第一节 地理信息系统及其应用名师教学设计2

3.1《地理信息系统及其应用》教学设计

宁波市第四中学 江文政

一、教学内容分析

（一）教材分析

本节是湘教版高中地理必修三第三章第一节的内容，是地理学、地图学和计算机科学的交叉学科介绍，是整个高中地理课程中理论性较强的概念。本节课在中学地理中占有重要的位置，在选考过程中常以选择题的形式出现，主要考察地理信息技术在自然灾害、城市管理中的应用，特别是运用GIS分层技术对某种活动进行选址。

《浙江省普高学科教学指导意见》和《浙江省学考选考科目考试说明》要求学生“了解GIS的概念、组成部分、工作过程，以及在城市管理中的作用”并要达到“简单应用”的程度。分析这些标准，其中包含的具体要求如下：

1、学习应落实在概念上，其中最主要的是弄清楚教材中关于“地理信息系统”的概念。

2、通过阅读教材75页中“地理信息系统能为我们做些什么”，归纳“关于GIS的空间查询与空间分析”功能，特别是其中的“最短路径选择”。

3、在阅读“GIS组成部分”与“GIS的工作过程”的基础上，认识城市管理中GIS起到的作用。

（二）学生基础分析

1、学生对这部分的知识没有涉及。但是学生通过对课外知识的阅读了解有地理数据分析这一现象的存在（例如大洋百度地图的使用）。针对这一事实，应该在设计时让学生反复理解GIS的概念，并最终区别清楚3S技术之间的差别。

2、学生对城市规划案例等事件比较感兴趣，在导入新课时，选取有关GIS的现实事例来吸引学生的注意力，提高学习兴趣。

3、学生学习本课时内容可能遇到的障碍有：对GIS没有感性的认识；不会使用GIS的概念解释城市管理中的现象。

二、教学目标

根据对教材内容的分析，结合地理学科的特点和学生的特征，按照地理新课标的要求来确定三维教学目标如下。

1、知识与能力目标

熟练掌握GIS的概念与应用领域，学会用GIS的分层技术进行城市活动进行选址。

2、过程与方法目标

通过调查与研究，运用实例分析GIS的具体事例，并解释其运作过程。

3、情感态度价值观目标

①培养学生科学研究的方法和态度；

②让学生对于身边的地理信息技术有所了解，增加对互联网社会与智慧城市的了解。

三、学习者特征分析

我教授的是高一学生，对GIS的基本不理解，特别是在GIS的功能和应用上有一部分困难，因此在这一部分应有所侧重，重点使用宁波本地的感性资料引导学生学习GIS的概念，培养他们认识所掌握的地理信息技术。

四、教学策略选择

重视学生的参与性、探究性，充分调动学生自主学习，让学生体验成功的快

乐。故而本课将采用情境教学法、案例教学法、自主讨论法、多媒体教学等多种教学方法有机结合进行授课。例如：

①以传统教学法与多媒体教学法等教学手段相结合，引导学生自主归纳科学概念②采用自主讨论法、图表导学法，进行分组活动，通过讨论完成并突破本节课的难点。

五、教学重点及难点

GIS基本原理；了解GIS在城市管理中的应用

六、教学过程

【导入】中国人口分界线和胡焕庸先生的故事，讲述当年制图之困难，以及展示教师制作的宁波市海曙区人口点密度图，询问学生作图的消耗的时间。导出GIS的案例。

【提问】GIS的概念？

地理信息系统(Geographical information system，简称GIS)是一种以采集、存储、管理、分析和描述地球表面与地理分布有关数据的空间信息

系统。

【提问】与一般信息系统的区别？

除了一般信息系统的功能外，还能显示数据的空间分布 ，并具有强大的空间查询

、分析、模拟、统计和预测等功能。

【过渡】日常生活中GIS随处可见，比如网络GIS的日常使用，我们可以以“百度地图”为例。提问：百度地图的使用体现了GIS的哪些功能？

“网络GIS路径查询——用来查询两点间的交通路线”

