Ứng dụng gis trong dạy học môn địa lý ở trường THCS

Với sự phát triển mạnh của công nghệ thông tin thì học sinh cũng có nhiều điều kiện tiếp xúc, với nhiều nguồn thông tin, tri thức khác nhau.Vì vậy, việc ứng dụng hệ thống thông tin Địa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH

KHOA KHOA HỌC XÃ HỘI

LÊ THỊ THANH NGUYỆT

ỨNG DỤNG GIS TRONG DẠY HỌC MÔN ĐỊA LÍ Ở TRƯỜNG THCS

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG

HỆ CHÍNH QUY

NGƯỜI HƯỚNG DẪN

ThS NGUYỄN HỮU DUY VIỄN

QUẢNG BÌNH – NĂM 2016

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG BÌNH

KHOA KHOA HỌC XÃ HỘI

LÊ THỊ THANH NGUYỆT

ỨNG DỤNG GIS TRONG DẠY HỌC MÔN ĐỊA LÍ Ở TRƯỜNG THCS

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CAO ĐẲNG

HỆ CHÍNH QUY NGÀNH SƯ PHẠM ĐỊA LÍ

KHÓA HỌC: 2013-2016

NGƯỜI HƯỚNG DẪN ThS.NGUYỄN HỮU DUY VIỄN

QUẢNG BÌNH - NĂM 2016

LỜI CẢM ƠN

Xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS Nguyễn Hữu Duy Viễn, người đã hướng dẫn tận tình giúp tôi thực hiện và hoàn thành khóa luận này

Xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo đã giảng dạy và đóng góp những í kiến quí báu cho tôi trong quá trình học tập

Xin chân thành cảm ơn Khoa Khoa học Xã hội, Bộ môn Địa lí - Việt Nam học - Công tác xã hội, Phòng Đào tạo, Trường Đại học Quảng Bình đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu

Cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè đã động viên giúp đỡ tôi trong thời gian học tập và thực hiện khóa luận

Quảng Bình, tháng 5 năm 2016

Tác giả khóa luận

Lê Thị Thanh Nguyệt

MỤC LỤC

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1

2.1 Các đề tài liên quan đến ứng dụng GIS 1

2.2 Các đề tài ứng dụng GIS trong dạy học 2

3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 3

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 3

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 4

5.1 Phương pháp tham khảo tài liệu 4

5.2 Phương pháp hiển thị dữ liệu trong GIS 4

5.3 Phương pháp phân tích – truy vấn trong GIS 4

5.4 Phương pháp xuất dữ liệu trong GIS 4

6 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI 4

NỘI DUNG 5

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ GIS VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG DẠY HỌC ĐỊA LÍ Ở THCS 5

1.1 Cơ sở lí thuyết về GIS 5

1.1.1 Khái niệm về GIS 5

1.1.2 Các thành phần của GIS 5

1.1.3 Mô hình dữ liệu GIS 6

1.1.4 Các chức năng của GIS 7

1.2 Một số phần mềm GIS 7

1.2.1 Phần mềm GIS thương mại 7

1.2.2 Phần mềm mã nguồn mở 8

1.3 Khả năng ứng dụng của GIS trong dạy học Địa lí ở THCS 8

1.3.1 Một số phương pháp dạy học Địa lí theo hướng tích cực 8

1.3.2 Một số công cụ trực quan có thể sử dụng trong dạy học Địa lí 11

1.3.3 Ưu điểm của GIS trong dạy học Địa lí 11

1.3.4 Khả năng thể hiện dữ liệu đa thời gian 14

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT CHƯƠNG TRÌNH ĐỊA LÍ Ở THCS VÀ PHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG GIS TRONG DẠY HỌC ĐỊA LÍ 15

