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时间:2018-07-31
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1、3S技术及其在中学地理教学中的应用刘江 刘方成 李保珠摘要:本文首先简要介绍了3S技术,并对3S技术运用于中学地理教学的必要性进行了分析,最后以具体案例详细说明此应用及效果。关键词:GIS;RS;GPS;中学;地理教学;应用引言“3S”技术是英文遥感(RemoteSensingRS)、地理信息系统(GeographicalinformationSystemGIS)、全球定位系统(GlobalPositioningSystemGPS)这三种技术名词中最后一个单词字头的统称,这三者之间紧密联系在一起,遥感技术是信息采集(提取)的主力[1];全球定位系统是对遥感图像(像片)及从中提取的信
2、息进行定位,赋予坐标,使其能和“电子地图”进行套合;地理信息系统是信息的“大管家”,为3S技术的核心[2]。目前3S技术是解决人口、资源、环境及经济发展等重大地理问题的重要手段和关健技术。因此,《普通高中地理课程标准》要求:新的高中地理课程在必修、选修模块中必须介绍有关3S的知识,这是课程内容本身的要求[3]。另一方面,3S技术是地理课程独特的辅助教学技术。目前,中学生普遍不喜欢地理课,《普通高中新课程试验监测报告》显示:在七门学科当中,地理仅排在物理之后,居于第二难学课程,造成这一结果的一个重要原因是目前地理课程教学手段落后,在中学地理教学过程中,大多数教师仍然偏重如何辅助学生记
3、忆,其手段仍然是以地理挂图和幻灯片等作为辅助工具,学生感到枯燥无味,因而教学效果不甚理想。因此地理教学改革的一个重要课题是使课堂教学整体优化,将信息技术引入地理教学,是改革教学方法和教学模式的重要途径之一,结合地理学科的特点,将信息技术中的高端3S技术用于地理教学,是地理教学发展的必然[4]。下面以一些具体实例说用3S技术在地理教学中的应用。1.GIS技术及其在地理教学中的应用地理信息系统是20世纪60年代中期才发展起来的新技术,至今已40多年,始终发展迅猛。国内外学者由于对GIS技术研究视角、应用目的的不同,所给出的定义也不尽相同,例如,美国学者Parker认为“GIS是一种存储
4、、管理、分析和显示有关地理现象信息的综合系统”;加拿大的RogerTomlinson博士认为“GIS是全方位分析和操作地理数据的数字系统”;我国著名GIS专家陈述彭院士认为“GIS是在计算机软硬件支持下,把各种地理信息按空间分布或地理坐标,以一定格式输入、存储、查询检索、显示和综合分析应用的技术系统”。虽然这些学者对GIS的定义不尽相同,但都认为GIS具有数据的采集、管理、处理、分析和输出等基本功能。目前,GIS广泛应用于国民经济的各行各业,如环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。在中学
5、地理教学中,GIS技术可将复杂的自然景观、地理现象的空间分布甚至抽象的概念用三维的、动态的、直观的方法方式表现出来,将地理教学中不易明察与掌握的内容通过虚拟场景来展现,提高教学效果,下面以地貌演变、地形分析和天体运动这三个教学内容为例进行应用分析。地貌教学是中学地理教学的基础内容,在地貌教学中,褶皱和断裂的形成是比较抽象的内容,传统的平面、静态的教学方法难以达到满意的教学效果。使用GIS技术的真三维显示与动态模拟功能,模拟岩石受力及相关地貌的形成过程与结果,如岩石受到强大压力和张力时会发生断裂,并沿断裂面有错动或位移的现象,相对上升一侧地貌表现为断裂山或高地,相对下沉的岩石地貌表现
6、为裂谷或低地。受内力作用,岩石在水平方向上受挤压导致褶皱;受外力作用,背斜中心岩石易被侵蚀形成谷地,向斜中心岩石坚固不易被侵蚀形成山,形象地展示了“背斜成谷,向斜成山”的过程。GIS技术把漫长的地貌历史演变过程在瞬间完成,使学生对所学知识有较形象的理解。在地形分析中,平面地图缺乏对山峰、山脊、山谷、鞍部、陡崖等概念的直观形象的可视化表达,利用GIS的数字高程模型(DEM)模块来创建数字高程模型,这样便可三维立体显示一座山体,让学生直观地观察山峰、山脊、山谷、鞍部、陡崖等多种地形。并通过旋转动态技术,让学生自己上机操作,使山峰的方向任意旋转,或移走山体,或变换颜色以突出某种地形,在此
7、基础上,将影像数据与矢量数据再镶嵌在数字高程模型上,进行数据的融合,实现三库一体,则山体表现得更加形象逼真,使人感到浑然天成,这种教学明显调动了学生学习的积极性和主动性,加深了学生对地形特征的理解,让学生有身临其境的感觉。在天体运动的教学中,一般教学挂图三维效果不突出且缺乏动感,不易掌握其运动规律,通过GIS的二次开发子系统,建立场景,制作太阳、地球、月球以及地球及月球的运动轨迹,指定月球和地球的链接,进而完成天体的运动制作与飞行漫游,从而具体地模拟出天体的运动规律。
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