基于GIS的高中地理综合思维培养路径探析——以“浙江省自然灾害探究”为例.pdf
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1、地理信息技术452023 年 第 14 期中学教学主要使用GIS软件中地理数据的输入与管理、空间分析、可视化表达三大功能。1利用GIS软件可以将纸质地图、野外数据、遥感影像、文本等各类地理数据通过数字化或人工录入的手段转化为GIS软件可以处理的格式,并存储在专门的地理数据库,便于运用和迭代整合。中学教学主要用到空间分析功能的地形分析、缓冲区分析、图层叠加分析、最短路径分析等功能,并且通过设置相应参数,以形象、美观的方式表达。本文选择ArcGIS软件进行研究。综合思维具有全面、系统、动态三大特性。全面是指不遗漏任何一个要素,系统是指要正确认识到各要素的属性和彼此之间的联系,动态强调的是发展与演变
2、。综合思维具体包括要素综合、时空综合、地方综合3个维度。2在中学地理教学中,要自然地综合不同地理要素,不同的时间、空间以及不同尺度,并非易事。而GIS软件对分析地理要素的形成、分布与其综合影响,有着独到的优势。一、ArcGIS软件与综合思维的适切性分析利用ArcGIS软件中的一些常规功能,可以高效地存储、管理各种地理数据,综合各要素进行可视化表达,能高效地培养学生的综合思维。ArcGIS软件与综合思维培养的适切性具体体现在以下3个方面(见图1)。?图1 ArcGIS软件与综合思维的适切性1.数据管理在高中地理教学过程中,综合思维的培养涉及不同属性、不同尺度、不同区域的地理数据。收集整理海量的地
3、理数据是一项庞大的工程。利用ArcGIS软件建立专业的地理数据库(Geodatabase),可以便捷、有层次地管理相关的栅格数据与矢量数据,可以按地理属性或者区域空间进行整理分类,方便今后数据的迭代和筛选,可以极大地提高地理数据管理的效率。2.空间分析ArcGIS软件的空间分析功能尤为强大,在高中地理教学实践的过程中,可以用ArcGIS软件的各个工具从地理数据库中筛选相应的图层数据或者添加属性数据,进行地形、气温、降水、商业中心的辐射范围、人口密度等诸多主题的空间分析,让学生清楚地观察到各罗高斌1 许佳禄2(1.浙江省临安中学,浙江 杭州 311300;2.杭州市余杭高级中学,浙江 杭州 31
4、1100)摘要:GIS在综合思维培养方面有独特优势,利用其强大的数据管理、空间分析与可视化功能,可以呈现不同尺度区域、不同地理要素的特征及演变过程,引导学生综合分析区域要素之间的联系、变化以及比较区域之间的差异。在“浙江省自然灾害的探究”教学中结合ArcGIS软件,分析浙江自然灾害的主要类型、空间分布和造成的损失,可以更好地培养学生的综合思维。关键词:ArcGIS;综合思维;自然灾害中图分类号:G633.55基于 GI S的高中地理综合思维基于 GI S的高中地理综合思维培养路径探析培养路径探析以“浙江省自然灾害探究”为例以“浙江省自然灾害探究”为例地理信息技术462023 年 第 14 期个
5、地理要素的空间分布以及彼此之间的空间联系。此外,除了静态空间分析外,ArcGIS还可以叠加同一区域中不同时间段的要素图层,进行动态分析,如城市土地利用的变化。3.可视化表达在ArcGIS软件中,除了利用ArcMap进行二维表达,还可利用ArcGlobe、ArcScene进行三维可视化建模,如火山区的情况。这些可视化表达可以在一定程度上弥补学生难以外出实地考察的遗憾,还可以在更大的空间范围、更长的时间尺度下全面地探究地理现象和地理事物。二、基于ArcGIS软件培养综合思维的路径探析在探究“浙江省自然灾害的探究”活动中,笔者尝试使用ArcGIS辅助教学,培养学生的综合思维,具体过程如下。1.拟定任
6、务主题库(见表 1)表1 任务主题库探究维度考察方向探究具体问题要素综合中心要素:地形问题1:浙江省地形特征以及对自然灾害空间分布的影响中心要素:气候问题2:浙江省气候时空分布特征及其对自然灾害的影响中心要素:地质问题3:浙江省地质构造空间差异及其对自然灾害的影响中心要素:河流问题4:浙江省河流水文特征及其与相应自然灾害的关系中心要素:人口问题5:人口城市空间分布与灾害所造成的损失程度的关系各要素综合问题6:浙江省的自然与人文环境对自然灾害的类型、空间分布以及灾害所造成的损失程度有何影响时空综合土地利用类型问题7:一些典型地区土地利用类型的变化与自然灾害所造成的损失程度有无相关性地方综合不同尺
7、度区域问题8:从全省尺度分析,自然灾害空间分布与损失程度的差异,并提出相应的防治对策任务主题库将综合思维各维度的考查方向进行了细化处理,以便引导学生深入探究相应的问题,在整体的框架下促进学生的深度思考,让学生在深度思考之后综合分析各要素与自然灾害的关系。32.创建探究数据库地理探究数据库是储存管理各类与浙江自然灾害相关的地理数据的数据库,为后续空间分析提供必要的数据。为提高数据库的实用性,可按照空间尺度与地理属性二类分类标准将数据库中的数据分类入库。需特别强调的是,数据库的搭建并非一劳永逸,需要结合探究问题链不断迭代优化地理数据库的内容。本教学的数据库创建如下。(1)建立数据库目录(1)建立数
8、据库目录在搜集地理数据之前,先初步搭建地理数据目录,具体步骤如下。建立名为“浙江省自然灾害探究”的文件夹。打开ArcGIS软件中的ArcMap,启动ArcCatalog,连接到“浙江省自然灾害探究”文件夹,接着直接在ArcCatalog的目录下,在“浙江省自然灾害探究”文件夹中建立两个地理数据库,分别命名为“基础地理信息”“分析后的地理数据”,两个数据库分别用来存储原始基础地理数据与空间分析后的地理数据(见图2)。图2 地理数据库的目录初步搭建的地理数据库目录结构不宜过于繁琐,如有需要可在后续整理与分析地理数据的过程中再灵活调整。(2)基础数据入库(2)基础数据入库在搭建好地理数据库目录后,便
9、要获取浙江省相关的基础地理数据,具体包括浙江省的行政区划图、地形图、水系图、土地利用图、人口密度图等,数据类型有矢量数据和栅格数据,相关数据可分别从“地理空间数据云”“中科院地理资源所资源环境科学数据中心”“国家统计年鉴”中获得。这些数据包括栅格数据与矢量数据,其中部分栅格与矢量数据需利用ArcGIS软件进行裁剪处理再进行后续分析,建议将栅格数据与矢量数据直接放入Geodatabase数据库中,此外还有一些Excel数据,可直接放入“浙江省自然灾害探究”文件夹中。3.基于 ArcGIS 的综合分析(1)探究问题一要素综合(1)探究问题一要素综合问题1、2要求学生从气候与地形的角度,分析浙江各地
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