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地理教学系统要素与功能

发布时间: 2021-03-03 17:01:50

地理教学设计的要素有哪些,地理教学案例的设计与分析,这两个问题是教师招考地理专业考纲上要求的,急需

地理教学设计的要素:
地理要素分为自然地理要素和人文地理要素。自然地理要素包括土壤、水文、大气、植被、地貌;
人文地理要素包括经济、政治、文化几大要素,细分的话应该有交通、政策、民俗、历史,区位等要素。
地理教学案例的设计与分析:
地理新教材知识条理清晰,内容丰富详实,是使学生们“获得终身发展有用的自然地理和人文地理基础知识”的教学目的的具体体现。因此,教学中应该避免照本宣科,让地理课堂教学成为学生们通过积极参与来获得知识和认识自然发展规律的一个平台。能够反映地球运动的自然现象有很多,例如:昼夜现象、季节变化、极昼、极夜现象等等。我选择了地球的公转知识加以介绍。该部分知识的难度较大,同学们难以理解,但同学们很感兴趣。
虽然学生们对地球的运动会对地球表面产生的各种现象司空见惯,但未必能真正掌握其变化规律。如:一年中太阳直射点的位置,什么时间在什么位置,会有什么现象。这一系列问题在新教材中有部分知识没有文字说明。怎么能够让学生们更好地掌握住地球运动(地球公转运动)所产生的现象呢?在思考如何让学生们更好地理解这部分内容的过程中,我先后想到了两个教学方法:
第一,图表结合讲解法。鉴于教材中的图像和文字系统都是我们要掌握的内容。在学习过程中,可运用空间想象的思维方法,通过读图(地球公转示意图)可使学生们加深对文字系统知识的认识和理解。有助于他们建立起较为完整的知识体系,把握地理事物的空间位置、空间结构和空间联系。但是,本课的内容比较抽象。由于学生们在小学的地理知识比较薄弱,而且空间想象思维特别是女同学的空间想象思维比较差。如果只通过图表结合的方法,凭借学生们的空间想象思维,将其储存在大脑中,再经过加工、分析、比较,形成新事物的形象,来获取新知识,对于他们来说那是非常困难的。因此,我用这种方法给他们有个初步的概念。
第二,利用教学器材来演示地球公转示意图。学校的地理教学器材不够齐全。经过整理,我利用地球仪、电筒、在黑板上画图相结合及演示一年中地球运动的变化和直射点的位置、时间、产生的现象。
通过前面一课的学习,我们了解到地球的运动在地球表面所产生的现象。在日常生活中我们稍留意就会发现,太阳直射点的位置是在不断变化的,而且直射点的位置不同所产生的现象也不同。当我在演示时需要同学来当助手,他们都积极要求当助手,在演示时他们配合得相当好。
希望对你有用能帮到你!

