畢業(yè)論文gis在地理教學中的應用

1、<p>　　GIS在地理教學中的應用</p><p>　　摘 要：本文簡單闡述了地理信息系統(tǒng)的基本概念，及其功能作用，論述了地理信息系統(tǒng)與地理教學之間的關系，應用的必要性，同時結合教學實際論述了如何在地理教學中應用地理信息系統(tǒng)，而后就其現狀淺析了GIS的發(fā)展前景。</p><p>　　關鍵詞：地理信息系統(tǒng)；地理教學；應用</p><p>　　Applic

2、ation of GIS in the teaching of Geography</p><p>　　Abstract: This article briefly discusses the basic concepts of geographic information system and its functional role, discusses the relationship between GIS

3、 and geography teaching, the necessity of application, combined with the actual teaching discusses how the application of GIS in geography teaching, analysis of the status quo after the prospects for the development of t

4、he GIS.</p><p>　　Keywords： Geographic information system; Geography Teaching; Application</p><p><b>　　引言</b></p><p>　　當今社會GIS技術已經在社會各個領域發(fā)揮了重要的作用。其廣泛應用于社會生活的諸多部門，對地理教學的應用

5、也日益突出。 其次對地理教學而言，學習對象是地理環(huán)境、地理事物及其之間的規(guī)律，具有時空范圍的廣泛性、多樣性、差異性、各要素間的聯系、綜合和可變性比較大。學習對象的特性和學習者的時空局限、認知局限之間存在較大差異，教師僅憑傳統(tǒng)教學方式已遠遠不能滿足需求。最后，在現代教學中，計算機技術的運用越來越受到重視，其直觀、形象、生動等優(yōu)勢，最大程度的激發(fā)了學生的求知欲，誘發(fā)學生的學習動機，調動學習積極性。所以，GIS技術作為地理學的第三代語言，在地

6、理教學中有非常巨大的重要性與價值。</p><p>　　1 地理信息系統(tǒng)基本概念和功能</p><p>　　地理信息系統(tǒng)簡稱GIS（Geographical Information System），是二十世紀六十年代開始迅速發(fā)展起來的地理學研究新技術，是多種學科交叉的產物。地理信息系統(tǒng)是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件的支持下，對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，并

7、采用地理模型分析方法，適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息的一種系統(tǒng)。具有采集編輯、存儲管理、處理分析、傳輸地理數據的基本功能，以多種形式輸出數據和圖形產品，為地理研究和地理決策服務而建立起來的計算機技術系統(tǒng)[1]。</p><p>　　1.1在地理教學方面，地理信息系統(tǒng)有如下功能</p><p>　　1.1.1微觀變宏觀</p><p>　　神秘莫測、變化多端的微觀

8、世界，如太陽能量的來源—--核聚變反應，云滴的生成、增大，酸雨的形成，光化學煙霧的成因，沼氣的生成，礦物的結晶、重結晶，微生物的分解作用等，用傳統(tǒng)手段很難表現，但若利用GIS模擬，則可將其形態(tài)擴大宏觀呈現，使變化過程外顯化，此時學生就可以通過觀察，形象地了解它們的形成過程，建立科學的概念。 </p><p>　　1.1.2抽象變形象</p><p>　　地理學科很多內容十分抽象，如黃赤交角

9、的形成、水平運動物體方向的偏轉、正午太陽高度的季節(jié)變化、晝夜長短的變化、四季的形成、太陽日與朔望月和回歸年的形成、月相的成因、日月食的形成、經緯度的度量、自轉方向的定義、地圖的投影原理、等高線原理、溫室效應、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動、地幔物質的對流等，這些難以理解的知識點，通過GIS的模擬演示，可以變成形象直觀、生動活潑的視覺信息，使抽象思維具有形象的外部支撐點，使學生的思維活動得以順利進行。</p><p>　　1.