2.1 Khái quát về chương trình môn Địa lí ở trường THCS 15

2.1.1 Địa lí đại cương 15

2.1.2 Địa lí thế giới 15

2.1.3 Địa lí Việt Nam 16

2.2 Vai trò của GIS trong dạy học Địa lí 17

2.2.1 GIS là một nguồn tri thức về Địa lí 17

2.2.2 GIS là phương tiện để rèn luyện các kĩ năng 17

2.2.3 GIS là ứng dụng trực quan dùng để minh hoạ cho kiến thức 18

2.3 Quy trình thực hiện 19

2.4 Cách thức lựa chọn GIS trong dạy học Địa lí 23

2.4.1 Lựa chọn công cụ GIS tùy vào nội dung cần truyền đạt 23

2.4.2 Kết hợp với các phương tiện dạy học trực quan khác 23

CHƯƠNG 3 SỬ DỤNG GIS TRONG GIẢNG DẠY VÀ ĐÁNH GIÁ MỘT SỐ BÀI HỌC CỤ THỂ Ở CHƯƠNG TRÌNH THCS 25

3.1 Ứng dụng GIS trong dạy học nội dung bản đồ và Địa lí tự nhiên 25

3.1.1 Bản đồ 25

3.1.2 Địa lí tự nhiên 33

3.2 Ứng dụng GIS trong dạy học nội dung Địa lí kinh tế - xã hội 36

3.2.1 Bản đồ chính trị 36

3.2.2 Dân cư 37

3.2.3 Giao thông – vận tải 37

3.3 Ứng dụng GIS trong kiểm tra đánh giá 38

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 39

1 KẾT LUẬN 39

2 KIẾN NGHỊ 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO 40

DANH MỤC BẢNG BIỂU - HÌNH ẢNH

1 BẢNG BIỂU

Bảng 1: Những công cụ trực quan sử dụng trong dạy học Địa lí 11

2 HÌNH ẢNH Hình 1: Khả năng thu phóng của GIS so với bản đồ giấy 12

Hình 2: Động vật ở Bidoup Núi Bà 12

Hình 3: Mật độ dân số Việt Nam 13

Hình 4: Tỉ lệ giới tính ở Việt Nam 13

Hình 5: Bản đồ chính trị của Liên Xô cũ 14

Hình 6: Xác định phương hướng châu Nam Cực 18

Hình 7: Các thành phố và đô thị lớn ở châu Phi 18

Hình 8: GIS liên kết với ảnh vệ tinh nhờ vào Google Earth 19

Hình 9: Xác định điểm cực Bắc và tọa độ Địa lí 21

Hình 10: Dữ liệu về lãnh thổ Việt Nam 21

Hình 11: Dữ liệu các đường đặc biệt trên Trái đất 22

Hình 12: Nơi hẹp nhất từ tây sang đông của Việt Nam 22

Hình 13: Chiều dài bờ biển Việt Nam 23

Hình 14: Bản đồ Quảng Bình 24

Hình 15: Vận dụng kết hợp Google Earth và GIS 24

Hình 16: Dữ liệu thế giới (phép chiếu hình trụ đứng giữa góc) 25

Hình 17: Dữ liệu thế giới (phép chiếu hình trụ đứng giữ khoảng cách) 26

Hình 18: Dữ liệu thế giới (phép chiếu hình trụ đứng giữ diện tích) 26

Hình 19: So sánh Lục địa Úc và đảo Greenland khi sử dụng phép chiếu giữ góc 27

Hình 20: So sánh Lục địa Úc và đảo Greenland khi sử dụng phép chiếu giữ diện tích 27

Hình 21: Bản đồ nửa cầu 28

Hình 22: Bản đồ các đường kinh tuyến chụm lại ở cực 28

Hình 23: Bản đồ thu nhỏ thế giới 29

Hình 24: Bản đồ phóng to Việt Nam 30

Hình 25: Khoảng cách từ Quảng Bình đến Quảng Trị 30

Hình 26: Dữ liệu thế giới sử dụng phép chiếu phương vị ngang 31

Hình 27: Bản đồ bán cầu Bắc 31

Hình 28: Bản đồ bán cầu Nam 32

Hình 29: Hệ thống thư viên kí hiệu 32

Hình 30: Bản đồ Liên Bang Nga 33

Hình 31: Bản đồ thế giới (phép chiếu giữ góc) 33

Hình 32: Bản đồ thế giới (phép chiếu giữ diện tích) 34

Hình 33: Bản đồ thế giới (phép chiếu giữ khoảng cách) 34

Hình 34: Bản đồ các đường đặc biệt trên trái đất 35

Hình 35: Bản đồ hệ thống sông ngòi trên thế giới 35

Hình 36: Bản đồ hệ thống sông lớn ở Quảng Bình 36

Hình 37: Bản đồ thế giới 36

Hình 38: Bản đồ dân cư của Châu Âu 37

Hình 39: Bản đồ mạng lưới giao thông Việt Nam 37

Hình 40: Dữ liệu GIS Việt Nam 38

ĐẶT VẤN ĐỀ

1 LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Ngày nay, hệ thống thông tin Địa lí - Geographic Information System(GIS) đang phát triển và ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới cũng như ở Việt Nam GIS là một hệ thống thông tin được thiết kế để thu thập, cập nhật, lưu trữ, tích hợp và xử lí, tra cứu, phân tích và hiển thị mọi dạng dữ liệu Địa lí, có khả năng phóng to thu nhỏ một

cách dễ dàng, giúp tiết kiệm chi phí và thời gian trong việc lưu trữ dữ liệu[2- tr 1] GIS

ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau, nhất là trong những lĩnh vực mà đối với các đối tượng, các hiện tượng được quan sát, được nghiên cứu và quản lí vị trí Địa lí của chúng có ý nghĩa quan trọng

Ở nước ta hiện nay, việc đổi mới phương pháp giảng dạy trong giáo dục với mục đích lấy người học làm trung tâm thì hơn ai hết giáo viên phải là người tiên phong, nắm bắt và vận dụng nhiều phương pháp mới trong quá trình dạy học Với sự phát triển mạnh của công nghệ thông tin thì học sinh cũng có nhiều điều kiện tiếp xúc, với nhiều nguồn thông tin, tri thức khác nhau.Vì vậy, việc ứng dụng hệ thống thông tin Địa lí (GIS) vào giảng dạy là một việc làm thiết thực, tạo hiệu quả lớn trong quá trình dạy học và sử dụng các phương tiện góp phần tích cực vào việc đổi mới phương pháp

Tuy nhiên, việc dạy và học Địa lí ở cấp trung học cơ sở hiện nay chủ yếu vẫn dựa vào sách giáo khoa và các bản đồ truyền thống Những phương tiện dạy học này thường cũ kĩ, ít sinh động và khả năng tương tác với người sử dụng còn rất hạn chế nên chưa khiến học sinh cảm thấy hứng thú đối với môn học

