基于GIS的地理教学模式研究*

朱超平　朱海金（安庆师范学院资源环境学院，安徽安庆246011）



基于GIS的地理教学模式研究*

朱超平朱海金
（安庆师范学院资源环境学院，安徽安庆246011）

随着信息技术突飞猛进，教育理念已发生了深刻变化，传统地理教学模式在调动学生积极性、培养学生的学习主动性等方面往往发挥作用不明显，难以适应社会对地理教学提出的要求。同时，地理信息技术与地理学科课程的整合已成为未来课程和教学改革的趋势。

一、GIS技术在地理教学应用的必要性

（一）地理学科的特点

地理科学是一门表达空间现象关系的科学，地理空间是地理学永恒的主题。地理事物既具有空间特性又有时间特性，这类动态的知识对学生来说，不容易直接感知、不容易掌握，而常规地理教学手段很难达到预期的效果。

（二）GIS的强大功能

GIS在处理海量地理数据具有独特的优势，更重要的是它能清晰地回答位置问题（即什么事件发生在什么地方，特定位置上存在什么?）、趋势问题（哪里发生变化?如何变化?）、关系问题（分析不同地理对象之间的空间关系）、条件问题（判断哪里是最佳位置，哪些位置满足某特定条件）、关联问题（什么影响什么?）[1]。GIS的强大功能与所在区域的社会、环境等热点问题，相结合，这将丰富课堂的教学内容。

（三）信息时代的需要

人类社会已经进入信息时代，随着信息技术的不断发展，GIS的应用领域也将越来越广。GIS信息表现力强、数据更新速度快，GIS矢量地图具有数据冗余小，图像清晰，分层存储，管理方便、实践性强的特点，有助于培养学生的动手能力、创新能力和审美情趣。将GIS技术应用于地理课堂教学是信息时代、网络时代对地理教学的呼唤[2]。

二、GIS在地理教学中的应用模式

（一）基于GIS的地图绘制与显示模式

制图功能GIS最重要的一种功能之一，专题地图制作可以根据用户需要分层输出各种专题地图，以显示不同要素和活动的位置，或有关属性内容。目前常用的GIS软件已达到500多种，国外的主要有：ArcGIS，MapInfo，GeoMedia等；国内的主要有：Supermap，MapGIS，GeoStar等。每种软件的功能特色不尽相同，作者建议，根据具体情况学习一两种即可。如果仅仅绘制和显示地图，Coreldraw软件也不失为很好的选择。结合3S技术，可绘制信息量大，精度高，实时的电子地图，使学生获得的信息更全面、更真实。GIS软件是分层管理地图文件的，教师可以根据需要方便地显示和关闭地图图层。另外，学生通过对地理空间信息的绘制、提取，动手能力和创新能力也将会得到提高。（二）基于GIS的空间分析与查询模式

GIS的核心在于它的空间分析功能，它将空间和属性信

息有机地结合起来，从空间和属性两个方面对实体进行查询、检索和分析，并将结果以各种直观的形式准确、形象地表达出来。通过GIS可以对跨地域的资源数据进行观察、探索、揭示其中隐含的信息。GIS的空间分析功能包括拓扑空间查询、缓冲区分析、拓扑叠加分析、距离分析及相邻相接分析等；GIS的地形分析功能在地理教学中也有广泛地应用，通过数字地形模型DTM，以离散分布的平面点来模拟连续分布的地形，再从中内插提取各种地形分析数据，包括：等高线分析、透视图分析、坡度坡向分析、剖面图分析、地形表面面积和填挖方体积计算等。GIS能将空间和属性信息结合带来数据的可视化，这为地理教学中使用好地理图像、地理图表提供了一种新的方法，结合当前信息技术与学科课程整合改革，定将在地理教学活动中占有重要的地位[3]。

图2　2013年中国人口点密度分布图

（三）基于3DGIS与虚拟现实（VR）模式

三维可视化是以三维立体的形式来表现数据的技术和方法。虚拟现实Virtual Reality，简称VR。3DGIS主要利用3S技术、VR技术、计算机技术对地空间信息进行分析和显示的可视化系统。3DGIS在视觉冲击上能有效地调动学生的感观，形象逼真地展示地理现象和事物，但由于3D模型建设费时费力、成本较高、专业性强，基于该种教学模式应用目前还不是很广。