⑵ 地理教师应该具备哪些教学基本技能

中学地理教师不仅要具有"教师意识",同时还要有"地理教师"意识,因为在培养人才的教育过程中,地理知识的丰富性和外延性,使得地理教师更能体现《中国21世纪议程》的思想,在当今科技、社会、思想飞速发展的今天,地理教师应努力学习新理论,树立新观念,努力具备良好的素质,使其自我不断完善,这是教育发展的需要,也是作为一个中学地理教师所必须具备的。地理教师应努力学习,勤奋进取,争取使自己成为一个优秀的人民教师。中学政治课是培养学生科学世界观和人生观的主课堂,是思想教育的重要阵地。如何上好这门课,是政治教师应经常思考的问题。要增强政治课的教学效果,教师必须从课程本身特点入手,不断丰富自己的专业素质,应从以下几个方面入手:
(一)不断丰富专业知识是提高业务水平的关键
1、地理学科的专业知识
一个合格的地理教师在掌握专业知识的同时,还要熟练掌握初中地理的全部教材。这样,才能居高临下,从多角度分析与处理教材。同时要把握住地理学科的历史与现状,从地理科学、环境科学等角度了解时代的要求与未来的发展趋势。应该具有正确的“人地协调”发展意识。中学地理教材内容是以当代人类所面临的环境、资源、人口问题为主线。它以辩证唯物主义的“人地关系协调”理论观点向学生进行科学的全球观、资源观、环境观和人口观教育。《中国21世纪议程》中所强调的协调人口、资源、环境关系,求得经济的可持续发展也正是中学地理教育的主题和中心目标。地理教学中教师不仅自己要懂得,更应让学生懂得协调人地关系的重要性和紧迫性。懂得协调好社会经济发展与生态平衡的关系:不能以掠夺自然资源、破坏生态环境为代价,去取得短期的经济效益;不能走“先污染、后治理”的老路,人与自然必须相互支撑。也要使学生明确,我国是经济基础十分薄弱的发展中国家,目前正面临着严峻的人口、资源和环境形势,我们只能走经济发展与人口、资源、环境协调的可持续发展道路,优化经济与科技的组合,实现经济效益、社会效益和生态效益的三者统一。这是我国未来发展的自身需要和必然选
择。
2、教育科学知识
地理教师应不断总结实践经验,并与教育理论对照,使经验上升到理论高度
3、思想教育工作与教育艺术
地理教师要对学生全面负责,寓思想教育于知识教育之中。应该具有高尚的爱国主义思想。爱国主义是一个民族、一个国家的灵魂和精神支柱。向学生进行生动强烈的爱国主义教育是地理教育的责任。地理学科本身是思想性很强的学科,有着丰富的爱国主义内涵,在国情国策教育方面也有着独特的优势。因此,地理教师应首先具有这方面的品德修养因此应掌握思想教育工作的专业知识和教育艺术。并将知识、思想、行为三者有机结合。
4、其他知识
地理教学内容中充满了辩证唯物主义观点。教师必须具备这方面的品德素质。例如,组成地理环境的各个要素之间,塑造地表形态与外力,板块的张裂与碰撞,水利建设与洪涝灾害,砍伐森林与植树造林,资源的开发与限制,人口的增长与控制,人类活动与地理环境等等,都体现了对立统一关系。再如,流星的坠落、四季的更替、潮汐的形成、地震的产生、日食月食、雷鸣闪电、山崩海啸、海市蜃楼、血雨腥风、慧木相撞、宇宙黑洞等自然现象,都是物质运动的表现形式。社会上流行的“闰月之年有大灾”、“彗星出现预示国家有难”、“十字连星警示世界末日来临”等谣言,都是不符合科学的主观臆造。地理教学中,教师应结合这方面的内容,以自己的辩证唯物主义思想和科学的世界观、人生观,引导学生科学正确地认识事物,认识世界,并树立正确的世界观和人生观。地理教师应了解物理、化学、历史等知识。为了教好学生,教师需要不断丰富自己,扩大知识面。如广泛的艺术情趣和爱好、对自然和文化景观的鉴赏、古文和古诗词的功力等。
(二)自觉培养教学能力和专业技能是工作进步的保证
地理教师的业务水平既与扎实的专业基础知识有关,也和教学能力及基本技能不可分。一名合格的地理教师应以提高下列能力作为自己努力的方向。
1、理解教材、分析教材、处理教材的能力
2、设计教法,特别是应用现代化教学手段的能力
3、观察、研究和组织教学的能力
4、地理活动的组织能力
5、实验、演示或制作教具、模型、图表的技能
6、准确、生动的语言表达能力
7、进行环境能力、国情教育及科学地理教育的能力
8、对学生进行能力培养和思维训练的能力
9、命题、检查提问及了解学生情况的能力
10、分析、评议地理课堂教学的能力
11、运用所学地理评价环境,解决实际问题的能力
(三)具有国际意识、全球意识及参与世界竞争的意识。
现代社会是一个开放的社会、信息的社会、充满竞争的社会。任何国家的发展,都离不开国际大环境。同时,诸如发展中国家的经济发展、南极大陆和海洋资源的开发、人类面临的人口、资源和环境问题、世界和平的实现等,都已成为世界性话题,仅靠某个国家无法解决,需要进行全球合作。中国实现现代化,也要参与世界竞争,要借鉴国际上成功的经验,引进国外先进的科技和科学管理,等等。因此,教师要利用自己这方面的意识和观念,在教学中启发学生打破闭关锁国的思想,立足国情,放眼世界,树立国际国内两种政治观、资源观、环境观和市场观,为日后参与世界各国的经济文化交流打牢思想基础。
(四).具有熟练运用现代化教学手段的能力。
信息化社会的出现,创新人才的需求,高考制度的改革仅靠传统的一支粉笔,一块黑板来教学的方式已远远不能满足教育发展的需要。教学多媒体的出现使教学手段发生了根本性的变革。它具有不可替代的优势:一是改变了学生在教学过程中认识事物的过程。使课堂从单一的“讲解-接收”式向“探索研究”式发展。教学中使用多媒体技术能使学生获得极为丰富的、生动形象的感性知识;二是改变了一些传统的教学原则。多媒体技术,不仅可以传递语言、文字和静止图像所难以传递的信息,而且可以促进个别化教学和小组合作学习的实现,从而打破传统的“师讲生听”的课堂教学基本模式,代之以学生为教学活动的主体,在教师的设计、组织、引导、解疑下,实现信息的主动获取和知识意义的主动建构,并且有充分的实践活动和情感、态度、价值观的健康发展的课堂教学基本模式;三是改变了教学内容和教材形式。教学内容的表现形式将不限于传统的教材,特别是教科书,学生和教师都将从软件和网络上获取大量的可以作为学习内容的信息。因此,推进素质教育,地理教师必须要具备运用现代化教学手段的能力,提高教学效益。
(五)学习能力和教育科研能力
联合国教科文组织的一份报告中指出:在今天,从教师在教育体系中的作用看,教师与研究人员的职责趋向一致。这意味着未来的教学,需要具有科研素质的学者型教师,而不是传统经验型教书匠,这是现代教育发展的必然趋势,也是素质教育对地理教师的要求。
因此,提高地理教师的教学科研能力,是提高教师素质的一条必要的途径,是实施地理教学中素质教育的重要一教师素质水平的高低直接决定着教学水平的高低及学生素质水平的高低,而教师素质水平的高低又取决于教师的学习能力和教育科研能力。教师的学习能力指教师在政治业务和文化素质修养中的进步与提高。作为地理教师应时常充实自己,使教学和学习并重。教育科研能力指以教学研究为中心,教师在教学中既教学,又研究,动心动脑,并努力选好自己的研究课题,并创造出自己的科研成果。

