徐劲林

摘要 地理信息技术的飞速发展，推动着传统的教学模式逐渐向现代教学方式的转变。在总结各种GIS应用案例的基础上，根据教学中学生自主性程度和GIS应用程度的差异，分别构建了情境化、探究式学习、研究性学习和自主型学习四种基于GIS的中学地理教学模式，阐明了各模式的实施程序，给出了相应的教学实例作为参考，并指出各种模式所适用的范围和要求。

关键词 中学地理教学模式 GIS

GIS是地理信息系统（Geographic Informationsystem）的简称。它是以地理空间数据库为基础，采用地理模型分析方法，适时提供多种空间的和动态的地理信息，以多种形式输出数据和图形产品的计算机技术系统。利用GIS可对空间数据进行采集、管理、处理、分析、建模和显示，以解决复杂的规划和管理问题。

GIS在中学地理教学方面的应用相当广泛。它不仅已经成为中学地理教材的一部分内容，还经常应用于平时的课堂教学、课后练习和课外活动，不断影响和改变着中学地理教学的教学目的、教学程序、教学手段，及至教育思想与观念，促进了教学模式的改变。

根据建构主义学习理论教学设计的原则和学习自主性程度的不同，可将基于GIS的教学模式分为以下几类：情境化教学模式、探究式学习模式、研究性学习模式和自主型学习模式。

一、基于GIS的情境化教学模式

建构主义理论强调真实情境的创设，认为这是“意义建构”的必要前提。因此，创设的情境越真实，越有趣味性，体验感越强，就越能激发学生的学习兴趣。利用GIS软件当中的虚拟现实和可视化等功能可以实现对现实情境的真实模拟，从而实现对地理情境的再造、复现或模拟，使学生身临其境；另一方面也可通过GIS加入一些游戏互动环节，增强情境的趣味性。学生在对情境的体验、观察、互动和分析过程中逐渐理解和掌握相关知识，由此形成基于GIS的情境化教学模式。

情境化教学大致分为5个步骤，如图1。以“等高线地形图”这一知识点为例，理解等高线形态与地势高低、坡度陡缓的关系以及在等高线图上识别山峰、山谷、山脊、鞍部与陡崖等地形部位是这一知识点的难点。根据这一难点可确立“创设立体地形模型场景”这一主题，再通过选择合适的素材来创设情境。比如可以寻找现有的等高线地形图进行数字化，也可以在GIS中自行绘制二维等高线并赋予高程值，形成数字化的等高线地形图。利用该数据创建三角网数据，就能建立数字高程模型，从而创设立体化的地形模型场景。在情境呈现环节，可引导学生对山体模型进行旋转、缩放、色彩变换和调整视点，学生就能够快速参与到情境的复现活动中。这时教师再顺势指导学生将等高线叠加于山体模型之上，让学生观看等高线的投影过程，理解等高线的形成过程。在此基础上再进行剖面线分析、坡度坡向分析及各地形部位的辨识等，从而总结出等高线与地形部位和坡度之间的关系，解决难点。

基于GIS的情境的教学较适用于形象具体的地理事物、原理和过程的学习。通过GIS创设具备动态性、可控性和互动性的场景，使学生容易接受，激发他们的学习兴趣。该模式对创设者的要求可高可低，创设的场景越逼真、越细腻、互动性越强，对地理信息技术和课堂的把控能力要求也就越高。

二、基于GlS的探究式学习模式

探究式学习是教师围绕某一主题，为学生提供多种形式的材料，让学生对这些材料进行阅读、归纳、假设、推理、验证、评价从而获取知识的过程。材料的有效呈现和分析是这个过程的关键。GIS具备良好的地图图层和属性数据库管理功能以及地图查询、制作功能，可为教师提供形象、直观的图文素材；同时也具备数据统计和地图分析功能，可帮助学生进行深入的材料分析。因此，GIS在这两个关键方面都具备优势，能够构建基于GIS的探究式学习模式。

探究式学习大致分为4个步骤，如图2。以“世界陆地自然带的分布”这一知识点为例，建立气候、土壤、植被与自然带的联系，理解世界自然带的分布规律是这一知识点的重点。可根据这个主题先准备世界陆地自然带的分布图、世界气候分布图、世界土壤、植被分布图等纸质材料；再对这些纸质的地图材料进行扫描，在GIS软件当中进行矢量化，确保各个图层在数据库中能够准确叠合，并输入与图相对应的自然带、气候、植被、土壤名称等的属性数据，添加相关的地图要素，从而制作出符合主题的专题地图。呈现材料时，可先演示GIS的一些简单功能，再抛出若干问题让学生利用这些功能进行探究。问题的设置应由浅入深，如可先引导学生对各图层进行隐藏、显示、调节透明度等操作，直观感受各要素的分布关系；再引导学生把地图放大到某一区域让学生辨别局部区域的异同。最后教师再进行正确操作，让学生认识进一步深化。