（四）基于Google Earth的教学模式

Google Earth以高分辨率卫星影像和航片为基础数据，数据涵盖全球。除了提供免费高精度卫星地图，GE可让学生浏览地球上的任何地方，查看卫星图像、地图、地形地貌和3D建筑，GE已成为地理教学重要的空间数据源。GE更有趣的功能是支持用户上传地图标注，可以在极短时间里把一张无标注的卫星照片改进成有详细标注地图。可以让学生收集“我的家乡”旅游景点素材，如图片、文字、视频等，利用GE基本功能制作“我的家乡旅游”，培养学生热爱家乡，热爱祖国的情怀。

表1　2013年中国人口分布数据(单位：万人)

三、GIS在地理教学中的应用案例

GIS在中国人口分布教学中的应用。如在讲述《中国地理》第四章第一节人口及其问题时，我们可以采用GIS技术与多媒体相结合教学的方式来组织地理教学。中国是世界上人口最多的国家，那么中国人口的分布有什么特征？让学生利用GIS和统计数据制作的2013年人口分布图。观察2013年人口分布图（图1），分析造成东西部的人口分布巨大差异的原因和人口分布态势及中国人口分布的沿海效应。利用ArcGIS叠加上等高线地形图，通过空间尺度的变换，使学生对人口分布的完整认识由远及近、由粗到细、逐步深入。在Arcmap中把中国人口分为五级，不难看出：第一级为广东、四川、河南、山东、江苏、河北等；第二级为湖南、湖北、安徽、浙江等；第三级为云南、广西、江西、福建、黑龙江、辽宁、山西、陕西、江西等；第四级为新疆、甘肃、内蒙古、吉林等；第五级且人口最少的为西藏、青海等。

我国人口分布大致分界线为云南腾冲到黑龙江的黑河，这条界线把中国人口一分为二，至此显得西部的人口的少，此线的东部人口众多，聚集了全国绝大多数人口，这些省份大都是经济比较发达的省份，人口具有聚集效应，同时人口也有平原效应，平原地区人口多于山地、高原。这有利于培养学生独立思考的能力、实际操作能力，增强学习的能动性，有利于激发学生自主分析的能力和解决实际问题的兴趣，提高学习的主动性。

四、结束语

随着数字地球、数字城市等数字化系统工程的开展，作为其核心技术的地理信息系统的应用也越来越广泛，各类如电子地图等信息产品普遍地进入了人们的日常生活中。因此，让地理信息系统进入地理教学课堂，不仅可提高教学效果、培养学生的创新能力，而且可以真正推动地理素质教育的发展。

参考文献

[1]黄杏元.地理信息系统教程（第三版）[M].北京：高等教育出版社，2007：24-45+103-123.

[2]师忠涛.中学GIS教学辅助软件设计与案例研究[D].上海：华东师范大学，2011.

[3]柯旭阳.GIS技术在高中学生信息素养培育中的应用研究[D].福州：福建师范大学，2005.

[4]郭巍.信息与电脑（理论版）[J].中国学术期刊（光盘版）电子杂志社，2010，5.

摘要：本文简要地介绍了地理信息系统（GIS）并对地理信息系统技术运用于地理教学的必要性作了分析，探讨GIS技术在地理教学活动中的应用现状，最后列举GIS技术在地理教学中的典型案例。

关键词：地理信息系统；地理教学；教学模式

*基金项目院国家自然科学基金项目野基于图的谱方法的空间目标形状表达与度量研究渊41071240冤冶资助遥

Abstract:This paper briefly introduces the Geographic Information System and analyzes the necessity of applica-tion of GIS technology in geography teaching. What is more, it also explores the current situation for GIS technology application in geography teaching activities. Finally, it illustrates the typical cases for GIS technology application in geography teaching.

Keywords:geographic information system; geographic teaching; teaching pattern

作者简介：朱超平，男，湖北武穴人，硕士，安庆师范学院资源环境学院讲师。

中图分类号：G642

文献标志码：A

文章编号：2096-000X（2016）02-0077-02