一、引言

地理信息系统（Geographic Information System，以下简称GIS）是一种基于计算机科学和地理学的交叉学科，通过整合空间数据、地图制图和空间分析等功能，为地理教学提供了强大的工具和资源。2003年国内地首次颁布的《普通高中地理课程标准》中明确说明GIS技术正式成为我国中学地理教育的一部分。GIS技术已逐步成为一个服务大众的公共处理平台， GIS教育也越来越受到社会的普遍关注。地理教学与GIS技术融合模式在提高地理学习效果和学生综合素质发展方面具有重要作用。为了提高地理教学效果，许多教育界从业者开始探索将地理教学与GIS技术相融合的教学模式。如李昱明等人，以“农业区位因素”为例，围绕攀枝花芒果地理标志保护区这一素材，演示了如何利用ArcGIS软件实现相关图件制作的基本过程，为一线教师提供了课堂应用地理信息技术的范例。

包头市十四中学位于内蒙古包头市昆都仑区，具有雄厚的师资力量，完善的教学设备和较高的教育教学质量。然而，关于地理教学与GIS技术融合的探索相对有限，特别是针对特定案例的研究较少。因此，本文选取包头市十四中学作为研究对象，旨在深入探讨地理教学与GIS技术融合模式在提升边疆少数民族地区的地理教学效果方面的应用价值。通过研究该学校的地理教学特点和学生需求，设计地理与GIS技术融合的教学模式，并对该模式在包头市十四中学的实施效果进行评估和探讨。旨在为地理教学与GIS融合提供理论经验和启示，并为进一步推广和应用提供有效的参考依据。

二、GIS在科学研究中应用的案例分析

GIS技术可以对地理环境存在的现象和发生的事件进行成图和分析，从而解决实际问题。图1所示为GIS技术在实际研究中应用案例的流程。从整个研究周期来看，可以将其分为数据获取阶段、数据处理阶段、数据可视化以及结果的解读四个阶段。数据可视化阶段分别用Excel、Origin与ArcGIS等软件，基于数学分析与空间分析对数据处理的结果进行可视化。最后对处理的结果进行文字描述来解读其内部的机理，如笔者基于上述的研究过程，分析了呼伦贝尔市1961～2017年气温、降水、日照和湿度的时间和空间上的变化特征。由此可见，GIS技术在科学研究中具有重要作用，可以通过其强大的分析功能和成图功能，为我们提供宏观的角度去审视地理现象的时空分布，可以为中学生培养空间思维提供理论基础。

图1 GIS技术在实际研究中应用案例的流程

三、将GIS与中学地理课程内

中学生有一定的计算机操作的基础，GIS课程的讲授目的并不是为了让他们能够解决实际的问题，而是要让他们通过参与的方式，学会以往在课本上或者网上看到的地图是如何被绘制而成的，并激发他们的学习积极性。

（一）理论训练

（1）关于地图读取的训练

着手绘制地图之前，带领学生学会在地图上辨别方向，判读经度和纬度，量算距离；在等高线地形图上，识别山峰、山脊、山谷，判读坡的陡缓，估算海拔与相对高度；在地形图上识别五种主要的地形类型。总的来讲就是根据需要选择常用地图，查找所需要的地理信息，养成在日常生活中使用地图的习惯。并在课堂上列举电子地图、遥感图像等在生产、生活中应用的实例。对地图有初步认识的基础上，要对学生讲清楚地图的制作规范。主要是介绍地图要素，以及它们所包含的内容。地图的三要素是比例尺、方向、图例和注记。具体需要向学生交代清楚比例尺，方向，图例和注记等概念。动员学生从地图上观察以上所述的地图的三要素具体展现形式以及合适的大小与位置，可以参考以课后作业的形式使学生在理论知识的巩固。

（2）关于GIS的认识

GIS是一门综合性学科，结合地理学与地图学以及遥感和计算机科学，已经广泛的应用在不同的领域，是用于输入、存储、查询、分析和显示地理数据的计算机系统。它可以对空间信息进行分析和处理。其主要的作用有公共的地理定位基础，采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力以及空间综合分析和动态预测能力等。

如图2所示，GIS由硬件系统、地理数据与软件系统三大板块组成，其中硬件系统有输入设备、存储设备和输出设备，对组建地理数据库的贡献分别是数据的输入、数据的存储以及信息的输出；软件系统有计算机软件系统、GIS软件与应用分析程序，分别具有系统操作、系统支持与地理分析的功能。中学生需要在认识有哪些硬件系统的基础上，掌握软件系统的基本操作，做一些基础的上机操作就可，要避免因课程内容的难度大造成适得其反的效果。

图2 地理信息系统（GIS）的组成示意图

（二）上机实操训练

实际教学设计可以分为对软件的介绍和软件操作两个步骤。本文以ArcGIS 10.7软件为案例，着重介绍ArcMap的基础知识和实际操作演示。

首先打开软件界面,如图3。有主菜单、工具栏、内容列表以及显示窗口四个基础功能区组成的工作界面。本次从“高德地图”官网上输入关键词“包头市十四中学”，并对搜索结果显示的图片用截图工具进行截图。让学生从身边熟悉的环境入手，让其更愿意参与到教学活动中。本文面向的中学学生群体，主要目的是激发学生的学习兴趣，如果在下载影像数据上花费大量时间的话将与教学目的背道而驰。

实际操作以目视解译包头市十四中学的校园范围为例，操作步骤与需要注意的细节如表1所示。第一，添加数据，将包头市十四中学的影像图导入；第二，创建一个“Polygon-面”要素，鼠标依次点击“目录”—“文件夹”右击—“新建”— “Shapefile”—“创建新Shapefile”；“名称：btsmgzzx”,“要素类型：面”—确定，完成这一步的操作；第三，目视解译学校的边界，鼠标点击“编辑器”—“开始编辑”—“创建要素”—“构造工具：面”。之后开始绘制学校边界，十字光标点在像素的交叉角，直至将面要素绘制完成。第四，在绘制的地图上如上文所述，添加地图三要素，最后以图片格式导出地图文件。

表1 软件实操训练步骤示例

四、结论

中学地理教学中融合GIS技术，为地理数据的收集、地理问题的解决以及地理实践活动设计等方面提供了实践经验。中学生可以更好地理解和应用地理知识，培养地理素养和综合能力。此外GIS技术可以通过其强大的分析功能和成图功能，提供宏观的角度去审视地理现象的时空分布，可以为中学生培养空间思维提供理论基础，并激发学生的探索学习的兴趣。

参考文献

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