Trên thực tế, những người thông thạo về GIS thì không dạy ở các trường THCS, còn giáo viên dạy ở bậc THCS thì lại không chuyên sâu về GIS Cho nên, vấn đề ứng dụng GIS vào bài giảng còn gặp nhiều khó khăn

Là một sinh viên ngành sư phạm Địa lí sắp ra trường, đối với tôi GIS là một chương trình rất hữu ích, cần được học tập và ứng dụng vào công việc giảng dạy Chính vì những lí do trên đã thúc đẩy tôi đến với đề tài “Ứng dụng GIS trong dạy học môn Địa lí ở trường THCS” Việc thực hiện đề tài là cơ hội để tôi có thể học tập, rèn luyện thêm kiến thức và kĩ năng của mình, đồng thời kết quả nghiên cứu cũng sẽ là nguồn tài liệu quan trọng hỗ trợ cho tôi trong quá trình giảng dạy của tôi sau này

2 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU

2.1 Các đề tài liên quan đến ứng dụng GIS

Hiện nay, GIS đã phổ biến trên phạm vi toàn cầu nhất là đối với các lĩnh vực liên quan đến yếu tố không gian Do đó, các ứng dụng GIS cũng rất đa dạng ở nhiều

lĩnh vực chuyên môn khác nhau: tài nguyên môi trường, Địa lí, quản lí hành chính nhà nước, du lịch Trong đó, tại Việt Nam có thể kể đến một số đề tài nổi bật như:

- Đề tài "Ứng dụng GIS trong quản lí lãnh thổ du lịch vườn quốc gia Bidoup – Núi Bà " (2009) do Nguyễn Hữu Duy Viễn nghiên cứu đã xây dựng cơ sở dữ liệu GIS

và giao diện công cụ hỗ trợ công tác quản lí lãnh thổ du lịch Vườn Quốc gia Bidoup – Núi Bà dành cho đối tượng không chuyên về GIS

- Đề tài “Ứng dụng GIS trong quản lí quy hoạch xây dựng” (2011) do Nguyễn Văn Tuấn đã sử dụng công nghệ GIS 3D cho phép hiển thị trực quan cảnh quan kiến thức đô thị phục vụ công tác quản lí theo chiều cao, bổ sung vào nguồn dữ liệu 2D hiện

có của bản đồ địa hình và quy hoạch

- Đề tài “Nghiên cứu ứng dụng gis trong công tác quản lí mạng lưới giao thông đường bộ trên địa bàn tỉnh Vĩnh Phúc” của Đinh Thị Phương (2012) đã hỗ trợ quản lí hiện trạng hạ tầng giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc và hỗ trợ quản lí thông tin quy hoạch giao thông đường bộ tỉnh Vĩnh Phúc

- Đề tài của Lê Vũ Yến Thanh (2012) "Ứng dụng GIS và viễn thám trong quản

lí tài nguyên và môi trường " đã nghiên cứu về phòng, chống và kiểm soát ô nhiễm nguồn nước trong lưu vực sông dựa trên GIS trong và ngoài nước

- Đề tài “Ứng dụng công nghệ GIS hỗ trợ cảnh báo thông tin lũ tại miền núi huyện trà bồng tỉnh Quảng Ngãi” (2013) do Bùi Đức Thọ đã nghiên cứu về công nghệ GIS, các kĩ thuật chồng lớp bản đồ xây dựng bản đồ nguy cơ lũ quét và xây dựng chương trình hỗ trợ cảnh báo thông tin lũ tại miền núi huyện Trà Bồng tỉnh Quảng Ngãi

- Đề tài “Ứng dụng Hệ thống thông tin Địa lí (GIS) vào công tác quản lí thu gom, vận chuyển chất thải rắn sinh hoạt tại thành phố Thái Nguyên, tỉnh Thái Nguyên” của Nguyễn Thanh Hải (2014) đã tìm hiểu và đánh giá hiện trạng thu gom, vận chuyển chất thải rắn sinh hoạt của TP Thái Nguyên, thể hiện trực quan trên bản đồ các thông tin về hệ thống thu gom, vận chuyển chất thải rắn sinh hoạt của TP Thái Nguyên và ứng dụng các mô hình toán để dự báo gia tăng dân số, dự báo lượng rác thải phát sinh, tính toán số lượng xe và thùng đẩy cần thiết cho công tác thu gom, vận chuyển rác của

TP Thái Nguyên

2.2 Các đề tài ứng dụng GIS trong dạy học

Ngoài những lĩnh vực trên, GIS còn được sử dụng để hỗ trợ cho việc dạy học Địa lí Một số đề tài tiêu biểu như:

- Đề tài “Ứng dụng GIS trong xây dựng công cụ hỗ trợ dạy và học Địa lí lớp 12” của Lê Thùy Ngân (CN), Nguyễn Thị Xuân An, Trần Thị Ngọc Vân (2012) đã

trong dạy và học Địa lí, sử dụng phần mềm GIS để tạo ra một công cụ hỗ trợ dùng trong việc dạy và học Địa lí ở lớp 12