10、1.3靜止變運動</p><p>　　許多地理事物看上去好象是靜止的，實際上在不斷地運動著，只是運動的速度極其緩慢，人眼甚至人一生中都難以覺察，如冰川的運動、星空的變化、大陸的漂移、海底的擴張、板塊的運動、地殼物質的循環(huán)等，這類地理事物通過GIS模擬就可以變平面靜止圖式為立體運動狀態(tài)，加深學生的印象，使學生能較為牢固地掌握所學知識。</p><p>　　1.1.4運動變靜止</p&g

11、t;<p>　　月球、地球、太陽每時每刻都在高速運動著，地球上的空氣和水亦是如此，諸如熱力環(huán)流、三圈環(huán)流、季風、氣旋、反氣旋、氣團、鋒面、水循環(huán)、大洋環(huán)流等等。為了研究的方便，我們可以利用GIS根據所需將運動變化著的地理事物截取其中的一瞬間定格，供學生仔細觀察與探究。</p><p>　　1.1.5漫長變短暫</p><p>　　地殼運動、海陸變遷、地表形態(tài)的變化、地質構造的

12、形成、北斗七星形狀的變化、生物的進化適應、銀河系的形成、礦產資源的生成等，都要經歷幾萬年、幾十萬年直至幾十億年的漫長歲月，利用地理信息系統(tǒng)可以將其濃縮，用幾分鐘的時間就可以演示出來，給學生留下明晰的印象。</p><p>　　1.1.6短暫變漫長</p><p>　　地震的發(fā)生、斷層的形成、火山的爆發(fā)、泥石流、山崩、雪崩、滑坡、火流星、隕星撞擊地球等都是在很短的時間內發(fā)生的，但它們造成的危

13、害很大。利用地理信息系統(tǒng)進行模擬演示可以將其速度放慢，進行狀態(tài)分解，使學生看清每一個環(huán)節(jié)，幫助學生全面地掌握和理解[2]。</p><p>　　2 在地理教學中應用GIS的必要性分析</p><p>　　2.1信息時代的要求 </p><p>　　信息時代要求人們的知識和智力高度發(fā)展，否則將很難適應和推動社會的進步。同時信息時代對地理教學提出了新的要求:不能只停留

14、在書本知識的對學生的傳授上，還要教會學生獨立的學習方法，教會學生自己獲取地理相關知識的能力和方法。因此，在掌握各種地理知識的基礎上，還應重視學生的能力培養(yǎng)及地理思維方式的培養(yǎng)。應用地理信息系統(tǒng)技術分析地理事物將充實理論，為理論提供依據并增強理論的科學性。因此，地理信息系統(tǒng)應用于教學并不是單純的介紹地理信息系統(tǒng)知識，而是讓學生通過接觸地理信息系統(tǒng)開辟一條學習地理知識以及其它學科知識的新途徑。素質教育縱深發(fā)展的要求在人類跨入國際經濟和科技激

15、烈競爭的新世紀，國際競爭歸根結底是國民整體素質的競爭，現在的中學生將是21世紀生產建設的主力軍。因此，全面提高中學生的整體素質是當前基礎教育的重點。地理教育要“面向現代化、面向世界、面向未來”，要體現“以學生為本”的精神，堅持以培養(yǎng)創(chuàng)新精神和實踐能力為重點的素質教育方向，應該是大家取得共識的。而地理信息系統(tǒng)在地理教育中的應用，確實能體現“以學生為本”的創(chuàng)新精神和素質能力的培養(yǎng)。GIS的應用，還可以幫助我們從信息社會、知識經濟的角度，對地

16、理</p><p>　　傳統(tǒng)的教育觀認為教育是客觀的。所有事物皆有一固定的意義，教師的責任就是解釋客觀事物，引導學生去了解這個世界，而學生的目標是學習教師傳授的知識。建構主義(Constructivism)則是一種新的教學理念，主張知識并非直接傳授而得，而是由學生自己建構而成的。而正因為每個人的經驗不同，對外在世界的認知也會各有不同。由此可見，學習應該以事實為基礎，經各種機會建構出自己對事物的了解。GIS可讓學生

17、經過建立數據庫及地圖來建構自己的知識。在制圖和GIS的空間分析中發(fā)現事物的相關性，認識真實世界的事物、地點，并在運用GIS工具的過程中學習[3]。</p><p>　　2.2學科發(fā)展的需要</p><p>　　目前地理教學使用的相關參考書部分內容有些陳舊，再加上受到客觀因素的制約，不可能做到及時更新，影響了地理教學的深度和廣度。使用GIS進行地理教學，可以實現地理資料與世界的同步更新，讓我