地理信息系统的基本功能和应用功能的区别和联系

地理信息系统(Geographic Information System或 Geo-Information system,GIS)有时又称为“地学信息系统”。它是一种特定的十分回重要的空间答信息系统。它是在计算机硬、软件系统支持下,对整个或部分地球表层(包括大气层)空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统。
应用功能:GIS是一种基于计算机的工具,它可以对空间信息进行分析和处理(简而言之,是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析)。 GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起。

高中地理课堂教学系统由哪些要素组成

一、重视充分积极的感情投资,促进情感互动
情感是人对现实世界各种事物所抱的不同态度和不同体验,是影响学习者行为和学习效果的重要因素。师生互动的主体是人,“人非草木,孰能无情”。因此在教学中必须注意发挥情感因素的作用,由情生趣,以情诱思,创设和谐的心理环境。“亲其师,信其道”,师生间的情感交流以及由此产生的心理氛围是促进师生积极互动的必要条件,情感互动在师生课堂互动中居于核心地位。
1.1创设民主平等的课堂教学氛围
师生的情感交融需要教师对学生的热爱、宽容和理解,需要学生的“敞开”和“接纳”。教师作为互动的主导者,首先应尊重学生、热爱学生、关心学生,认识到学生的个体差异和不同的学习需求,愿意倾听学生的经历和故事,课堂上善于发现学生的闪光点,对优生,要注意激发他们的成就感和进取心,对学困生,要激发他们的自尊心和自信心;对有自卑感的,要亮化其闪光点,对在学习中受到暂时挫折的,要给予理解和积极鼓励,激发他们的思维和想像力,充分了解学生的喜好和他们的心理动态,走下讲台,深入到学生中与他们一起自学、商讨,除讲究教学民主,给学生充分发表意见的机会外,还要有博大的胸怀,勇于接受学生的批评意见,注意“观点开放”,善于利用激励和微笑,让每个学生都能与教师平等交流,真正达到教学相长的效果。
1.2充分展示教师的课堂教学魅力
地理学科在中学基础学科中长期处于不被重视的地位,直至2000年恢复高考才又被文科生重视起来,因而要让学生乐学、善学地理,教师应格外重视情感投资,善于运用感情来感染学生的情绪,促进互动。崇高的敬业精神,全面的知识结构,先进的教学理念,精心的教学设计,优美简明的板书、美观形象的板图、幽默风趣而又声情并茂的语言表达、甚至教师优雅的仪表、广泛的兴趣爱好,这些都特别能感染学生。同时在教学中注意运用多种方法和手段激发学生的兴趣,以趣促情。如引入诗句组织教学,讲述山地气候的垂直变化时,借用白居易的“人间四月芳菲尽,山寺桃花始盛开”,讲述月相时,引入张继的“枫桥夜泊”,平时搜集时事地理资料,介绍当日突出的国内外大事或者天气等,在适当时机穿插,如今年讲述地质灾害时,引入印度洋地震海啸时,英国小姑娘运用老师所教知识救人之事,让学生既深刻认识到地理知识的有用性,又诱发了师生的情感沟通和相互交流。或根据教学内容安排恰当引入小故事,如介绍洋流时,讲郑和下西洋、漂流瓶、奴隶贸易中的“三角航程”、“神出鬼没”的德国潜艇的故事等。所有这些都为课堂互动奠定了重要的情感基础。
1.3深入挖掘教材的课堂升情内容
地理课的性质和内容,决定着它的教学是一个具有丰富的思想教育因素的过程。高中地理学科思想教育的范围很广,内容也很丰富,归纳起来主要有:科学的人地观、资源观、环境观和可持续发展观念的教育,爱国主义教育,国情、国策教育以及全球观念的教育等等,在传授高中选修地理有关可持续发展问题时,可以珠江三角洲生态农业黄土高原水土流失的现实正反加以论述引发师生的情感共鸣。《中国地理》的章章节节,字里行间无不浸透着内在的德育教育因素。教师只要通过不断钻研业务,挖掘地理教材缊含的思想教育内容,才能有效促进师生对教学内容的情感互动。
二、设计灵活多样的教学情景,丰富认知互动
