基于GIS技术的中学地理教学研究——以“喀斯特、海岸和冰川地貌”的教学为例

浙江省仙居县盂溪中学(317300) 沈定洲

澳门城市大学教育学院(999078) 何彦雨

由于地区间经济社会发展的不平衡性，直接导致了城市与农村之间的学生在区域认知、地理实践等方面存在着巨大的差异。浙江省仙居县为浙江省26个欠发达地区和海岛县之一，无论是社会经济总量还是人均收入水平都比较低。本次教学实践的学校是刚刚成立的学校，地理实验室尚未建设落成。在学生层面上，基础薄弱，对地理的学习兴趣一般，在地理学习上主要以地理图册和教材的插图为主，在平时的生活中基本没有外出旅行进行地理实践的经历。

而在喀斯特、海岸和冰川地貌的教学过程中，这些地貌的位置与学生之间的距离比较远，在学生脑海中没有具体形象的认知，需要教师在授课过程中寻找各种资料来加深学生的印象和理解。而GIS的发展和应用软件的多样化与便利化为信息化教学模式的革新提供了助力。

1 ArcGIS与Google Earth在中学地理教学中应用的必要性

GIS(地理信息系统Geographical Information System)的出现在地理学发展史上具有里程碑式的意义，是基于计算机技术的支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示的计算机系统。GIS在改革、优化了传统的地理学研究方法的基础上，改变了人们观察世界的视角，为地理学的发展起到了重要作用。目前，GIS技术被广泛应用于海洋与土地资源管理、军事、气象和自然灾害监测、城乡规划和管理、环境保护等领域从而协助生产生活。GIS技术中具有典型性代表的软件有ArcGIS和Google Earth等，本文也将使用这两款软件作为辅助教学的工具。这两款软件可以提供一个三维可视化的界面，利用高分辨率的遥感影像，通过这两款软件强大的地理信息的表达能力直观形象地展示不同尺度不同区域的地理事物，便于学生认知区别。在欠发达地区学校教学中利用信息技术作为支撑，有利于克服学生区域认知缺乏的问题，从而有利于中学地理的教学，实现优质教育资源的互享，缩小学生认知间的差距，促进教育公平。

利用GIS软件对于教学有着极大的意义。因此在中学地理教学的过程中有着极大的必要性。

1.1 缩小地区差异，促进教育公平

经济发展水平上的差异决定了基础教育上也会存在着差异。得益于地理空间数据云和中国科学院资源环境科学与数据中心等平台的建设为中学地理教学提供了丰富的资源，为优质教育资源的共享提供了一个途径。ArcGIS有着强大的空间分析能力，Google Earth有着丰富的地理空间数据资源，高分辨率的遥感卫星影像，可以用来展示地理空间和事物的特征、地理现象的规律、地理事物变化的动态过程，从而培养学生的区域认知、综合思维、地理实践力和人地协调观的地理核心素养。

1.2 丰富地理教学素材，完善地理教学模式

地理学是一个综合性、区域性和系统性的学科，地理学以区域载体，涉及到了自然环境和社会生活的各个要素。在普通高中地理课程标准中要求学生能够运用地理信息技术或其他地理工具，观察、识别、描述与地貌、大气、水、土壤、植被等有关的自然现象。因此，教师要善于利用各种工具和身边的各种地理现象来解释地理知识，强调地理知识与生活之间的联系，鼓励学生利用所学知识来观察、解释生活中的地理现象，解决各类基本的地理问题。ArcGIS和Google Earth的运用，可以清晰地反映这一类地理要素，为中学地理教学提供丰富的教学素材和教学资源。在传统的地理课堂中，主要以传统的教师讲授为主，教学过程比较死板，学生的学习更多依靠的是记忆与大量的做题训练为主。利用ArcGIS和Google Earth辅助中学地理教学，能够有效地打破传统教学模式的束缚，既能有效改变学习内容的呈现方式，还能拓宽学生获取知识的途径，使教师从知识的讲授者转变为知识传递的引导者与知识获取的助手。ArcGIS和Google Earth辅助下的中学地理教学模式既符合当下主流的教学模式，也具有教育信息化的特点，对于完善地理教学模式具有重要的意义。

