地理信息系统与高中地理教学
塘沽滨海中学 慈征宇
内容摘要：地理信息系统（GIS）是集计算机科学、地理科学、空间科学、信息科学等为一体的新兴边缘科学。GIS如今渗透到了社会的各个领域，对传统的地理教学也形成了挑战。本文主要介绍GIS的概念以及用案例的方式介绍了在地理教学中GIS的体现于运用，希望能给大家带来一些帮助。
关键词：地理信息系统；功能；地理教学
地理信息系统脱胎于地图，具有获得、存储、编辑、处理、分析与现实地理数据的功能。地理信息系统经历了60年代开拓发展阶段，70年代巩固阶段，80年代突破阶段和90年代社会化阶段，现在地理信息系统正在迅猛发展，为人类的生产生活和教育进步做着极大的贡献。 一、地理信息系统的基本概念
迄今为止，地理信息系统的定义和内涵都比较模糊，但是有一点却很明确，地理信息系统是利用计算机处理空间数据，并在应用的推动下日趋完善的。总的来说地理信息系统的可定义为：“在计算机软硬件、网络与通讯技术的支持下，运用系统过程与信息科学的理论，以空间数据为操作对象，以数据库为核心，采用空间分析和建模方法，对有关空间数据进行预处理、输入、存
储、编辑、修改、查询、检索、管理、处理、分析、建模、虚拟、仿真、更新、应用、输出和可视化表达，实时提供多种空间动态信息，为规划、管理与决策等特定目标服务的技术系统。” 二、地理信息系统在地理教学中的应用
地理信息系统的教学内容已经成为地理教育改革的先驱信号，它已经在诸多地理教材中体现，其中例如地理教材的新课标要求、高二课本必修三，同时也成为地理高中学业水平考试考核的内容，在高中地理的选修教材中也设立了选修7《地理信息技术应用》。这些都充分说明地理信息技术在高中地理教学中的应用以及其越来越重要的教学比重，同时更是未来地理教育的一个风向标，也引起了教师教学方法上的变革和学生的学习兴趣。 （一）GIS对地理教学的辅助
GIS拥有的强大功能集中体现在教学的应用中，能够解答地理事物位置、空间分布趋势、各地理事物之间空间关系等问题。 1、GIS的应用软件，能对地图的图幅大小进行调节，而且能针对教学内容的变化对地图的内容进行移动，也能精确的测算出两点之间的距离。在将地理分区的内容时，可以将亚洲、欧洲、非洲等七大洲四大洋的轮廓图缩小，展示出来。并可以经过自身的编辑和应用，展示出气候图、水文图、地形图和综合型的地图。教学中，教师可以应用GIS在空间上显示符合某一条件的地理要素的特性，帮助学生认识地理空间概念。如，利用GIS对地理事
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此定义出自 李佩武《地理信息系统基础》
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物的空间分布、查询、显示功能，辅助讲授自然与人文要素的分布，也可对各地理要素之间的空间关系进行分析，帮助学生掌握地理要素的分布特征、空间分布规律，提高学生分析地理问题、解决地理问题的能力。
2、GIS技术的查询功能可以对的空间信息及其属性信息的查询检索与统计，并把结果用图表的显示。利用GIS技术，可确定某地理要素在一定范围内对于其他地理要素的分布。如，确定离某条河流100千米内人口大于20万的城市分布，从而为内河运输、灌溉发电、洪灾预防等各种人类活动提供环境分析与决策。这有助于学生形成理性分析地理问题的能力，方便快捷的考察学生的掌握状况，提高学习记忆的兴趣，对于培养学生的空间分析、空间判断和决策能力都有好处。
3、运用GIS软件来进行专题图的绘制，可以对空间的显示、符号颜色和大小等的设置与管理，将多种信息进行图层叠加，以加深学生的动手能力及创新能力，也能让学生直观的理解地理现象和原理之间的关系。如在将气候类型分布图的时候，就可以叠加上气压带和风带的分布图，以加深理解。
4、用GIS能显示地理事物在不同时段的地理信息的空间分布，能展现其各阶段的特征，有助于学生认识地理事物的发展过程。如，在讲授城市化或土地利用变化等问题时，利用GIS直观显示不同时段的城市扩展或土地利用变化信息，能帮助学生对城市化过程或土地利用变迁有深刻的了解。
5、GIS软件演示很多在现实社会环境下无法用肉眼观察到的现象和客观规律。体现出可以将漫长的变化过程快速的展示，如：板块运动、地壳变化、海陆变迁、生物进化、矿产资源形成等等；也可以将抽象的地理现象变得形象，如：地球的公转与自转、生态系统的能量流动、水平运动物体的偏转规律等等。从而更加生动形象地展现出一些难以言喻的地理现象，让学生可以直观地体会到地理的神奇与神秘，培养其学习地理的乐趣。 （二）GIS在地理教学应用中的实例探究 1.多媒体GIS在地理教学中的应用
多媒体GIS是指将文字、声音、动画、图像与GIS技术相结合，充分使用了GIS的信息整合。多媒体GIS与地理教学的，将在一定程度上提高教学质量。
案例1 人口密度分布
人文地理教学中也可以渗透或者说也可以应用GIS的一些技术，实际上人口和城市这些问题也会更多地用到GIS这样一些技术。GIS更加便捷地展示讲课内容。对于人口分布这部分内容，第一个可以用人口密度图展示。我们可以自己制作人口密度图，用人口总数除以区域面积达到密度，我们就用等差的方法去划分。城市也是一样。还有比如说人口的组成，我们都可以自己制定一个图，根据目的的不同进行展示。
案例2 城市的空间结构
在必修二中的城市空间结构与城市化的内容讲解上，也可以
引进地理信息系统的的概念。城市空间结构是个宏观的内容展示，我们也可以根据现有的各种信息来制作城市的空间结构图，使学生能自己观察寻找空间结构的分布规律。 2.虚拟GIS在地理教学中的应用
虚拟GIS（VGIS）应用于地理教学，其最大的特点展现现实中无法再现的景象。例如，模拟高原、盆地等的过程、地球板块的运动等等。VGIS采用了多媒体、动画等教学内容，把软件和虚拟现实集于一体，对辅助教学意义。
案例3 地球的运动
地球的运动是高中地理教学必修一模块中的难点内容。在地球的运用的教学中，黄赤交角的形成、晨昏线的运动、全球昼夜长短的变化和太阳高度角的变化是较抽象的内容，传统的平面、静态的版图教学方法或是简单的用投影和模拟仪器难以达到满意的教学效果。使用GIS技术的三维显示与动态模拟功能，模拟地球在宇宙中的运动过程，就能真切的体现出地球运动的这部分内容。
案例4 地壳运动
在研究环境变迁的时候，地理信息系统就成为了一个不可或缺的手段。我们可以运动视频来演示几亿年来，地球上的六大板块的运动，从宏观的角度来向学生直观的解释和演示板块的边界、运动。
3.三维GIS在地理教学中的应用