地理信息系统技术在地理教学中的应用

【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如今已经渗透到了社会的各个领域。本文的写作目的在于加强人们对GIS技术的认识，尤其是在地理教学领域中的认识。本文主要介绍了GIS在中学地理教学中的应用，详述了GIS在地理教学中运用的功能和特点及其应用方式，最后介绍了多种GIS技术与地理教学的结合。

【关键词】GIS 虚拟GIS 多媒体GIS 三维GIS 地理教学

一、引言

21世纪，信息作为一种重要的社会资源和社会动力，已经对人们的生活产生了深远的影响。作为信息技术重要组成部分的GIS技术，已经在社会各个领域发挥了重要的作用。其广泛应用于社会生活的诸多部门，对传统的地理教学也提出了挑战。

对地理学科而言，学科的学习对象是地理环境、地理事物以及事物之间的规律，其具有时空范围的广泛性、多样性、差异性、各要素间的联系性、综合性和可变性。学习对象的诸多特性和学习者的时空局限、认知极限之间不可避免地存在着矛盾。而教师仅凭一张嘴、一支笔、一幅挂图的传统教学方式已远远不能满足需求。因此，在现代教学中，电化教学越来越受到重视，并以其直观、形象、生动等优势，最大程度的激发了学生的求知欲，诱发了学生的学习动机，调动了学生的学习积极性。GIS技术作为电教手段之一，目前已经渗透到电化教学的队伍中，并开始发挥其重要的作用。著名的地图与信息系统专家陈述彭院士曾指出：“定性描述是地理学的第一代语言，地图是地理学的第二代语言，地理信息系统是地理学的第三代语言。”这充分体现了GIS技术在地理教学中的重要性与价值所在。

二、地理信息系统（GIS）简介

GIS是一个用于管理、分析和显示地理信息的系统。它通过采集、管理、处理、分析、显示地理空间数据和属性数据来表达地理信息。

1.从空间可视化的角度来看，GIS是一套智能地图，用于显示地表上要素及要素间关系。底层的地理信息可以各种视图的方式进行表达，而这些表现方式可以被构建成“数据库的窗口”，来支持查询、分析和信息编辑。

2.从空间数据库的角度看，GIS是一个包含了用于表达通用GIS数据模型（要素、栅格、拓扑、网络等等）的数据集的空间数据库。

三、GIS技术在地理教学中的应用

1.GIS在地理教学中的功能分析

第一，GIS的空间可视化特征，可以帮助学生培养空间想象能力、建立空间概念。第二，GIS技术将空间信息和属性信息集成在一起的特点，使学生在了解地理事物的空间信息的同时掌握了其属性信息。第三，GIS的数据关系特征可以提高学生的地理空间思维能力。GIS空间数据库在存储各地物空间信息的同时，还存储了地物之间的空间关系，也就是我们常说的拓扑关系。通过这种拓扑关系，学生可以清晰的认识到地理事物之间的空间位置关系，从而培养其空间思维能力。

2.GIS在地理教学中的应用特点

第一，信息表现力强、数据更新速度快。GIS地图一般都是矢量地图，即节省空间，又能实现精确显示。同时GIS地图多是分层存储，为人们的操作和使用带来了极大的方便。另外数据库的时时更新又促使了图形信息的更新。第二， 空间性强，具有丰富的空间分析功能。学生通过对GIS相关软件功能的认识，有助于学生认识地理空间分析的实用价值。第三，实践性强，有助于学生综合素质的培养。GIS在地理教学中还有一个重要的应用，就是专题地图的绘制。通过这一过程，就可以培养学生的动手能力、创新能力以及审美情趣。这一过程即有助于学生能力的培养，又提高了学生学习的兴趣。

3.GIS在地理教学中的应用方式

（1）地图操作显示应用

GIS的相关软件提供了对地图的放大、缩小、漫游和测距等基本操作功能。在地理教学过程中，可以根据教学内容的需要对地图局部进行适时的缩放、漫游。尤其测距的功能对初中地理地图一节的讲述有很高的实用价值。

（2）查询功能

GIS技术的查询功能可以实现对各种方式的空间信息及其属性信息的查询检索与统计。其中定点查询，可以帮助学生在地图上实现对地理事物的快速定位，使其对地理事物的直观分布有深入的了解。在学生对地理事物的空间定位有了一定了解的同时，也可以帮助学生对地理事物相应的属性信息进行查询与统计。而比较查询则可以快速实现对相应的指标进行比较，并把比较结果用图表的形式显示。

（3）绘图功能

学生可以运用GIS软件来完成专题图的绘制。通过完成对各种空间对象的显示方式、符号颜色和大小等的设置与管理，学生的动手能力及创新能力将得到锻炼与提高。

四、多种类型GIS与地理教学的结合

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，极大的增强了GIS的信息表现力。多媒体GIS与地理教学的结合，将在很大程度上提高教学质量与效率。

2.虚拟GIS在地理教学中的应用

虚拟GIS（VGIS）应用于地理教学，其最大的特点就是展现一些现实中无法再现的景象。例如，模拟高原、盆地等的形成过程、地球板块的运动等等。VGIS采用了多媒体、动画等方式展现教学内容，把软件和虚拟现实集于一体，对辅助教学具有重要意义。

3.三维GIS在地理教学中的应用

三维GIS是在二维空间的基础上，叠加水文、生态因素，并整合遥感影像等，最终形成三维可视化的模型。对空间对象的三维空间分析和操作是其特有的功能。例如，在讲地形图的判读时就可以通过三维GIS来完成各种地形的三维视图，并通过漫游功能让学生从不同的角度来观察地形特点。运用三维GIS来对客观世界进行表达，其结果将更加真实。

五、结论

传统的教学方式已经远远不能满足现代教学需求，现代教学需要更多新兴技术的加入。随着GIS技术的不断发展，越来越多的GIS技术将会应用于地理教学中，不断丰富教学内容，活跃课堂气氛、提高学生的学习兴趣，使教学方式在传统教学的基础上得到彻底的改观。但就目前实际的教学状况来看，笔者认为，由于硬件条件、教师素质等多方面的因素，GIS技术在地理教学中的普遍应用，还需要长期的努力。另外，为了使多媒体GIS技术、虚拟GIS技术、三维GIS技术和地理教学更好的结合，我们还需要对其进行更加深入的研究，以使其更有助于地理教学的开展。

参考文献：

[1]黄杏元，马劲松，汤勤.地理信息系统概论[M].高等教育出版社.

[2]孙利平，徐晓寰，王子君.以地理教学为例谈现代教育技术与课堂教学内容的整合[J].辽宁教育研究，2002.

[3]段玉山.信息技术辅助地理教学[M].高等教育出版社，2003.

[4]陈述彭，鲁学军，周成虎.地理信息系统导论[M].科学出版社.

[5]叶水盛，王世称，刘万崧.GIS基本原理与应用开发[M].吉林大学出版社，2004.

（作者单位：成都市龙泉外国语实验学校）

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