18、們可以在最短的時間內掌握其他國家的學科發(fā)展情況。我國教育部2003年頒布的《全日制高中地理課程標準(實驗)》已經把地理信息技術納入必修的地理課程內容范圍，并把它列為七大地理選修模塊課程之一，并明確指出：“強調信息技術在地理學習中的應用，充分考慮信息技術對地理教學的影響，營造有利于學生形成地理信息意識和能力的教學環(huán)境?！?lt;/p><p>　　2.3學生個體發(fā)展的需要</p><p>　　新課

19、標指出，教學一切為了學生的發(fā)展。作為教學主體，學生的情況存在很大差異。傳統(tǒng)的教學方式很難關注全體學生的需要。GIS可以為學生提供互動的教學情境，他們可以根據自己的實際情況進行相關地理內容的學習，使每個學生都有所得。</p><p>　　3 GIS技術應用于地理教學中的現狀及應用實例</p><p>　　現今在很多地區(qū)和學校，GIS技術已被應用于大中小學地理教學中。針對新的教學理念所強調的

20、對學生動手能力的培養(yǎng)，學生應嘗試進行資料的收集。GIS不僅是資料來源也是匯集、整理、儲存資料的工具,隨著地理信息系統(tǒng)的普及和新一輪課程改革的需要，地理信息系統(tǒng)逐漸應用于大、中、小學地理教學中。</p><p>　　3.1在中學地理中引入GIS主要體現的方面</p><p>　　GIS作為一種思想、知識出現在教材中在現行教材中，部分高中地理教材中安排了“遙感技術與地理信息系統(tǒng)在地理學研究中的

21、應用”的內容，介紹了遙感的概念，遙感技術的特點、應用、遙感影像的判讀以及地理信息系統(tǒng)等，體現了信息時代地理發(fā)展的基本特征和地理學技術的發(fā)展，注重了地理信息系統(tǒng)的應用對學生創(chuàng)新能力與素質的培養(yǎng)具有重要的意義。人教版全日制普通高級中學《地理》選修第二冊的第二單元“中國的國土整治與區(qū)域發(fā)展”中的第二節(jié)“現代化技術在國土整治中的應用”中介紹3S技術，遙感技術、地理信息系統(tǒng)技術及其應用和全球定位技術。但這些內容屬于選學內容，沒有和實際聯系起來，尤

22、其在高中階段從知識經濟、信息社會的角度來看，這些要求還遠遠不夠。在2003年4月教育部制定頒布的《普通地理課程標準(實驗)》中，已經把“地理信息技術應用”確定為高中地理選修課程之一。而GIS本身不僅是一門學科，而且是一項滲透性很強的信息系統(tǒng)應用技術[4]。</p><p>　　3.2 GIS技術作為一種教學工具引入地理教學中的作用</p><p>　　3.2.1實現地理信息系統(tǒng)的基本功能&

23、lt;/p><p>　　充分發(fā)揮地圖作用，讓地圖發(fā)揮它的可視化功能。將教學地圖的背景資料作為原始數據輸入.進行數據存儲和管理，最后將數據輸出，輸出的結果可作為地理信息展示。而在教學及科研中，地理信息系統(tǒng)的應用系統(tǒng)分析功能，顯示地理研究成果，這是一般的軟件所不能代替的。</p><p>　　3.2.2數據的查詢及空間分析功能</p><p>　　地理學包括多項地理要素，每

24、項地理要素又包括大量的地理信息，這些地理信息構成的地理數據是海量的。如何從大量的地理數據中搜索所需要的信息，是地理教學中常見的問題。地理信息系統(tǒng)提供多種有效的交叉關聯與搜索，提供了強有力的查詢工具，如人口大于100萬的特大城市、工業(yè)產值、人口增長率等的查詢，顯示這些城市的特征對比分析，從中可掌握地理規(guī)律性認識。地理信息系統(tǒng)是一個有效的地圖分析工具，可以進行快速的面積量算、圖形疊加等。作為數據分析工具，地理信息系統(tǒng)具有很大的潛力。如數據局