- Đề tài “Ứng dụng hệ thống thông tin Địa lí (GIS) trong dạy học chuyên ngành lâm nghiệp ở trường Đại học Quảng Bình” của Phan Thanh Quyết (2014) đã nghiên cứu ứng dụng GIS vào giảng dạy một số học phần chuyên ngành Lâm nghiệp ở trường Đại học Quảng Bình thông qua các kết quả về xây dựng cấu trúc dữ liệu không gian,

dữ liệu thuộc tính và xây dựng trắc đồ cấu trúc rừng

- Đề tài nghiên cứu “Ứng dụng công nghệ GIS (geographic information system) trong thành lập xêri bản đồ Địa lí địa phương Phú Thọ phục vụ cho giảng dạy và học tập Địa lí địa phương” năm 2014 của Nguyễn Ánh Hoàngđã vận dụng những quan điểm dạy học tích cực để xác định nội dung xêri bản đồ chuyên đề Địa lí địa phương Phú Thọ Xêri bản đồ chuyên đề Địa lí địa phương được ứng dụng công nghệ GIS với phần mềm Mapinfo 9.0 đảm bảo được những nguyên tắc thành lập bản đồ, tính chính xác, khoa học, thực tế và thẩm mĩ sẽ phục vụ tốt cho công tác giảng dạy, nghiên cứu Địalí địa phương Phú Thọ Đặc biệt nó còn giải quyết phương tiện bản đồ còn thiếu trong giảng dạy chuyên đề này tại Khoa KHXH & NV, trường Đại học Hùng Vương

và các trường phổ thông trên địa bàn tỉnh Phú Thọ

Như vậy, có thể thấy hiện nay các đề tài về ứng dụng GIS trong giảng dạy cũng khá phong phú Tuy nhiên, các đề tài này mới chỉ đề cập đến một khía cạnh góc độ nhất định như: sử dụng GIS để thành lập các bản đồ hoặc xây dựng alat điện tử, …Mà chưa có các đề tài mang tính tổng hợp trong việc ứng dụng GIS phục vụ cho công tác giảng dạy Do đó, hướng nghiên cứu của đề tài là một hướng nghiên cứu mới

3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Ứng dụng GIS để hỗ trợ giảng dạy, phát huy tính tích cực, chủ động, khả năng

tư duy khám phá tri thức của học sinh

4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

- Cơ sở lí thuyết về GIS và khả năng ứng dụng trong dạy học Địa lí ở THCS

- Khái quát chương trình Địa lí ở THCS và phương pháp sử dụng GIS trong dạy học Địa lí

- Sử dụng GIS trong giảng dạy và đánh giá một số bài học cụ thể ở chương trình THCS

+ Ứng dụng GIS trong dạy học nội dung bản đồ và Địa lí tự nhiên

+ Ứng dụng GIS trong dạy học nội dung Địa lí kinh tế - xã hội

+ Ứng dụng GIStrong kiểm tra đánh giá

5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

5.1 Phương pháp tham khảo tài liệu

Dùng để tổng quan tư liệu về GIS và chương trình Địa lí ở THCS

5.2 Phương pháp hiển thị dữ liệu trong GIS

Phương pháp này dựa trên các chức năng cơ bản như: thể hiện các đối tượng theo chỉ tiêu số lượng hoặc chất lượng, dữ liệu đa thời gian, các chức năng phóng to, thu nhỏ, hiển thị tỉ lệ, hiển thị thuộc tính, gắn nhãn của các đối tượng không gian

5.3 Phương pháp phân tích – truy vấn trong GIS

Trên cơ sở dữ liệu đã thu thập được, phương pháp này giúp xây dựng các ứng dụng của GIS cụ thể trong việc giảng dạy ở trường THCS Phương pháp này dựa trên các chức năng cụ thể được thiết lập trong các phần mềm GIS: đo đạc khoảng cách, chu

vi, diện tích, thống kê các dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian

5.4 Phương pháp xuất dữ liệu trong GIS

Dùng để hiển thị, trình bày các kết quả phân tích và mô hình hóa không gian bằng GIS dưới dạng bản đồ, bảng thuộc tính hay văn bản trên màn hình hay trên các vật liệu truyền thống khác ở các tỉ lệ và chất lượng khác nhau tùy thuộc vào yêu cầu của người dùng và khả năng của các thiết bị xuất dữ liệu như màn hình, máy in và máy

vẽ

6 Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI

Củng cố về khả năng ứng dụng của GIS trong các lĩnh vực có liên quan đến yếu

tố không gian Đồng thời, đề tài cũng gợi mở ra các trường hợp ứng dụng thực tế nhằm

hỗ trợ cho công tác dạy học môn điạ lí ở bậc THCS Điều này giúp phát huy tính tích cực, chủ động, khả năng tư duy khám phá tri thức của học sinh

Đề tài còn có ý nghĩa tham khảo cho các sinh viên học chuyên ngành sư phạm Địa lí và các giáo viên giảng dạy Địa lí ở các trường THCS

NỘI DUNG

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÍ THUYẾT VỀ GIS VÀ KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG TRONG DẠY HỌC ĐỊA LÍ Ở THCS

1.1 Cơ sở lí thuyết về GIS

1.1.1 Khái niệm về GIS

Có nhiều quan niệm khác nhau khi định nghĩa hệ thống thông tin Địa lí (GIS):

"Hệ thông tin Địa lí là một hệ thống thông tin bao gồm một số hệ con (subsystem) có khả năng biến đổi các dữ liệu Địalí thành những thông tin có ích" –

theo định nghĩa của Calkin và Tomlinson, 1977

"Hệ thông tin Địa lí là một hệ thống quản trị cơ sở dữ liệu bằng máy tính để thu thập, lưu trữ, phân tích và hiển thị không gian" (theo định nghĩa của National Center

for Geographic Information and Analysis, 1988)