素质教育的主渠道在课堂,提高课堂教学效率的关键在于优化教学过程,而这需要教师精心设计引人入胜、轻松和谐,具有启发性、创造性的、结合教学内容和学生实际的教学情景。在生动、多元的教学互动中,学生可交流的话题增多,情感体验丰富,思路打得开,彼此间容易发生相互影响,感性上也容易产生沟通。所以课堂上除了老师准备丰富的材料、设计丰富的环境外,还要引导学生收集各种信息资料,带到课堂上来,在此基础上设计的师生互动内容,而不是一味地采用讲授法,让学生在充斥信息的环境中接受多方刺激、发生认知互动。
2.1活动情景
教师根据教材内容,经常变换教学方法,适时适量采用游戏、学习竞赛、进行实验操作、观察等活动的形式,寻找一切机会促进学生之间,师生之间的相互交流和相互沟通。在学习东西部的差异时通过充分发挥学生集体的智慧,合作学习,从地形、气候、资源、人口、民族、教育、科技、经济水平等方面去找出东西部的优势和劣势,然后开展大比拼,教师给最先完整地回答了问题或具有创新见解的小组和学生记优胜分,通过生动活泼的方式,活跃了课堂气氛,缩短师生之间的距离。
2.2直观情景
人们对事物的认识,首先是从感性知觉开始的,感知生活、感受生活是前提。直观的形式可以有实物直观、图像直观、模型直观等,其中图像直观是最主要的直观形式。由于地理事物的复杂广泛性以及地理演变过程大多具有漫长性等特点,限于学生的视野和见闻,因此要求地理教学直观方式具有多样性。教师精心挑选教学挂图、运用地理标本、模型、仪器、多媒体等,使枯燥无味的地理知识变得更加生动有趣,如教师在讲解日、地、月三者的关系以及日、地、月的自转、公转时,利用“三球仪”进行模拟演示,在学习“地质构造与构造地貌”时出示有关地质构造模型、播放动画“背斜成山、向斜成谷”等形成过程示意图,引导学生从感性认识开始,通过形象思维,达到理性认识,采用多样化的直观手段,帮助学生理解复杂的地理原理和规律,促进师生的认知互动。
2.3问题情景
宋代教育家朱熹说过:“学贵有疑”,教师应善于在教学中通过启发式的导言、展示图表系统、学生的读、听、看等方式,抓住教学的重点、难点、设疑,或鼓励学生大胆质疑。但应力求做到不能盲目追求问题的数量,而忽视问题的质量,例如讲《地中海气候》,教师可演示有关地中海气候的分布地区及气候成因等幻灯片时,提示如下问题引思质疑,让学生观察、思考:①地中海地区的纬度位置如何?海陆位置关系怎样?本地区气候的特征、成因是什么?②从世界上这种气候类型的分布地区来看,它有何分布规律?这种气候区的植被有什么特点?为什么?③我国东部地区的长江流域一带与地中海地区纬度大致相当,为什么气候类型、气候特征不同?问题注意面向全体学生,鼓励人人参与,可请学生从不同的层次,不同的角度,不同的结构求思求辨解答,其他学生提出补充和修改意见,对难度较大的问题,其间教师可采用讨论法、谈话法等,通过一系列的师生互问、生与生互问,让学生在质疑、交流、争辩的过程中主动获取知识,教师也可根据回答情况,作适当的补充说明和启发,最后由教师或学生归纳总结,加强了师生之间的信息交流。
2.4讲练情景
“讲到要害上,练到刀口上”。教师根据教材内容,充分进行组织准备,精选有针对性、层次性、典型性习题,形式上可灵活多样些,学生人手一份,独立或讨论完成作业题,教师及时对学生完成的题目作出指导、总结、评定、鼓励,注意点拨力求精要、富有启迪作用。
新的地理课堂是师生之间、生生之间交流与合作,共同学习的过程。对于中学地理教学来说,在课堂上开展积极的师生互动,可以激发学生的学习兴趣,培养学生的求知欲望和各种能力,还利于培养学生的责任感、合群性和社会交往技能,同时还有助于增进师生情感的交流、加强课堂教学管理和教师自身的素质。总之,积极的师生互动是提高学生地理学习综合素质,提高地理教学质量关键所在。
课堂是新课程实施的主阵地,是一个以学生为认知、实践、发展为主体的特殊认知过程,而目前高层次的地理学习人才的培养需要开放型、创新型教育来完成,需要教师不断加强自身的素养,更新自己的教育观念,充分发挥学生的主体作用,让课堂成为师生互动交流的自由天堂。
当然师生互动的建设并不是一蹴而就的突击,也不是靠形式上的热热闹闹完成的,笔者曾对以学生为主体、师生互动、学生自主合作探究学习的新的教学模式作了一些积极有意义的探索,通过师生间动态的信息交流和相互沟通,以逐步真正达到教学相长和共同发展的境界。

