GIS在高中地理理性知识教学中的应用实践

◆福建师范大学地理科学学院 胡聪聪

GIS在高中地理理性知识教学中的应用实践

◆福建师范大学地理科学学院 胡聪聪

地理信息系统作为地理学的第三代语言被逐渐运用于地理教学中。文章主要通过分析高中地理理性知识教学的难度，将GIS作为辅助地理理性知识教学的工具，从图层管理功能、专题地图制作功能、空间分析功能3个方面阐述了GIS在地理理性知识教学中的运用，积极将地理信息系统运用于地理理性知识教学中。

地理信息系统；高中地理教学；理性知识

地理信息系统 （Geographical Information Systems，简称GIS）是一种有效采集、存贮、管理、分析和表达地理数据的方法和技术，它能够直观地表达地理空间信息和属性信息，被称为地理学的第三代语言。它强大的空间查询、管理、分析和表达功能是传统的纸质地图所不能比拟的。教师应将地理信息系统运用于地理教学，结合地理学科性质，通过强化学生的地理空间概念，帮助学生分析和处理空间信息，引导学生理解地理事物空间分布特征、规律和成因，培养学生的地理思维能力，使学生从地理的视角看待地理现象和解决地理问题。

一、高中地理理性知识教学难度分析

1.理性知识

按照认知层次，将地理基础知识分为感性知识和理性知识。感性知识主要包括地名、地理景观、地理数据、地理分布及地理演变。以直观地图和文字表述为基础，学生运用记忆能力、观察能力、想象能力和空间能力等实现对感性知识的学习掌握。例如，通过记忆掌握地名及相应地理实体空间位置；通过对地理景观图和地理分布图的直接观察，实现对相应地理现象的描述。

理性知识主要有地理特征、地理概念、地理规律、地理成因。例如，通过对地理景观的概括得出地理特征，对地理分布的归纳总结得出地理规律，对地理演变的分析得出地理成因等。

2.理性知识学习的难度

学生对地理基础知识的掌握不能只停留在感性知识上，而应该从感性知识的认知上升到理性知识的认知。理性知识的获得并不是对感性知识的简单叠加及对地图的简单观察，它对学生提出了更高的能力要求，需要运用思维能力对感性知识进行归纳、对比、综合分析来实现。而学生的知识构成以感性知识为主，并未涉及深层次的地理成因等知识，并且知识的获得大多以记忆为主。初中地理学习培养的主要是记忆和观察等学习能力，但学生对地理知识的总结、归纳、分析等思维能力很差，因此，要使学生独立实现地理基础知识中感性知识到理性知识的上升比较困难。

3.教学内容构成问题

初中地理课程从地形地势、气候、人口、资源、工农业发展等方面展开，帮助学生积累了丰富的地理感性知识。与初中地理基础知识的构成相比，高中地理基础知识以理性知识居多 （表1）。

表1 高中地理新课程中地理基础知识的认知层次构成

从表中数据分析可知：理性知识的数目几乎是感性知识的两倍，而且高中地理理性知识以地理成因居多，其次是地理概念和地理特征，地理规律类知识较少。这样的知识构成特征对教师教学活动的开展提出了一定的要求，学生掌握了地理感性知识以后，教师要灵活运用教学工具引导学生从地理感性知识的认知上升到地理理性知识的认知。

二、GIS的功能在高中理性知识教学中的应用

1.灵活的图层管理功能

对地图进行点、线、面分层及分类管理。在教材中呈现的地图都是对各图层要素叠加后的综合地图，这样不利于学生认识地图中某一地理事物的分布特征。图层管理功能是制作专题地图、对地理数据进行空间分析的基础。在教学中，教师可以灵活运用各种图层，可对区域不同地理事物进行单独探讨，也可以根据需要对相关图层进行空间分析。

2.完备的专题地图制作功能

利用点、线、面、区域等多种图形元素，以及丰富的地图符号、文本类型、线型、填充色彩等表现类型，可详尽、直观、形象地完成电子地图数据的生成。

首先，可以利用GIS软件绘制各种专题地图，如地形分布图、河流分布图、交通图、旅游分布图等。教师将其运用到具体地理事物的讲述中，使学生能够清楚地把握地理事物的空间分布特征与规律。例如，在我国地势呈三级阶梯状分布规律的教学中，可以运用GIS的数字高程模型，让学生直观学习，并结合地形剖面图探究学习三级阶梯的界限。

其次，教师可以利用空间信息与地理信息的关联性，将数据信息图形化、可视化，方便学生理解。数据的可视化主要以面图、水平直方图、柱状图、线状图、饼状图和坐标散点图来呈现。地理数据转换成图像信息，获取地理事物分布特征与规律。例如，将中国人口密度的数据表制作成中国人口密度分层设色专题图来呈现人口分布的空间差异，更有利于学生总结人口的分布特征 （图1）；同样将2012年我国各省市区经济密度数据制作成2012年我国各省市区经济密度分层设色专题图 （图2），通过颜色不同直观认识相应的地理规律。

图1 2012年各省市区人口密度图 (分级统计图)

图2 2012年各省市区经济密度图

3.强大的空间分析功能

空间分析是地理信息系统这一学科最重要的内容，也是地理信息系统相关应用软件的核心功能。空间分析是基于空间数据的一种分析技术，通过对地理对象位置、分布、演变等信息的综合分析获取其相应的地理规律与成因。

GIS具有叠加分析、缓冲区分析、网络分析等分析功能，教师可以根据课程需要将不同的专题地图进行叠加，对区域多种要素进行综合分析，这样不仅能让学生直观地认识地理特征，同时也让学生掌握了分析地理事物特征成因和总结地理规律的方法。

（1）空间叠合分析是指在统一的参照系统下，将同一区域中表示不同地理事物的图层叠加显示，以表达该区域的多种属性或者不同事物之间的联系。

教学案例：在农业地域的形成与发展这一章节中，将某农业地域分布图与其相应的地形图、气候图、河流分布图等进行叠加，分析农业地域的成因及影响因素。在讲授我国商品粮基地这一问题时，在课堂中将中国商品粮基地分布图与中国政区图、等温线图、等降水量线图、中国三级阶梯地形图进行叠加分析，引导学生分析我国商品粮基地分布的自然条件及其分布规律。

（2）空间缓冲区分析是通过对点、线、面等地理对象的分析，确定某地理事物对周围事物的影响范围。

教学案例：通过对不同等级城市的分析，让学生直观认识不同等级城市服务范围不同的规律；污染源的有害范围、洪涝灾害的影响范围等的缓冲分析，引导学生分析相关地理问题并提出解决方法；通过对铁路线的缓冲分析，并与城市分布图进行叠加分析，引导学生总结铁路促进城市发展的规律。

通过教学的实践研究发现，地理信息系统很好地诠释了地理学科区域性和空间性的特征。将地理信息系统运用于地理理性知识的教学，实现了教师与学生的双赢。它在引导学生收集、分析、处理地理信息的同时，提高了学生的思维能力，使其实现了对地理理性知识的掌握。

地理信息系统在地理教学中的普及是必然趋势，这对广大地理教师提出了更高的要求，不仅需要充实地理信息系统的相关知识，还要熟练运用地理信息系统的相关软件，将地理信息系统作为自己的教学工具呈现在课堂中。

[1]蔡淑花.GIS在中学地理教学中的应用浅析[J].教育时空,2011, (9):177.

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（编辑：杨 迪）

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1671-0568（2015）33-0081-02