Theo định nghĩa của ESRI (Environmental System Research Institute) thì “Hệ

thông tin Địa lí là một tập hợp có tổ chức bao gồm phần cứng, phần mềm máy tính, dữ liệu Địa lí và con người, được thiết kế nhằm mục đích nắm bắt, lưu trữ, cập nhật, điều khiển, phân tích và kết xuất”

Tuy nhiên, trên tổng quát, GIS là một hệ thống gồm các thành phần: phần cứng, phần mềm, dữ liệu, con người, quy trình; thông qua quá trình thu thập, lưu trữ, xử lí, xuất để biến dữ liệu thành thông tin Địa lí nhằm phục vụ cho những nhu cầu khác nhau

Có thể coi GIS là một khoa học liên ngành với sự kết hợp của nhiều ngành khoa

học khác nhau: khoa học máy tính, toán học, Địa lí học và bản đồ học, [12– tr12]

Con người là yếu tố quyết định sự thành công trong tiến trình kiến tạo hệ thống

và tính hiệu quả của hệ thống Trong GIS, con người làm việc trên 3 vị trí:

- Nhóm 1: cấp kĩ thuật viên thao tác trực tiếp trên các thiết bị khai thác phần cứng, phần mềm để thu thập, nhập, tổ chức lưu trữ, hiển thị dữ liệu và những thao tác đặc biệt theo nhu cầu người sử dụng cấp cao hơn

- Nhóm 2: những nhà quản trị hệ thống, sử dụng hệ thống để thực hiện các bài toán phân tích, đánh giá, giải quyết vấn đề để trợ giúp ra quyết định Những người quản trị hệ thống trong nhóm này đặt yêu cầu, bài toán cho những người làm việc trong nhóm 1

- Nhóm 3: những người sử dụng kết quả, báo cáo của GIS để ra quyết định

Nhóm này đặt ra mục tiêu, yêu cầu hoạt động của GIS[12- tr12]

1.1.3 Mô hình dữ liệu GIS

1.1.3.1 Mô hình dữ liệu hình học

+ Mô hình dữ liệu vector

Trong mô hình này, thông tin vị trí được lưu dưới dạng các cặp tọa độ x,y Điểm được lưu trữ bằng một cặp tọa độ đơn Đường được lưu trữ dưới dạng tập hợp các cặp tọa độ Vùng được lưu giữ dưới dạng một dãy các cặp tọa độ thể hiện cho các đoạn bao quanh một vùng khép kín Hai loại cấu trúc thường được sử dụng khi biểu diễn dữ liệu

ở dạng vector: spaghetti và topology

+ Mô hình dữ liệu raster

Raster là một ma trận của những ô vuông bằng nhau dùng để thể hiện chủ đề, phổ ánh sáng hoặc dữ liệu hình ảnh Mỗi ô ảnh raster có một giá trị đại diện cho hệ số phản xạ ánh sáng hoặc một đặc tính ở tại vị trí đó

1.1.3.2 Mô hình dữ liệu thuộc tính

+ Dữ liệu dạng chữ

- Kiểu dữ liệu định danh: giúp nhận dạng thực thể này với thực thể khác Đây là

những giá trị định tính

- Kiểu dữ liệu thứ tự: giúp xác định hạng của thực thể so với thực thể khác, cho

thấy vị trí, thứ tự, nhưng không thể thiết lập tỉ lệ tương đối hoặc biên độ

+ Dữ liệu dạng số

- Kiểu dữ liệu khoảng cách: đại diện cho một phép đo theo một thang chia độ

nào đấy, có thể làm những phép so sánh tương đối giữa các khoảng dữ liệu Việc so sánh giá trị đo với điểm 0 của thang chia độ là không có ý nghĩa

- Kiểu dữ liệu tỉ lệ: đại diện một giá trị đo trên một thang chia độ với điểm gốc 0

cố định và có ý nghĩa [12 -tr 13]

1.1.4 Các chức năng của GIS

1.1.4.1 Nhập dữ liệu

Nhập dữ liệu là quá trình mã hóa dữ liệu thành dạng có thể dùng trên máy tính

và ghi dữ liệu vào cơ sở dữ liệu GIS

1.1.4.2 Quản lí và lưu trữ dữ liệu

Là chức năng kết nối các thông tin về vị trí và thông tin thuộc tính của các đối tượng Địalí (điểm, đường, vùng đại diện cho các đối tượng trên bề mặt Trái Đất) Dữ liệu trong GIS được tổ chức theo từng lớp (layer) Mỗi lớp là một tập hợp các đối tượng có liên quan với nhau

1.2.1 Phần mềm GIS thương mại

+ Autodesk – Gồm nhiều sản phẩm khác nhau bao gồm Map 3D, Topobase, MapGuide, nổi tiếng là AutoCad;

+ Bentley Systems – Gồm các sản phầm như Bentley Map, Bentley PowerMap

và nổi tiếng là MicroStation;

+ ESRI – Các sản phẩm như ArcView 3.x, ArcGIS, ArcSDE, ArcIMS, ArcWeb services and ArcGIS Server;

+ IDRISI – Được phát triển bởi Clark Labs, trường đại học Clark Sản phẩm này vừa dùng cho thương mại vừa dùng trong đào tạo;

+ Intergraph – Các sản phầm như GeoMedia, GeoMedia Professional, GeoMedia WebMap;