⑸ 简述地理信息系统的主要功能

地来理信息系统的主要功能有五源个方面:

1、数据采集与编辑功能:包括图形数据采集与编辑和属性数据编辑与分析。

2、地理数据库管理系统的基本功:,包括数据库定义、数据库的建立与维护、数据库操作、通讯功能等。

3、制图功能:根据 GIS的数据结构及绘图仪的类型,用户可获得矢量地图或栅格地图。地理信息系统不仅可以为用户输出全要素地图,而且可以根据用户需要分层输出各种专题地图,如行政区划图、土壤利用图、道路交通图、等高城图等等。还可以通过空间分析得到一些特殊的地学分析用图,如坡度图、坡向图、剖面图等等。

4、空间查询与空间分析功能:包括拓扑空间查询、缓冲区分析、叠置分析、空间集合分析、地学分析。

5、地形分析功能:包括数字高程模型的建立、地形分析。

⑹ 地理教学设计主要构成因素有哪些

地理教学理论是地理教学实践经验的总结和系统反映,是地理教学设计最直内接的理论来容源。地理教学理论认为突出人地关系、注重空间关系是地理学科教学的鲜明特色。人地关系既是地理教学的核心内容,也是地理教学设计的思想论、方法论。地理教学设计应有利于学生认识人地关系的种种表现、理解协调人地关系的基本途径,懂得可持续发展的重要性。地理事物之间存在着各种关系,从不同角度看,有空间关系、空间联系、因果关系、层次关系、包容关系、并列关系、利害关系等错综复杂的多种关系,共同组成了绚丽多彩的大千世界,其中最重要的是空间关系和空间联系。地理教学设计中突出地理事物的空间关系、空间联系
是促进学生地理智慧成长的有效途径。

⑺ 地理信息系统的基本功能都有什么

空间分析能力是GIS(地理信息系统)的主要功能,也是GIS与计算机制图软件相区别的主要特征。空间分析是从空间物体的空间位置、联系等方面去研究空间事物,以及对空间事物做出定量的描述。

空间分析需要复杂的数学工具,其中最主要的是空间统计学、图论、拓扑学、计算几何等,其主要任务是对空间构成进行描述和分析,以达到获取、描述和认知空间数据;理解和解释地理图案的背景过程;空间过程的模拟和预测;调控地理空间上发生的事件等目的。

移动GIS是通过与流动装置结合,地理资讯系统可以为用户提供即时的地理信息。一般汽车上的导航装置都是结合了卫星定位设备(GPS)和地理资讯系统(GIS)的复合系统;在香港曾经很流行的地图王,则是一套可以安装在PDA或手提电话上的即时地图系统。

汽车导航系统是地理资讯系统的一个特例,它除了一般的地理资讯系统的内容以外,还包括了各条道路的行车及相关信息的数据库。这个数据库利用矢量表示行车的路线、方向、路段等信息,又利用网络拓扑的概念来决定最佳行走路线。

地理数据文件(GDF)是为导航系统描述地图数据的ISO标准。汽车导航系统组合了地图匹配、GPS定位和来计算车辆的位置。地图资源数据库也用于航迹规划、导航,并可能还有主动安全系统、辅助驾驶及位置定位服务等高级功能。汽车导航系统的数据库应用了地图资源数据库管理。

(7)地理教学系统要素与功能扩展阅读

地理信息系统发展历史

古往今来,几乎人类所有活动都是发生在地球上,都与地球表面位置(即地理空间位置)息息相关,随着计算机技术的日益发展和普及,地理信息系统以及在此基础上发展起来的“数字地球”“数字城市”在人们的生产和生活中发挥着越来越重要的作用。

1.5万年前,在拉斯考克(Lascaux)附近的洞穴墙壁上,法国的猎人画下了他们所捕猎动物的图案。与这些动物图画相关的是一些描述迁移路线和轨迹的线条和符号。这些早期记录符合了现代地理资讯系统的二元素结构,即一个图形文件对应一个属性数据库。