空间查询功能

二维空间呈现

空间分析功能

呈现道路、水域、地点等空间数据

【小结】引导学生归纳出GIS的查询和分析空间信息的功能。

（二）地理信息系统的发展

1、国外GIS发展简史

2、国内GIS发展简史

以上讲解以教材为准，主要引导学生将GIS作为地理学与计算机科学的交叉学科。

（三）地理信息系统的组成

【承接】以“海曙区人口点密度图”为例，在制图过程中讲述GIS制图的准备，引出GIS的组成部分

（四）地理信息系统的工作过程

步骤一：地理数据的输入和存储

步骤二：地理数据的操作和分析

步骤三：地理信息输出

【过渡】直接使用ArcGIS进行演示，导入“海曙区行政图”、“海曙区社区地区”等矢量文件和海曙区人口普查表格等等。

【具体演示】1.地理数据的输入

将收集好的各种数据资料，经过分类和格式转换，就可输入到计算机中。其中，对于图形数据的输入，常用的方法是扫描纸质地图后进行数字化处理。添加人口资料，如：南门街道

南门街道

澄浪社区

柳锦社区

万安社区

红起社区

周江岸社区

朝阳社区

车站社区

56931

3562 3360 5651 1673 6668 5028 2709

马园社区

郎官社区

尹江岸社区

迎春社区

处理前

5481 8446 10058 4295 处理后

海曙区社区地图

海曙区行政图

2.数据存储

采用“分层”技术，即将地图中的不同地理要素，存储在不同的“图层”中。将不同的“图层”要素进行重叠，就形成不同主题的地图。

【承接】在演示过程中，加入“分层数据”存储的功能，引出“叠加分析”的概念。

活动二：阅读课本78页至80页以及“存储不同信息的GIS图层”，了解地理信息系统的基本工作原理。

（1）GIS的工作过程，主要包括哪些环节？

答：步骤一：地理数据的输入和存储

步骤二：地理数据的操作和分析

步骤三：地理信息输出

（2）GIS中，不同类型的地理空间信息储存在不同的图层上。叠加不同的图层可以分析不同要素的相互关系。在某区域规划建设一水电站，除了右图GIS图层中地理要素之外，还需什么地理要素的图层进行重叠帮助分析决策？

答：交通线路图

3.对数据的操作与分析

通过对GIS的操作，可以使各类数据之间的关系以直观的形式表现出来，这种形式可以是图形、地图或表格。用户和决策者对操作结果进行判断分析后，就可应用。

【等级符号】与【点密度】两种模型的应用

4.GIS的输出

将编辑好的GIS信息在计算机显示器的屏幕上显示，或通过绘图仪、打印机等输出的过程。

【思考】涉及人类生产、生活的课题都可以用GIS进行研究吗？

提示：地理信息系统与一般信息系统的区别是GIS所采集的信息是按地理空间分布特征来反映地理实体结构和动态变化规律的，因此，不反映地理空间分布特征的有关课题，一般不用GIS进行研究。

二、地理信息系统与城市管理

1、应用领域

目前，GIS广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通信、交通运输、公安、水利、公共设施、商业金融等人们生产生活的各个领域。

GIS在城市建设和管理中的典型应用：

（1）城市规划和管理

如小区规划方案比较

（2）基础设施管理

案例：消防设施的位置分配

假设某城市只有1个消防站，而居民点有292个，当前的消防设施远远满足不了当地消防安全的需要，现阶段城市中有117块备用的公共设施用地，同时消防车要在5分钟之内到达，请问至少需要增加几个消防站才能满足消防安全需要？

规划前

规划后

（3）土地利用与管理

GIS可以有效地完成对土地利用状况的监控和管理，提高工作质量与效率。

（4）生态环境管理

应用GIS技术可以实现城市生态规划﹑环境评价﹑环境与区域可持续发展的决策分析﹑环保设施的管理等

【课堂测试】

1.城市交通图层与城市人口分层图层的叠加，可以（

A

）

A. 为商业网点选址

B. 计算交通流量的变化

C. 估算工业生产总值

D. 分析城市规划的合理性

2.有的渔民已经利用GIS技术来寻找鱼群,如果普遍引用这技术(

B

)

A. 可以使渔获量持续增长

B. 可能导致过度捕捞，使渔业资源枯竭

C. 绝对会增加渔业的生产成本

D. 会促进渔业生产，加大对渔业资源的开发利用，提高渔民的生活水平

3. 应用GIS技术的最终目的是(

D

) A. 处理信息

B. 记录信息

C. 便于信息查询

D. 为地理决策提供信息

4.图中下图是一幅具有林木、河流和房屋的景观地图，右图是根据左图而建立的空间数据模型。据此回答下列问题。

（1）上图图中的r表示(

B

)

A．林木

B．河流

C．房屋

D．农田

（2）图中区域的林木覆盖率约为(

C

)

A．30%

B．22%

C．10%

D．5% 【生活链接】

GIS在病人急救过程中可提供哪些服务？

提示：GIS在病人急救过程中，可提供如下服务：(1)快速锁定病人的位置；(2)搜寻距离病人最近的医院和救护车；(3)提供救护车最佳行车路线，以赢得抢救时间等。

三、板书设计

地理信息系统

采集

储存

地理数据

管理

工具

分析

描述

工作流程

1、城市规划和管理

概念

2、基础设施管理

GIS 3、土地利用与管理

4、生态环境管理

组成部分