+ MapInfo của hãng Pitney Bowes – Sản phẩm có MapInfo Professional và MapXtreme

1.2.2 Phần mềm mã nguồn mở

+ GRASS GIS – Được phát triển bởi U.S Army Corps of Engineers, mã nguồn

mở viết bằng ngôn ngữ C, C++, python, Tcl Chạy trên các hệ điều hành như Linux, Mac OS X và Windows;

+ SAGA GIS – Một sản phẩm mã nguồn mở lai GIS;

+ Quantum GIS – Còn gọi là QGIS là một phần mềm mã nguồn mở có thể chạy trên nhiều hệ điều hành khác nhau như Linux, Unix, Mac OS X và Windows QGIS –

1.3 Khả năng ứng dụng của GIS trong dạy học Địa lí ở THCS

1.3.1 Một số phương pháp dạy học Địa lí theo hướng tích cực

Phương pháp dạy học là tổng hợp các cách thức hoạt động phối hợp, tương tác giữa người dạy và người học, nhằm giúp người học chiếm lĩnh hệ thống kiến thức khoa học, hình thành hệ thống kĩ năng, kĩ xảo, thực hành, sáng tạo và thái độ chuẩn mực, theo mục tiêu của quá trình dạy học

Địa lí với tư cách là một trong các môn học được giảng dạy trong nhà trường nhằm trang bị cho học sinh những kiến thức nền tảng, cơ bản về các vấn đề tự nhiên, kinh tế - xã hội đại cương của các quốc gia, khu vực trên thế giới cũng như của Việt Nam Môn học này giúp cho học sinh nhận thức được thế giới, những biến động của đời sống kinh tế - xã hội, thích ứng với những biến động ấy Và thông qua việc giảng dạy bộ môn Địa lí trong nhà trường giúp các em hình thành các năng lực cần thiết khác như năng lực xã hội, năng lực hành động, tính chịu trách nhiệm, khả năng thích nghi và giải quyết các tình huống trong cuộc sống Dưới đây là một số phương pháp dạy học thường được sử dụng trong dạy học Địa lí ở trường THCS

và giúp học sinh tự kiểm tra, tự đánh giá việc lĩnh hội tri thức, kĩ năng, kĩ xảo trong quá trình dạy học

Phương pháp có tác dụng kích thích tính tích cực, độc lập, sáng tạo trong học, bồi dưỡng cho người học năng lực diễn đạt những vấn đề khoa học bằng lời nói; bồi dưỡng hứng thú học tập, làm cho không khí lớp sôi nổi

Mặt khác phương pháp đàm thoại còn giúp giáo viên thường xuyên thu được tín hiệu ngược từ kết quả học tập của người học để kịp thời điều chỉnh hoạt động dạy và học nhằm đạt được chất lượng, hiệu quả học tập ở mức độ cao hơn Tuy nhiên phương pháp này dễ làm mất thời gian, ảnh hưởng tới việc thực hiện kế hoạch lên lớp Biến đàm thoại thành cuộc tranh luận tay đôi giữa giáo viên và học sinh, giữa các thành viên trong lớp với nhau

1.3.1.2 Phương pháp dạy học theo nhóm

Phương pháp dạy học theo nhóm là phương pháp đặt học sinh vào môi trường học tập (nghiên cứu, thảo luận, …) theo các nhóm học tập Một trong những lí do chính để sử dụng phương pháp này là nhằm khuyến khích học sinh trao đổi và biết cách làm việc hợp tác với người khác Phương pháp dạy học theo nhóm nhỏ cho phép

cá nhân đưa ra ý kiến riêng của mình, giúp phát triển các phẩm chất lãnh đạo Cho phép các cá nhân tham gia một cách tích cực, gợi nên sự hứng thú trong học tập Tuy nhiên phương pháp dạy học này có thể gây mất thời gian và một số học sinh có thể chiếm ưu thế trong phần thảo luận nhóm

1.3.1.3 Phương pháp thảo luận

Thảo luận là sự trao đổi ý kiến về một chủ đề giữa học sinh và giáo viên, cũng như giữa những người học với nhau Phương pháp này giúp cho học sinh mở rộng, đào sâu thêm những vấn đề học tập trên cơ sở nhìn các vấn đề một cách có suy nghĩ, phân tích chúng có lí lẽ, có dẫn chứng minh họa, phát triển được óc tư duy khoa học

Giúp học sinh phát triển kĩ năng nói, giao tiếp, tranh luận, bồi dưỡng các phương pháp nghiên cứu một cách vừa sức (như các phương pháp tìm đọc sách, tài liệu tham khảo, làm thí nghiệm…) Thông qua thảo luận có thể làm thay đổi quan điểm của cá nhân nhờ cách lập luận logic trên cơ sở các sự kiện, thông tin của các học sinh khác trong nhóm, trong lớp

Về phía giáo viên: quá trình thảo luận dưới sự hướng dẫn của giáo viên sẽ tạo ra mối quan hệ hai chiều giữa giáo viên và học sinh, giúp cho giáo viên nắm được hiệu quả giáo dục về các mặt nhận thức, thái độ, quan điểm, xu hướng hành vi của học sinh Tuy nhiên vì thời gian eo hẹp, cơ sở vật chất thiếu thốn nên phương pháp này ít được

sử dụng Và phương pháp này chưa được chú trọng đúng mức, chưa được coi là phương pháp dạy học học chính thức Phương pháp này còn có thể gây tranh cãi, mất thời gian