18世纪地形图绘制的现代勘测技术得以实现,同时还出现了专题绘图的早期版本,例如:科学方面或人口普查资料。约翰•斯诺在1854年,用点来代表个例,描绘了伦敦的霍乱疫情,这可能是最早使用地理方法的位置。

他对霍乱分布的研究指向了疾病的来源——一个位于霍乱疫情爆发中心区域百老汇街的一个被污染的公共水泵。约翰•斯诺将泵断开,最终终止了疫情爆发。

20世纪60年代早期,在核武器研究的推动下,计算机硬件的发展导致通用计算机“绘图”的应用。1967年,世界上第一个真正投入应用的地理信息系统由联邦林业和农村发展部在加拿大安大略省的渥太华研发。

罗杰•汤姆林森博士开发的这个系统被称为加拿大地理信息系统(CGIS),用于存储,分析和利用加拿大土地统计局收集的数据,并增设了等级分类因素来进行分析。

20世纪80年代和90年代产业成长刺激了应用了GIS的UNIX工作站和个人计算机飞速增长。至20世纪末,GIS在各种系统中的迅速增长使得其在相关的少量平台已经得到了巩固和规范。并且用户开始提出了在互联网上查看GIS数据的概念,这要求数据的格式和传输标准化。

⑻ 地理教学设计的要素有哪些

教学目标、重点难点、教法和教具准备、教学过程、巩固训练(有些还要加上学生分析、教材分析)

⑼ 影响地理教学活动的主要因素,各要素的界定关键词是什么

影响地理教学活动抄的主要要素及关键词:

地理教学过程是一个由学生、教师、地理课程等要素相互作用的动态过程,具有非线性、不确定性、开放性和自组织性。地理教学过程的基本要素可以分为结构要素和过程要素。

结构要素是指参与教学过程的实体性较强的要素,主要包括教师、学习者、课程和教学媒体,其中教师是结构要素中的主导要素,学习者是结构要素中的主体要素,课程和教学媒体是结构要素中的客体要素。

过程要素是指参与教学过程的实体性较弱的要素,主要包括教学目的、教学方法、教学模式、教学内容、教学形式、课程计划、学科课程标准、教学环境、教学时间、教学空间、预期结果等。

地理教学过程流程图是表示地理教学过程中不同环节的安排、开展及实施过程的整个流程的示意图。

地理教学过程流程图的编制要求:

1(在地理教学过程流程图的图框之内,简要说明不同教学环节或步骤的主要内容。

2(在地理教学过程流程图的图框之上,可以注明需要了解的其他信息。

3(地理教学过程流程图的反馈回路应该是闭路循环,不能中间断开。

4(流程图的有些图像符号可以自创,但需要在流程图的图框之下说明其含义。

⑽ 地理系统

(1)地理系统是一个开放系统

地理科学研究地理系统的模型有孤立系统、封闭系统、开放系统三类。相比之下开放的地理系统具有“活”性,更具有普遍意义。开放性是地理系统的首要特性,耗散结构理论引入“地理熵”(geography entropy)剖析地理系统的这一特性。假定地理系统各要素间有n种组合,第i种组合的概率为Pi,则地理熵S定义为:

。式中K为波尔兹曼常数。如果地理系统内各要素有组合的最大任意性,则每种组合的概率相等,Pi=1/n,地理熵取最大值,这时地理系统最无序,最对称;若组合有最小任意性,则地理熵取最小值,地理系统最有序。然而,真实的地理系统熵值并非定取最大或最小值,而是表现出极为复杂的总熵变dS=diS+deS。式中diS表示地理系统的熵产生,diS>0,deS表示地理系统与外界交换能量物质和信息引起的熵流,其值可正可负。当deS<0,且∣deS∣>diS时,dS<0,只要系统的负熵流逐渐增加,总熵变就逐渐减少,地理系统就会逐渐地由无序转向有序。可见,地理系统耗散结构的形成及进化过程正是靠因开放而不断地向其内输入低熵能量物质和信息,产生负熵流而得以维持。这里低熵能量物质和信息的传输和流转借助“麦克斯韦尔”(Maxwell demon)来调控和获得。只要留神便可注意到,地理系统中无论是非生物过程,还是生物过程,都叠加着人文过程,立即就可发现地理系统诸因素中的人是调控功能最强的“麦克斯韦尔”。人具有识别和获取食物、燃料、矿物等低熵物质和各种低熵信息、并将其集中形成更有序、熵更低的地理系统的能力,人通过社会生产和消费,从地理系统内获得大量“积蓄”(资源和能源等),又不断向其中输入更多的低熵能量、物质和信息,促使系统耗散结构的形成,促使低级阶段的耗散结构进化成为高级阶段的耗散结构。具体到地理系统的城市进化过程,处于适应的区位、内部结构合理且自组织能力强的城市,在“麦克斯韦尔”的作用下,不断地从周围地区吸收负熵流(人才、资金、技术、信息、能源、物资等)增加自身的有序性(良好的城市生态、合理的功能分区、优异的生产能力、健全的行政机构与管理、先进的科学技术与教育、和谐的社会生活等)促使城市不断向更高级方向进化及城市经济的繁荣。不难看出,从开放系统到形成“麦克斯韦尔”,再由“麦克斯韦尔”来调控,这或许正是开放的地理系统的总体“发展战略”。地理系统的熵变,创造了一个自然、资源、人口、经济与环境诸要素间相互依存、相互作用、复杂有序的巨系统,人只有顺应地理系统进化发展的规律,顺应地理系统的熵变规律,稳妥把握地理系统开放的适度,才能成功地调控地理系统,并成为地理系统的真正主人。