1.3 引导认知区域，认识生活实践

地理核心素养主要包括人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力。Google Earth辅助下的地理教学，可以更好地展示区域背景下的地理现象，依托ArcGIS强大的空间分析能力可以更好地描述地理规律以及地理要素之间相互作用的关系，引导学生认识自己所处的环境特征，梳理人与自然和谐发展的理念，从而落实地理核心素养的目标要求。而地理实践力要求学生能够运用考察、实验、调查等方法在真实的情境中学习地理知识，并能够利用这些地理知识来解决实际生活中的地理现象与地理问题，观察和感悟地理环境及其与人类活动间的关系，增强社会责任感。

2 ArcGIS与Google Earth在中学地理课堂教学中的应用方法与过程

据教学设计的一般原则与流程，本节课以“喀斯特、海岸和冰川地貌”为例，对ArcGIS与Google Earth辅助下的教学模式进行案例说明。

2.1 课程标准

通过野外观察或运用视频、图像，识别3～4种地貌，描述景观的主要特点。通过探究有关自然地理问题，了解地理信息技术的应用。

2.2 教材分析

“喀斯特、海岸和冰川地貌”选自湘教版高中地理必修一第二章第三节，主要涉及了三个地貌内容，分别为“喀斯特地貌、海岸地貌和冰川地貌”。本节内容作为“地球表面形态”中的最后一节，在前面讲解了流水、风沙沉积与侵蚀的基本原理的基础上，比较容易理解。三个部分的内容虽然具有一定的关联性，但是涉及到了在不同的区域三种不同的外力作用下的地貌，因此，上课时需要仔细讲解。本节课程的内容对于学生来说，距离比较遥远，生活上不一定会有所接触或认识，而教材中只是选取了部分图片和文字，学生缺乏感性认识。因此，为了帮助学生更好地理解与掌握本节课的知识，需要打破传统的讲授式教学模式，依托ArcGIS与Google Earth，以各种有趣的教学活动和直观的教学材料、素材来调动学生学习的积极性，增强学生的合作探究能力。

2.3 教学目标

(1)综合思维：能够结合基本的理论，运用准确的语言描述喀斯特、海岸和冰川地貌的形成、参与要素(水、地形、气候、植被等)和变化过程。

(2)地理实践力：能够运用地图、视频或者遥感影像等资料，观察并识别喀斯特、海岸和冰川地貌。

(3)区域认知：能够根据地貌的成因，推断喀斯特、海岸和冰川地貌的空间分布区域状况。

(4)人地协调观：能够结合生活中的实际情况和遥感影像，简要地分析地貌对人类活动的影响。

2.4 教学重难点

(1)重点：帮助学生了解喀斯特地貌、海岸地貌和冰川地貌的分布与特点。

(2)难点：流水溶蚀与沉积、海浪侵蚀与沉积、冰川侵蚀等外力作用的具体过程，以及从自然地理环境整体性的角度综合分析喀斯特、海岸和冰川地貌的形成原因。

2.5 教学过程

具体教学过程见表1。

2.6 教学反思

本课尝试着改变传统的教师讲授式教学模式，利用了新技术、新手段的授课模式，受到了学生广泛欢迎。通过对三个地貌在三种尺度下的景观，利用Google Earth和ArcGIS这两个软件，直观形象地给学生以视觉上的震撼，吸引了学生的注意力，将原本枯燥的知识讲解转化为生动直观的视觉图片和探究的过程，从而有利于学生理解和记忆喀斯特、海岸和冰川地貌。在课后针对学生的问卷调查中(见图4～6)，发现绝大多数的学生认为在Google Earth和ArcGIS这一类地理信息技术软件辅助下的地理课堂对于他们自己的学习帮助很大，效果很好。总的来说，作为地理教师，需要去创设各种新的情境和教学模式帮助学生学习，引导学生清楚认识自己所处的地球环境。

表1 “喀斯特、海岸和冰川地貌教学过程”

3 结语

在基于ArcGIS和Google Earth的支持下开展的喀斯特、海岸和冰川地貌的教学活动，使得课堂活动气氛活跃，学生的接受度比较高，对知识的理解也比较好。ArcGIS和Google Earth为课堂的教学提供了丰富的教学素材和资源，优化了地理课堂教学过程，是辅助高中地理课堂教学的有效工具。笔者认为，针对ArcGIS和Google Earth的应用仍旧需要继续深入研究，以便更好地为高中地理教学提供帮助，提高高中地理教学质量。