1.3.1.4 Phương pháp hướng dẫn học sinh khai thác tri thức từ phương tiên trực quan về không gian

Bản đồ là một phương tiện trực quan, một nguồn tri thức Địa lí quan trọng Qua bản đồ, học sinh có thể nhìn một cách bao quát những khu vực lãnh thổ rộng lớn, những vùng lãnh thổ xa xôi trên bề mặt Trái đất mà họ chưa bao giờ có điều kiện đi đến tận nơi quan sát

Về mặt kiến thức, bản đồ có khả năng phản ánh sự phân bố và những mối quan hệ của đối tượng Địa lí trên bề mặt Trái đất một cách cụ thể Những kí hiệu, màu sắc, cách biểu hiện trên bản đồ là những nội dung Địa lí đã được mã hóa, trở thành một ngôn ngữ đặc biệt - ngôn ngữ bản đồ

Về mặt phương pháp, bản đồ được coi là phương tiện trực quan giúp cho học sinh khai thác, củng cố tri thức và phát triển tư duy trong quá trình dạy học Địa lí Khi học sinh có kĩ năng sử dụng bản đồ thì họ có thể tái tạo lại được hình ảnh các lãnh thổ nghiên cứu với đặc những đặc điểm cơ bản của chúng mà không phải nghiên cứu trực tiếp từ ngoài thực địa

Làm việc với bản đồ, học sinh sẽ rèn luyện được các kĩ năng sử dụng bản đồ không chỉ trong học tập, nghiên cứu mà còn trong cuộc sống, đặc biệt đối với lĩnh vực quân sự, trong các ngành kinh tế khác

Khi phân tích nội dung các bản đồ rồi đối chiếu so sánh chúng với nhau, học sinh

sẽ phát triển được tư duy logic, biết thiết lập các mối liên hệ giữa các đối tượng Địa lí, nhất là các mối nhân quả giữa chúng Tuy nhiên bản đồ mang tính khái quát hóa vì vậy những thông tin chi tiết bản đồ không thể hiện được Sử dụng phương pháp này đôi khi làm học sinh chỉ chú tới bản đồ mà không tập trung vào bài giảng

1.3.1.5 Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề

Phương pháp dạy học giải quyết vấn đề là phương pháp dạy học dựa trên những quy luật của sự lĩnh hội tri thức và cách thức hoạt động một cách sáng tạo, có những nét cơ bản của sự tìm tòi khoa học Bản chất của nó là tạo nên một chuỗi những “tình huống có vấn đề”, “tình huống học tập” và điều khiển học sinh giải quyết những vấn đề học tập đó

Học theo cách định hướng giải quyết vấn đề giúp cho việc liên hệ và sử dụng những tri thức đã có của người học trong việc tiếp thu những tri thức mới cũng như tạo được mối liên hệ giữa những tri thức khác nhau mà trước đó thường được nghiên cứu độc lập Thông qua học định hướng giải quyết vấn đề người học có thể thường xuyên

hơn giải thích được sự khác nhau giữa lí thuyết và thực tiễn, những mâu thuẫn nhận thức được tìm thấy

Dạy học định hướng giải quyết vấn đề hỗ trợ việc phát triển năng lực giao tiếp

xã hội Việc liên hệ với các tình huống thực tiễn trong dạy học định hướng giải quyết vấn đề dựa trên cơ sở của tâm lí học nhận thức Khả năng vận dụng được tri thức đã học càng cao nếu tri thức đó được học qua việc giải quyết các tình huống và được tái

sử dụng trong các tình huống thực tiễn Tuy nhiên khi sử dụng phương pháp này có thể gây mất nhiều thời gian và có nhiều tình huống đưa ra không đúng trọng tâm

1.3.2 Một số công cụ trực quan có thể sử dụng trong dạy học Địa lí

Trong dạy học Địa lí, có thể sử dụng nhiều công cụ Trong đó, có công cụ truyền thống gồm bản đồ, biểu đồ, tranh ảnh, quả địa cầu, …Công cụ hiện đại gồm Google Earth, GIS.Sau đây là ba công cụ chính tôi chọn lọc đem ra so sánh để thấy

được những thế mạnh và hạn chế của nó Nội dung này được thể hiện theo bảng 1:

Bảng 1: Những công cụ trực quan sử dụng trong dạy học Địa lí

được

Như bảng so sánh ở trên, ta có thể thấy mỗi công cụ đều có những thế mạnh và hạn chế riêng Vì vậy, phải lựa chọn những công cụ đó sao cho phù hợp với mục đích

sử dụng nhằm đem lại hiệu quả cho giảng dạy Địa lí

1.3.3 Ưu điểm của GIS trong dạy học Địa lí

- GIS là công cụ hỗ trợ việc dạy học Địa lí hiệu quả, GIS có thể phóng to thu nhỏ, thay đổi không gian thể hiện, thay đổi khung nhìn, cập nhật thông tin dễ dàng Trong khi đó, bản đồ giấy không thể làm được điều đó vì bản đồ giấy được xuất in trên

tỉ lệ nhất định nên không thể phóng to thu nhỏ như GIS được.Dưới đây là là hình ảnh

minh họa nói về khả năng thu phóng của GIS so với bản đồ giấy (hình 1):

a b c Hình 1: Khả năng thu phóng của GIS so với bản đồ giấy a: Bản đồ giấy, b: Hình thu nhỏ của GIS, c: Hình phóng to của GIS