(2)地理系统是一个非平衡系统

在地理系统中,耗散结构的所谓地理时空有序,就是地理时空对称的破缺,所谓地理组织和结构性的产生,实质上是地理对称性减少。完全的地理系统就意味着没有任何地理秩序,没有任何地理结构和信息,这正是孤立的地理系统处在平衡态的特点。开放的地理系统则越出地理平衡区到达非平衡态的区域,向有序、复杂、高级的进化正是地理对称性的破缺(包括地理时空、结构和功能对称性的破缺),系统不断地通过引入外界的负熵流,抵消系统本身的熵产生,维持对称性破缺后形成的动态有序结构的相对稳定性;不断地进行“新陈代谢”、“加强营养”,而不至于因返回地理平衡态而瞬息窒死。

按耗散结构理论,地理系统远离平衡态是由于系统内部存在的各种“地理梯度”产生“地理梯度力”(简称地理力),导致了“地理流”的出现。地理流

与地理力

有如下正相关关系,

。式中Lki是由于

决定的比例系数,由公式可看出,地理力越大,产生的地理流越多,输入到系统内的负熵越多,系统越远离平衡态,因而越有序。但是热力学中的最小熵产生原理不能保证地理系统在平衡区、非平衡线性区发生自组织产生新的有序结构,还必须引出里昂倒易关系和局域平衡假设的概念作理论基础。这个假说指出,地理系统从整体上看是非平衡的,但可采用一定的方式把系统分为无数个宏观上足够小、微观上足够大的均匀平衡单元,这正如一条曲线化为无数段短直线、一个圆化为无限个边的正多边形一样。据此引入“局域地理熵”研究地理系统的非平衡态。局域地理的熵产生为局域地理与地理力积之和,即:

由于熵是一个广延量,对单个的局部熵求和即可得到整个地理系统的总熵产生。运用这种化整为零和集零为整的方法,注意到平衡与非平衡态、非平衡线性区与非线性区矛盾的转化,即可保证地理系统在非平衡态达到有序结构。

总之,地理系统内地理力的存在,就意味着“非平衡”,地理系统维持着这种促使其有序的非平衡,并在不断打破内部各自“平衡”的基础上创造新的非平衡。从系统进化的定义看,平衡就是地理系统中每一个要素在系统内部的地位、作用、性质和功能上都没有多少差异,耗散结构使地理系统内部的各个要素“高度分工协作”,要素间的对称性不复存在,要素对系统的责任更明显,各要素间的关系更密切,各要素功能于系统的整体功能大大强化。

(3)地理系统是要素间有非线性相互作用的系统

地理系统是由各个组成要素或各个组成部分相互作用,并具有一定结构,能完成一定功能的整体。地理系统是一个等级系列,其要素就是指气候、地貌、水文、土壤、植被、动物以及人类活动等单项的“条条”要素。这些“条条”要素本身就可以成为地理系统的子系统。

地理系统是一个具有整体性和倏忽性等重要特性的复杂系统,因此在地理系统中,作为输出能量物质的“营养源”的自然地理系统和作为输入营养的“营养汇”的人文地理系统之间相互促进又相互制约,彼此间存在着极复杂的非线性相互作用(反馈、自催化、自组织、自我复制等),同时自然、人文地理系统内部的各要素间的非线性联系更为密切。这种非线性相互作用使无数个地理要素的微观行为得到“协同”和“合作”,产生出宏观的“序”,其结果形成了错综复杂的层次结构系统,如农业与气象气候、矿产资源与采掘工业、人口与生产和生活资料等,各个自然要素、人文要素、非线性子关系、子层次的有机集合组成了地理系统的结构和功能。其结构和功能的性质取决于人文地理系统开发利用方向与自然地理系统所提供的物质、能量的潜在利用方向之间的非线性协同关系,若二者不存在重大偏离,则协同效应显著,协同系数大时,地理系统视为耗散结构,否则为非耗散结构。良性的耗散结构具有极强的协同力(自调节能力和抗干扰能力),系统功能的发挥利用耗散结构的进一步良化,其结果降低了系统的熵值,巩固和革新了地理系统的耗散结构。恶性的非耗散结构则使系统的不稳定性增大,熵值升高,结构遏制功能的良好发挥,功能的反作用进一步恶化结构,其结果只能加速地理系统耗散结构的消亡。