25、部更新、特征提取、特征合并、圖幅拼接、特征屬性合并、緩沖區(qū)建立等?？臻g分析勸能應用于地理教學，能幫助學生理解一些抽象的地理概念以及地理事物的分布規(guī)律及演化過程[5]。</p><p>　　3.3 GIS技術在地理教學中的應用實例</p><p>　　我國著名的地圖與信息系統(tǒng)專家陳述彭院士認為：“定性描述是地理學的第一代語言，地圖是地理學的第二代言，地理信息系統(tǒng)是地理學的第三代語言?！边@句話

26、充分體現出GIS技術應用到計算機輔助地理教學中的必要性及價值所在[6]。</p><p>　　所以為更好的把握課堂，以及學生的實際接受情況，在實際教學中應用了一些GIS輔助地理教學的課堂教學。</p><p>　　3.3.1案例一地形分析</p><p>　　在地形分析中，等高線地圖對山峰、山谷、山脊、鞍部與陡崖等概念是通過等高線值的高低、疏密程度和彎曲方向來表達的

27、，表達形式抽象，教師講解難度大，學生不易理解。所以利用Arcview3．2軟件的數字高程模型創(chuàng)建模塊，將等高線圖矢量化處理，制作出相應的數字高程模型，并進行可視化表達處理，便可展示出一幅立體的地形圖，可直觀地觀察山峰、山谷、山脊、鞍部、陡崖等多種地形。從Arcview3.3軟件制作出的DEM圖上很容易得出：何處為山頂，對應等高線值中間高四周低；何處在兩個山頂之間，高程比前后的山頂低，但比兩側的山谷高，為鞍部；何處為山脊，對應等高線明顯向

28、低處彎曲；何處為山谷，對應等高線明顯向高處彎曲；何處為陡坡，等高線密集；何處為緩坡，等高線稀疏；何處為谷地，等高線四周高中間低。用以上方法，還可處理地理教學中的其它等值線圖，形成直觀的趨勢面圖，如等溫線圖、等壓線圖[7]。</p><p>　　3.3.2案例二天體的運動</p><p>　　在天體的運動這一章節(jié)的教學中，一般教學掛圖三維效果不突出且缺乏動感，不易掌握其運動規(guī)律。通過GIS技

29、術的三維動畫輔助制作教學，建立場景、制作太陽、地球與月亮的彩色三維表現及地球與月球的運動軌跡，指定月球軌跡和地球的鏈接，進而完成天體的運動制作與飛行漫游，從而具體地模擬出抽象的天體運動。在此基礎上，進行了講解，調動學生觀察思考的積極性，使學生產生強烈的求知欲望，更好的掌握天體的運動規(guī)律。</p><p>　　3.3.3案例三地殼運動與地表形態(tài)</p><p>　　地表形態(tài)和地殼運動這節(jié)教學

30、是中學地理教學的基礎內容。在這節(jié)中，關于褶皺和斷裂的形成是較抽象的內容，傳統(tǒng)的平面、靜態(tài)的教學方法難以達到很好的教學效果。使用GIS技術的三維顯示與動態(tài)模擬功能，模擬巖石受力分布及相關地貌的形成過程與結果。如巖石受到強大壓力和張力時會發(fā)生斷裂，并沿斷裂面有錯動或位移的現象，相對上升一側地貌表現為斷裂山或高地，相對下沉的巖石地貌表現為裂谷或低地。如受內力作用巖石在水平方向上受擠壓導致褶皺：受外力作用背斜中心巖石易被侵蝕形成谷地，向斜中心巖

31、石堅固不易被侵蝕形成山，形象地展示了“背斜成谷，向斜成山”的過程。GIS技術把漫長的地貌歷史演變過程在瞬間完成，活躍了課堂氣氛，并且使學生對所學知識有較形象，透徹的理解。</p><p>　　通過這次具體的課堂教學實踐，可以看出，學生對GIS輔助地理教學的應用興趣廣泛，而且有助于激發(fā)學生的學習興趣，有助于學生建立空間概念，有利于提高學生解決問題的能力，更有助于實現學生的個性發(fā)展。</p><p

