初中地理GIS研究性学习方案初探

王玉婷

【摘要】初中地理的核心素养要求培养学生的空间思维能力，能运用地理知识与技能解决生活中的问题，地理信息系统（GIS）是最有效的手段，本文简单介绍了地理信息系统的概念，并对地理信息系统应用于中学地理教育的必要性作了分析，阐明了了地理信息系统技术在中学地理教学的教育功能，并通过案例对地理研究性学习进行探索，分析了GIS给当前地理教育的启示。

【关键词】GIS 初中地理 研究性学习

【中图分类号】G633.55 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2017）03-0203-02

一、GIS简介

GIS（Geographical information system）[1]是地理信息系统的英文缩写，于本世纪60年代兴起，是一门融计算机技术、测绘科学、遥感、应用数学、信息科学、地球科学于一身的综合和集成的信息技术，是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息系统。在教育界，我国绝大多数高等院校的地理专业都开设了GIS专业，随着高中将地理信息系统作为地理选修课，GIS技术也逐渐融入到中学地理教育中。

二、GIS在中学地理中的教育功能

GIS不仅作为前沿的新技术这一教学内容渗透于中学地理教育，还可以作为新的教育技术媒体辅助中学地理教学 [2]。

有助于实现直观教学，提高学习兴趣。利用GIS软件的动态演示功能，可以实现地理数据的可视化，使原本抽象的地理知识变成活泼生动的地理图形，而且，这种地图显示还有动态效果，它的空间定位更精确，可以自由的缩放、漫游，还可以通过属性数据的连接进行趋势分析、缓冲区分析、叠置分析等等，同时在GIS上可用不同时期的数据对地理世界的动态变化做出分析，极易激起学生的兴趣和动手能力。

有助于培养学生的空间思维能力。地理空间是地理学永恒的主题，而地理学的难点也在于它的空间性，在教学中通过指导学生阅读地图帮助学生记住地理事物、地理现象分布的位置，建立起客观世界的空间概念，是中学地理教学的一个基本任务，也是培养学生地理能力的重要内容。只要给学生明确的查找任务，通过对GIS地图进行漫游、缩放、标注、查询、图层叠加等操作，能够很好帮助学生掌握一些重要地理事物的位置，同时触类旁通，建立起客观世界的空间概念[3]。

有助于教师水平的提高。GIS辅助中学地理教育可以使中学地理教师自身的知识体系不断更新，能够时刻关注地理学的发展。地理教师可以通过GIS的强大功能对地理学的前沿研究领域进行涉猎，成为研究型的现代地理教师。

综上所述，GIS强大的地图制作、处理和显示功能，对于突破难点、突出重点，帮助学生建立空间概念，培养学生空间想象能力，从具象到抽象，提高空间思维能力和辩证思维能力，培养学生正确的资源观、人口观、环境观及可持续发展观等方面都是传统地图所无法比拟的。

三、GIS探究教学模式

在初中阶段，GIS可以渗透到地理学科相关的研究性学习当中，主要运用于相关的“应用性”课题或项目之中，从而避免研究性学习难度过大[4]。具体实施步骤如下：首先，根据学生的知识储备水平，确定研究性学习课题的探究级别。美国“ 探究教学”提出了三种探究级别：一是结构性探究（Structure Inquiry），在研究性学习中给学生提供将要研究的问题、解决问题所需要的资料和方法，但是不给定预期的结果；二是指导性探究（Guided Inquiry），只提供给学生要研究的课题， 学生主动搜集和处理资料；三是自由探究（Free Inquiry），研究课题由学生或小组独立确定，相关资料和方法由学生自主。其次，指导学生设计研究方案。研究方案主要包括研究的具体步骤和计划，这是整个研究性学习的关键。教师可以根据学生掌握GIS技术的实际情况，结合预先课题或项目，引导学生逐步建立和修正实施方案，从而达到方案可行性的目的。第三，在实施过程中，教师协助解决遇到的难题。最后，开展研究性学习结题和展示成果。结题结果可能有不同情况，教师应引导学生对相关GIS 研究性学习进行经验总结，从而达到研究性学习的预期效果。具体实施模式如图1所示。

四、研究性学习方案实例

本文以人教版初中地理7年级上板块运动的为例进行演示。

1.研究情景

自2008年以来，世界各地地震频发，比如2008年5月12日汶川8.0级地震，2010年3月10日云南盈江发生的5.8级地震，3月11日日本发生9.0级特大地震，3月24日缅甸发生7.2级地震。地球真的进入地震活跃期了吗？地震分布范围有什么特征？

2.研究过程

（1）获取与分析地震数据，探究不同板块地震发生频率。

可以从USGS（美国联邦地质调查局http：//earthquake.usgs.gov/）的网站上搜索下载全球近几十年的地震数据。这里面提供的数据包括了时间、坐标、震级、震源深度等，我们研究的地震一般是有明显震感的，且具有一定破坏性的地震，这里选择5级及以上地震。将获取的数据以Excel表格的形式存储，通过简单的统计，可以知道地震发生的频率及变化规律。从近30年的数据来看，地震确实进入了高发期。

（2）制作地震分布规律图

打开软件ArcGIS10.0，加载世界地图，选择工具“Tools”的“add xy data”工具将地震表格数据按照经纬度添加图层，把2005年到2011年的地震数据根据经纬度在地球上显示出来，可以发现地震的地点分布是有一定规律的，主要位于各大版块交接处，海洋中间地震的分布是比较少的。

为了以更好的空间视角探究，将文件保存为kmz格式，并利用Google earth打开，把视角调到日本会发现，这一带地震的发生的频率相当高，比较直观地说明了地球上地震带的空间分布特征，并能为板块构造学说提供有力的证据（图2）。

3.遗留问题探究

关于地震或者板块运动的可研究问题还有很多，学生可以从手头的数据和案例中得到启发，去继续研究自己感兴趣的问题。

上面是一个关于地震的课程设计，教师也可以设计全球的气候的研究性课程，探究降水、气温、海拔高度等要素间的关系。教师在实施研究性教學过程中要善于发现各种课程资源，重视积累相关资料，不仅根据教材内容去实施教学，也可以结合本校、本地、社会上资源的情况开发和设计课程。

五、问题与展望

根据近年来发达国家地理信息技术教育的情况，在我国基础地理教育中，GIS教育应是一个逐步渗透、逐步普及、不同层次、不同要求、不同形式的教学发展模式，是一个从低层次向高层次逐步发展和普及的过程。GIS教育要根据实际教学环境（硬件、软件、学生状况、教师队伍），采取分层次、分地区、分级别有区别地对待，可以按照基本要求教学、拓展性教学、研究性教学等几个层次进行。在教学方法与手段上，要强调直观，加强传统教学方法与多媒体教学、参观、实习等教学模式相结合。在拓展性和研究性教学层次上，加强学生的实践能力、基本操作技能、系统设计能力的培养。

本文尝试将在研究性学习中渗透GIS理念是对中学地理信息技术教学的一个探索，具有一定的可行性，然而对于处于发展初期的GIS基础教育，有关课程实践环节、教育机制、教学资源的开发、教学效果的检验与教学评价等问题仍需在实际教学中进行试验。

参考文献：

[1]龚建亚.地理信息系统基础[M].科学出版社，2001.

[2]钟华胜.GIS融入中学地理教学及其实验研究[D].福建师范大学，2006.10.

[3]宋安辉.中学地理探究型教学中GIS应用研究[D].南京：南京师范大学，2007.

[4]董金玮，郑新奇.基于GIS的中学地理辅助教学系统的开发[J].中国现代教育装备，2007（1）：83-85.