GIS 在地理教学的应用

付珊珊 马雅文

（天津师范大学地理与环境科学学院 天津 300387）

地理信息系统（GIS）是一门结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学的综合性学科，它功能强大，操作简单，可实践性强，目前已经广泛的应用在不同的领域。将GIS应用于地理教学中，可以最大限度的提升地理教师的教学能力和学生空间思维能力的培养。对于中学地理教学而言，GIS的教学实践不仅仅是教学内容之一，同时也是学生接受知识的另一种形式，可以提升学生的学习兴趣以及空间分析思维。

1 GIS介绍

科技发展的新时代，以GPS、RS、GIS组成的“3S”技术得到了进一步的普及和应用。其中GIS在“3S”中扮演了重要的作用，它发挥着空间数据处理、分析、应用等重要作用，是地理学科在发展进程史上的一个重要的里程碑。GIS凭借自己强大的数据处理功能，使得数字地球的概念风靡全球，同时也带动了地理学科的进一步发展。

在中学地理中引入GIS的教学，一方面可以普及相关地理软件的使用，带动科技的发展，同时可以使得中学生对于GIS这一新兴技术的发展和应用有所了解，培养学生的学习兴趣，形成正确全面的地理科学观，加深对地理学习的认知。另一方面将GIS作为地理教学的辅助工具可以使得课程形式和内容变得丰富多彩，提高学生的学习兴趣，培养学生动手实践能力，进而激发学生学习地理的热情。

GIS是一个不断发展中的软件，其涉及的组成部分也很全面。从系统论和应用的角度出发，GIS被分为四个子系统：应用人员和组织结构、硬件软件系统、数据库管理系统、数据库。GIS的基本组成包括：（1）系统硬件：进行输入输出处理数据；（2）系统软件：执行相关的功能操作，例如叠加分析，缓冲区分析，空间分析；（3）空间数据：GIS 进行操作的基本数据；（4）应用模型：建立的某种特定的解决方案；（5）系统开发和使用人员。拥有完善的组成部分，才可以在发展和使用过程中稳步前进，满足使用者的需求，达到更好的教学和展示效果。

2 GIS用于地理教学的主要功能

GIS软件在地理事物空间分布及属性展示的教学上有着独特的优势。地理事物的展示过程必然离不开相关的分析处理，其展示结果也离不开含有相关信息的地图。GIS的发展经历了四个阶段：开拓期，巩固发展期，大发展期和现在的用户时代，经过四个阶段的沉淀和发展，功能逐渐完善和成熟，应用也逐渐广泛。凭借着独特的数据处理分析展示功能，GIS将在地理教学中发挥至关重要的作用。

2.1 数据采集、编辑、处理功能

GIS可以把各种方式收集到的图像和非图像数据经过相关的操作存储到就计算机中，然后可以在GIS软件中进行相关的操作处理，使得数据信息可以进行相应的空间展示，一目了然。同时，教师可以将相关的操作教给学生，提升学生的实践能力，加深对地理现象的印象，培养学生的空间思维能力。

2.2 空间查询功能

GIS独特的空间查询能力具有纸质版地图无法比拟的优点，简单直观，快速方便。在中学地理中比较受欢迎的是定点查询和范围查询。定点查询可以快速的定位到想要查询的地理位置及相关属性，培养学生的空间思维，帮助学生快速记忆。范围查询可以进行某个地理要素的影响范围的查询，对于讲解城市功能分区具有显著的效果。

2.3 空间分析功能

空间分析最基础的是缓冲区分析和叠加分析。缓冲区分析是根据点、线、面地理实体，软件自动与其周围要素建立一定范围的缓冲区多边形。缓冲区分析在中学地理教学中的应用通常是用来分析某一地理要素的影响范围，如：污染物影响范围等。空间叠加分析是将想要探究的感兴趣的数据图层进行叠加操作，生成一个包含两层或多层要素属性的一个新数据图层，可以更加清晰地看到叠加后的结果进而进行相关要素的分析。

2.4 电子地图输出功能

GIS具有强大的地图输出功能，输出操作步骤简单，输出的地图质量好，输出格式多样化。在教学课程安排上，教师可以和学生一起进行地图的矢量化勾画，进行勾画的地图可以无限的放大并且地理信息不变形，可以增强学生的动手实践能力，对于地理事物有更清晰的认知。同时教师可以将自己采集到的数据经过相关的操作存储到GIS系统中，添加相应的图例注记，使地图更加具有变现力，更加清晰的展示地理事物的属性，教学效果优于传统地图。