地理系统内自然和人文地理要素的协同和合作具有异常巨大的良化能力。如果系统内某一地理要素发生扰动(这一扰动可由人类有目的地诱发,也可由人类盲目开发或其他原因引起),引起关联因子的扰动,而要素群体的共同扰动产生比线性叠加远为巨大的协同效应,从而使地理系统产生各子系统前所未有的有序结构和“特异”功能。地理要素的扰动改变了地理系统差异的内容,变更了地理系统演变的轨迹,良化了系统的结构与功能。但扰动在产生协同效应的同时,同样会产生消极效应破坏有序结构,恶化系统功能。由此可见,人类在对地理要素有目的的诱发产生扰动的同时,尽可能地控制扰动幅度和方向,方可更有效地发挥要素间非线性相互作用产生的协同效应对地理系统结构与功能的异常巨大的良化能力。

(4)地理系统是一个动态涨落系统

地理系统的时间组织性决定了地理系统是一个演变的动态系统,其演变的重要机制是偶然性的随机涨落,它的产生与放大取决于系统熵的二阶超量的贡献,即系统的超熵产生:

。式中δ2S可看作是描写地理系统微分方程的李雅普诺夫函数。由局域平衡,假设恒有δ2S≤0,当系统处于近平衡态时,

,这时地理系统处于渐近稳定态。当系统处于远离平衡态时,δxp可正可负。如果

,则地理系统处于渐近稳定态,系统内部产生的微不足道的涨落不可能放大,因而对系统的演化无甚作用;如果

,地理系统处于临界稳定态;如果

,则地理系统处于不稳定态,系统内部产生的微涨落通过相干效应迅速放大成宏观整体上的“巨涨落”,并得以稳定,系统由一种不稳定的定态跃变为另一种新的有序态,出现耗散结构分支。可见,在系统处于远离平衡时,δ2S可看作是一个李雅普诺夫函数,它对时间的全导数

成了远离平衡的地理系统稳定性的重要判据,称一般热力学稳定性判据。

与此同时,由于地理系统具有等级性和包容性的特点,一个有限大小的基本地理系统的环境要素总处在不停地随机变动之中,从而形成对基本地理系统宏观状态的各种随机扰动,即地理系统的“外部涨落”或“外部噪声”。地理系统的内涨落与外涨落互相叠加、同步和共振,造成系统涨落特性的复杂性,构成了其本身形成耗散结构的触发机制和破旧立新达到有序结构的先行官,进而加剧了地理系统演化规律的复杂性。

1)众多涨落的并存,决定了地理系统进化是个由环境选择的过程。对于在具体时空条件下的地理系统进化来说,地理系统耗散结构的形成,并非由旧状态中的任何一个涨落放大而来。实际上能成为一次具体进化内部根据的,只是众多涨落中某一个或很少的几个,其余的只能被淘汰。具体哪个涨落被放大或淘汰,归根到底由环境选择决定。环境在众多同时并存的涨落中选择某一个或少数几个与自身产生的“外涨落”步调一致的涨落,将其放大并稳定下来形成新的有序结构,即耗散结构,从而决定了地理系统进化的实际方向。

2)涨落形成过程的随机性,决定了地理系统进化方向的偶然性。由于地理系统内每一个子系统或每一个要素的运动本质上都是随机的,不可能从原则上完全预言。在某一特定的时刻,系统在所有形成的数目惊人的涨落类型中,实际上恰好形成这种或那种特定类型的涨落只具有概率的确定性,这就决定了地理系统演化的方向不可能纯属必然,而是带有偶然性。正如普利高津指出的“系统进化的最终状态决定于微小涨落产生的几率,在这种意义上,演变变成为一个随机的过程了”。

3)几个涨落的合作与竞争,导致了地理系统进化过程的复杂性。对于地理系统的进化来说,能够被放大的涨落往往不是一个,而是一个以上。在这种情况下,系统进化最终出现哪一种特定的有序结构,由这几个涨落间的合作和竞争结果决定。在合作与竞争过程中,随着某一参量达到新的临界值,合作的基础不复存在,竞争机制不断加强,具有旺盛生命力和远大发展前途的涨落在竞争中获胜,单独主宰整个系统的有序结构。这无疑加大了地理系统进化的复杂性。

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