32、>　　4 GIS在地理教學中的應用問題及方式拓展</p><p>　　4.1 GIS實際應用中存在的問題</p><p>　　在進行具體的課堂實踐后，為更好的把握學生對GIS的了解度，對部分學生進行了調查問卷，根據學生填寫的情況得出了如下內容：</p><p><b>　　4.1.1師資不夠</b></p><p&g

33、t;　　大部分學生在之前的地理課上并沒有老師應用過這一技術，由此可見，GIS發(fā)展至今，雖然有很多成熟的軟件供教師使用，但這些軟件大多功能龐雜且操作復雜，熟悉和掌握這些軟件需要一定的時間和相關的計算機基礎。這對于一般的地理專職教師來說有些困難。GIS需要學校花費資金購買，地理教師學習和掌握又存在困難，這無疑會對GIS在地理教學的應用制造障礙。因此，亟待操作相對簡單的軟件出現，來擺脫目前的困境。</p><p>　　

34、4.1.2教學需要的適度性</p><p>　　大部分學生對于GIS輔助地理教學有一定的陌生感，因為它區(qū)別于以往的教學模式。所以GIS教學要根據實際教學環(huán)境比較復雜，需要區(qū)別對待?？梢苑譃榛A教學、拓展性教學、研究性教學等幾個層次進行。在教學方式上，要注意直觀，加強傳統(tǒng)教學方式與多媒體教學、參觀、實習等教學模式的結合；在拓展性和研究性層次上，要加強學生的實踐能力、基本操作技能、系統(tǒng)設計能力的培養(yǎng)。</p&g

35、t;<p>　　4.1.3 硬件設施落后</p><p>　　不論是技術設備或是教材的適用度，與GIS技術的推廣使用都存在很大的差距，就教材來說，應該編制適合我國國情與學生特點的GIS教材，在教材中提供配套的練習，并建設相關網站。才能使學生使用起來既實用又方便。</p><p>　　4.2 GIS應用推廣的方式拓展</p><p>　　實際調查顯示，大

36、部分同學已經接觸計算機技術的應用，但是對于GIS的應用則普遍比較陌生，所以這就需要老師的積極引導，激發(fā)學生的學習興趣，老師自身應加強對GIS軟件的應用熟練程度，與學生互動。</p><p>　　而推廣GIS技術，由于其本身的技術條件限制，不應該僅僅局限于一種教學方式，應該把GIS與多媒體技術結合起來，運用音頻，視頻，動畫等多種形式，能更好的實現教學效果，激發(fā)學生的學習興趣。</p><p>

37、;　　GIS更應該與RS和GPS結合運用。GPS進行實時定位，RS進行數據采集更新，GIS進行空間分析和綜合處理等。其實三者既相對獨立，又密切關聯。對于三者結合應用于地理教學有很大的發(fā)展前景，對GIS技術的應用也將會迎來心新的挑戰(zhàn)[8]。</p><p><b>　　結語</b></p><p>　　在目前的地理教學中，許多地方地理教師仍然是地理學習的單主體，學生沒

38、有切實地參與到評價中來，地理信息系統(tǒng)教學在某些領域已逐步走向成熟，但還有許多值得改進和完善的地方，這既需要理論工作者的理論思索，更需要教師的親身實踐和研究探討。</p><p>　　GIS應用于地理教學有很長的道路，但同時也對地理教師提出了新的挑戰(zhàn)，如何熟練掌握GIS技術，基于GIS技術的教學模式，GIS技術對學生會產生怎樣的影響？這些問題都值得教師去探究。相信隨著信息技術教育的普及與深入，地理信息技術必將在信息

39、技術與地理教學中占有重要的地位，并且擁有廣闊的發(fā)展前景。</p><p><b>　　參考文獻：</b></p><p>　　[1] 黃杏元，馬勁松，湯勤.地理信息系統(tǒng)概論（修訂版）[M] .北京：高等教育出版社，2001.</p><p>　　[2] 孫利平，徐曉寰，王子君.以地理教學為例談現代教育技術與課堂教學內容的整合[J].遼寧教育研究

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