基于GIS的探究式学习比较适合有丰富图文素材、特别是较多地图素材的教学内容。利用GIS进行探究时，要避免让学生进行复雜的操作，将过多的注意力放在软件上，所以教师要实时观察，及时排除学生在软件操作上的困难，引导学生利用好GIS工具进行有效分析，才能得到较佳的教学效果。

三、基于GIS的研究性学习模式

研究性学习模式与探究式学习模式具有一定的相似性，都需要学生对材料进行分析。不同之处在于研究性学习模式的材料由教师提供，而研究性学习模式则要求学生自己去发现问题并通过实验、社会调查和野外考察等途径收集、整理、分析材料，最后呈现结论。在研究性学习过程中，学生可以利用GIS的地理空间数据录入、分析和呈现功能，进行数据处理、材料整理和成果表达。因此，GIS完全可以成为研究性学习的有力工具，形成基于GIS的研究性学习模式。

研究性学习大致分为4个步骤，如图3。在确定主题时除要考虑与所学知识点相对应外，还要充分考虑主题的可行性。如果实施有难度，教师要建议学生改变选题或研究角度。也可先给出若干可行选题让学生自选，保证研究性学习任务能按时完成。比如“人口分布状况与城市功能区分布的关系”这一选题虽好，但可行性不足。可建议学生从各功能区人流量人手进行调查。再如“学校周边商店分布规律”比较贴进中学生的生活，具有可行性。当确定主题后，学生可以以小组为单位，分工协作、整体配合完成研究任务。有的同学可以到校外对商店进行定位，调查各商店销售的商品类型和营业规模等情况；有的同学可以在校内运用GIS软件进行分布图的制作、材料整理与录入等工作。在分析材料环节有时需要应用GIS当中的缓冲分析、叠加分析、网络分析以及各种插值计算等功能。教师可在选题前先介绍这些内容，让学生了解各功能的用途、特点，以便使选定的主题更具可行性。在最后的小组汇报交流环节，教师可鼓励学生应用GIS的专题地图制作功能导出规范、漂亮的图表，加以精彩解说，让他们感受成功，培养竞争意识。

基于GIS的研究性学习适用于有多个并列知识点的教学内容，且这些知识点较贴近学生生活。该模式对学生的自学能力有较高的要求，有些研究方法需要学生利用课外时间进行学习，所以教师在整个过程中要注意加强和学生的沟通，帮助学生解决软件操作上的障碍，保持较高兴趣。

四、基于GIS的自主型学习模式

自主型学习模式是让学生自己选择学习方法和策略，而教师只对学生的学习过程进行监控，并进行针对性的个别辅导。该模式的关键是建立一个满足学生不同学习需求的自主学习平台，且该平台必须具备操作简单易懂、内容资料丰富、形式新颖趣味、可修改拓展、可定制打包等特点。GIs具有较强的二次开发功能和数据库管理功能，与网络技术相结合能够组建一个较好的自主学习平台，为构建基于GIs的自主型学习模式提供基础。

自主型学习大致分为4个环节，如图4。在主题引入环节可以通过GIS软件进行开发，制作优美的平台界面吸引学生注意力。如在学习某地区区域地理时，可安排一些跟该区域有关的热点文字、精美有趣的图片或者网络热门小视频放置于平台界面，激发学生兴趣。在自主学习环节，学习材料的组织可分为向导式、问题解决式两种。向导式是在每个或多个节点给出不同选择，学生根据兴趣定制不同的学习路径或形式。问题解决式则是呈现较多材料给学生，并提出一些问题，学生可通过查找资源或利用软件提供的工具对材料进行分析，解答问题。如采用向导模式对区域地理的知识内容进行学习，可先用地图呈现该区域的地理位置。学生找到位置点击后，界面跳出该区域气候、地形地貌、人口、经济、风土人情等知识点链接。学生可根据自己的兴趣点，选择要学习的内容。在学习每个知识点时，可安排相应的练习或问题，且设置一些问题与其他他知识点相关联，互动交流环节一方面是学生在学习过程中遇到困难时向教师请教，或教师根据学生自主学习的完成度对学生进行针对性辅导；另一方面是在分小组学习前提下，学生之间对主题进行讨论和分工协作。学生在完成学习后，还应进行相应的测试或成果评价。教师可将测试的结果和讲解顯示于软件界面，让学生及时了解知识掌握的程度并进行错误分析；也可以根据所学知识点的难易度和时间安排，将最后环节设计为成果展示，让学生自己呈现学习成果，增强学习自主性。

基于GIS的自主型学习比较适合于区域地理的学习。该模式当中学生的自主性最强，也有利于教师因材施教。但对教师或平台制作者的要求非常高，即教师不仅要具备软件二次开发和信息收集、整理和修改等信息技术能力，还要有专业的地理学科素养，能够在平台中组织好材料。因此平台的建设最好采取团队开发的形式进行。

基于GIs的各种教学模式适用于不同的教学内容和教学情境，对教师和学生的要求也不一样。因此，教师应根据教学内容灵活运用适宜的教学方法。

[责任编辑 王颖]