GPS在生活中的应用，为了让学生更好地了解目前世界主要的全球卫星定位系统的发展动态，向学生介绍了现有的卫星导航定位系统除了美国的GPS以外，还有俄罗斯的格洛纳斯系统、欧盟的伽利略系统和我国的北斗系统。同时，结合社会热点：我国“北斗二号”于2009年4月15日成功发射（见图5），及时让学生了解这一新闻，学习新知的同时也接受爱国主义教育，让学生感受到我们国家的强大和进步。

图3 GPS在生活中的应用

图4 地铁站显示屏

图5 我国北斗二号发射

“GPS”的教学环节设计中，联系学生生活中接触到的GPS的应用，通过地铁站列车到达时间显示屏这一事例的运用，旨在引导学生学会观察生活，感受生活中的地理无处不在。通过介绍世界其他主要的全球卫星定位系统和运用我国“北斗二号”发射的新闻，引导学生关心社会的发展，关注世界的变化，体现新课程的理念。

3.“GIS”——选取合适的教学素材，突出应用的广泛性

地理信息系统（GIS）是一个庞大的数据管理系统，是一门以应用为目的的信息技术，其应用可以深入到各行各业、千家万户。GIS在资源管理、城市管理、防灾减灾等方面有强大的应用，对于这些方面的应用不可能面面俱到，要有选择性和针对性。城市管理与学生生活比较贴近，GIS可应用城市安全设施管理。如当城市中发生恶性犯罪事件，利用公安管理GIS系统，街道报案后立刻就可以查出犯罪事故地点，立即判断出犯罪可能逃离的路线，从而迅速制定高效率的打击犯罪的方案。

为了让学生感受到GIS广泛的应用，教学设计中还选取有关美国精准农业技术的实例。精准农业是现有农业生产措施与新近发展的高新技术的有机结合，其核心技术是“3S”技术和计算机自动控制系统。其中，GIS的主要功能是对各种空间数据进行管理，通过把地形地貌、土壤类型、土壤测试结果、化肥农药使用情况以及产量等数据输入GIS系统，对这些信息进行加工处理，绘制信息电子地图，并抽取相关信息提供给施肥专家系统等决策支持系统，形成施肥、灌水、喷药等田间操作决策。美国有200多万个农场，其中8%是年收入25万美元以上的规模经济的大农场，占整个农场耕地面积的37%，精准农业主要应用于大农场，有60%～70%的大农场采用精准农业技术，精准农业技术的采用也给农场主带来明显的效益。精准农业应用的主要地区在美国中西部，应用的主要作物是大豆、小麦、玉米和部分经济作物。

“贴近学生生活”的地理课也表现在所选教学素材的实时性，及时更新，符合时代发展的特征。教学设计时应选择“贴近学生生活”的素材，同时也要注意材料的实时性。我们上海城市的轨道交通越来越发达，面对越来越多的轨道线路，乘客们难免会有混淆或不清楚的情形。GIS能帮助我们及时了解轨道交通的信息——2009年5月上海轨道交通智能导向综合信息系统在上海人民广场地铁站及部分公交站点投入试运行，这就是GIS最新的应用实例。在2009年2月，上海轨道交通漫游指南已开通运行，乘客只需用手机登陆这个平台，就可以免费进行自助式信息查询（见图6）。让学生了解到这一信息，不仅告知学生GIS在我们生活中的应用，而且也要引导他们关心新闻报道、关心生活。

图6 上海轨道交通漫游指南

三、模拟角色情境，理解“3S”的集成

人们在实际应用中，发现单独使用GPS、GIS、RS等技术，有时不能满足实际的需要，而将三者综合应用，则可以回答用户提出的各种复杂问题，从而更有效地提供科学的决策咨询。GPS、RS是GIS数据的重要来源，GIS则能对所获得的数据进行处理、分析和管理，提取各种有用的信息，进行空间决策支持。这就是“3S”技术集成（见图7）。

图7 3S技术的集成

在分别开展“3S”教学环节后，要注意强调“3S”的集成与应用，教学设计中最后安排了一个课堂讨论：围绕迎接世博会的召开，我们上海市各行各业（交通、气象、世博志愿者……）如何运用3S技术来为世博服务，让学生进行角色扮演，处在一定的情境之下，思考如何科学合理地运用好3S技术。通过这个环节让学生理解3S不是三个独立的技术，而是相互可以结合的集成技术。

在这个教学环节中，创设一定的情境教学模式，在让学生进行角色扮演的同时也引导他们将学习的地理知识运用到生活中，学以致用。

知识源于实践，同时知识也为实践服务。《上海市中学地理课程标准（试行稿）》指出：“地理学是在人类实践活动的基础上发生并发展的，人类对地理环境的正确认识来自于实践、验证于实践，并通过实践加以应用。”让生活走进地理课堂，本课的整体设计围绕“贴近学生生活”、“注重实践与应用”开展教学。联系生活经验→→知识源于实践→→联系社会热点、新闻报道→→关心身边的地理→→创设角色情境→→注重实践与应用→→知识为实践服务。这个过程既符合学生的认知规律，也充分体现新课程标准的理念。