3 GIS在地理教学的优势

GIS软件作为教师辅助地理教学的教学工具，本身就具备操作简单，易上手的特点，只需要教师掌握基本的数据操作步骤并且进行传统的理论知识讲解，就可以在有限的课堂时间内学习到更多的知识，显著提高课堂效果。

3.1 课程内容丰富，展现效果多样化

GIS本身包含计算机科学成分，一方面，具有可操作性的实践环节，提高学生的动手能力，带动课堂气氛，提升学生的学习兴趣。另一方面，GIS所呈现的地图画面色彩鲜亮，动静结合，能够帮助开阔学生的视野，吸引学生的注意力，可以在教师的引导下分析独特的地理现象，培养地理思维。同时GIS软件可以输出各种类型的地图，例如地形图、三维图、等高线图，展示效果显著，教师可以引导学生更好地认清地理事物，提高课堂效率。

3.2 解决教学难题，巩固强化教学

GIS软件操作简单，中学教学过程中不涉及复杂的编程，软件体积小，安装教程全面，界面简洁明了，内部具备强大的数据处理功能和地图输出功能。课堂上所需要的数据，教师可以根据自己教学需求在网上都可以免费获取，这为老师讲解复杂问题提供了有力的数据支持，结合教师传统理论知识的讲解，可以更好地解决地理教学难题。

3.3 教学形式多样化

运用GIS开展教学，可以展现丰富多彩的数据，开阔学生的视野，提高空间分析思维，帮助学生掌握更多的课外知识。在讲授美国、日本、澳大利亚等国家的时候。可以通过GIS软件进行相应的地图展示，并进行一些相关的地理数据的处理，进一步清楚地了解其他国家的气候、地形、资源等具体情况，在搭配老师的传统知识的讲解就可以使学生达到身临其境的感觉，更好的提高课堂效率。

4 GIS教学深化应用措施

GIS作为一个新兴的朝阳软件，由于基础设施不完善，在运用与地理教学过程中必然也存在问题。例如教师队伍中缺乏专业的GIS人才，教师的教学观念以应试教育为主缺乏学生实践操作能力的培养，进行GIS课堂教学的计算机软硬件欠缺，教学数据复杂不能达到统一化。

现阶段，GIS辅助地理教学的教学实践没有很突出，但是伴随科技的发展和教育改革的普及，我们可以更清楚的看到GIS在地理教学中的美好前景。因此对于GIS应用于地理教学存在的问题提出一些意见是有必要的。

（1）全面开展普及素质教育并且贯彻实施，教师应该注重学生的实践能力培养。中国大陆大部分地区授课以老师讲授或者演示为主，学生实践动手的机会相对较少，不利于学生的全面发展，除此之外，GIS软件主要以动手实践操作为主，只有学生亲身实践操作才可以发挥GIS真正的作用和应用于地理教学的优势所在。相关的教育部门应该加大对GIS辅助地理教学的宣传力度，在中学中所接触的都是些GIS的基本操作，对于一些年长的教师接触起来可能会有些难度，万事开头难，只要稍加实践操作的练习就可以用最基本的操作步骤实现相应的地理现象的表达，达到更多样化的教学效果，享受信息化时代带来的方便和优势。

（2）加大GIS相关软件的投资力度。GIS的基础平台是计算机，因此GIS应用于地理教学必然离不开计算机这个介质。因此相关的教育部门需要加大对中学计算机基础设施的引进，包括计算机机房的扩建，投影仪等多媒体软件的引进，计算机软硬件设施的提升，只有普及了计算机，GIS才能真正的发挥用武之地。在一些落后地区的中学中可能还不具备这种条件，因此还需要相关部门加大对这些落后学校的投资力度，尽快完善学校的硬件配套设施，使得GIS更好的服务于中国的所有中学。针对某些存在电脑设备但是设备比较落后的情况，相关部门加大科研投入，生产一些体积小运行快速的GIS软件，方便使用，同时可以组织相关的GIS专门人员进行一些课程数据的统一整理，方便后期全国各地中学教师讲课的数据统一性。

（3）加大GIS人才的培养力度，学习GIS相关理论知识，掌握基本的GIS操作流程对于地理教学非常有利。因此进行地理教学的教师应该具备一定的GIS相关操作基础，在就业前进行相关的就业培训，取得一定的GIS相关方面的证书，以使得教师在教学过程中更好的进行课程的讲解和具体GIS的相关操作步骤，更好的带动学习氛围，增加教师和学生的互动环节，让教师及时掌握学生的学习情况，有重点的进行强化学习。同时各个中学应该多进行一些GIS应用于地理教学的教学研讨会的开展，增加各学校之间的数据资源的共享，互帮互助，取长补短，更好的提升课堂效率，学到更多的东西。