- Thông qua các hệ thống thông tin kí hiệu một cách trực quan sinh động có thể tạo cho học sinh sự hứng thú trong việc tiếp thu các bài giảng, đây là một cơ sở quan trọng nhằm đổi mới theo hướng phát huy tính tích cực, năng động, sáng tạo của học sinh.Trong khi đó, viễn thám chỉ ghi nhận lại những thông tin tồn tại khách quan ngoài thực tế mà không sử dụng hệ thống kí hiệu Vì vậy, ứng dụng GIS là một phương tiện trực quan, hiệu quả trong dạy học Địa lí

Ví dụ: Thông qua các hệ thống thông tin kí hiệu, chúng ta có thể sử dụng nó để

kí hiệu hình động vật ở BidoupNúi Bà Điều đó được thể hiện ở hình 2:

Hình 2: Động vật ở Bidoup- Núi Bà

- Trong khi bản đồ giấy khó cập nhật các thông tin (vì những thông tin đã được

in ấn sẵn theo năm xuất bản nhất định nên khi muốn cập nhật các thay đổi thì phải đợi

dữ liệu được cập nhật thông qua các chức năng cơ bản, dễ dàng sử dụng đối với những người chưa có các kiến thức chuyên sâu về GIS như: tra cứu, tìm kiếm thông tin dựa trên các phần mềm GIS mã nguồn mở (tiêu biểu là phần mềm QGIS) và các phần mềm GIS trực tuyến (tiêu biểu như ArcGIS online)

Ví dụ: Một đô thị hiện nay đã được nâng lên thành phố nhưng trên bản đồ tập atlat vẫn ghi thị xã Nếu như ta sử dụng atlat để giảng dạy thì sẽ không thể hiện được điều đó, còn trong GIS, ta có thể thay đổi thông tin một cách nhanh chóng và kịp thời

- GIS tạo điều kiện để thử nghiệm với các phương pháp thể hiện bản đồ bằng cách chọn màu sắc, kĩ thuật đồ họa và phương pháp lựa chọn và trình bày dữ liệu trên bản đồ trong khi đó viễn thám thì chỉ thể hiện những thông tin tồn tại khách quan ngoài thực tế và bản đồ giấy thì cố định không thể thực hiện được điều đó Qua đó, GIS rèn luyện các kĩ năng về trình bày dữ liệu, so sánh, đối chiếu để lựa chọn cách thể hiện tốt nhất Điều này giúp rèn luyện kĩ năng phân tích, đánh giá, năng lực tư duy, sáng tạo của học sinh

Ví dụ: Trong GIS có phương pháp đồ giải giúp hiển thị mật độ dân số Việt

Nam(hình 3) Với sự đa dạng của các trường thuộc tính, ta có thể dễ dàng thay đổi sang

các thông số khác Vì vậy, không chỉ thể hiện mật độ dân số chung, ta còn có thể thể

hiện cảvà tỉ lệ dân sốtheo giới tính (hình 4):

1.3.4 Khả năng thể hiện dữ liệu đa thời gian

Thông qua các lớp dữ liệu được thành lập ở những thời điểm khác nhau, chúng

ta có thể theo dõi được quá trình biến động của các chỉ tiêu khác nhau theo thời gian, nổi bật về bản đồ chính trị, dân cư theo xu hướng thu hẹp hoặc phát triển lên

Ví dụ: GIS có khả năng thể hiện sự thay đổi về bản đồ chính trị của Liên Xô cũ

trước và sau thời điểm tan rã vào năm 1991 Nội dung thể hiện ở hình 5:

a

b

Hình 5: Bản đồ chính trị của Liên Xô cũ a: Trước 1991, b: Sau 1991

CHƯƠNG 2 KHÁI QUÁT CHƯƠNG TRÌNH ĐỊA LÍ Ở THCS VÀPHƯƠNG PHÁP SỬ DỤNG GIS TRONG DẠY HỌC ĐỊA LÍ

2.1 Khái quát về chương trình môn Địa lí ở trường THCS

2.1.1 Địa lí đại cương

 Nội dung

- Địa lí tự nhiên đại cương (gồm toàn bộ chương trình Địa lí lớp 6)

- Địa lí kinh tế - xã hội đại cương (gồm phần một và phần hai của chương trình Địa lí lớp 7)

 Yêu cầu

- Về kiến thức:

+ Hiểu biết về Trái Đất – môi trường của chúng ta

+ Biết được các thành phần tự nhiên, những cách thức sinh hoạt và sản xuất ở mỗi vùng tự nhiên

+ Nhận biết các yếu tố tạo nên cảnh quan tự nhiên, nhân tạo và tác động qua lại giữa chúng

+ Nhận biết đặc điểm tự nhiên, dân cư, kinh tế đại cương

- Về kĩ năng:

+ Bản đồ; thu thập phân tích xử lí thông tin; quan sát; kĩ năng giải quyết các vấn đề

cụ thể…

+ Có khả năng giải thích được một số các hiện tượng tự nhiên

+ Quan sát, nhận xét tranh ảnh, hình vẽ, số liệu để rút ra kiến thức Địalí Sử dụng tương đối thành thạo bản đồ để nhận biết và trình bày một số hiện tượng sự vật Địalí

trên các lãnh thổ, Tập liên hệ giải thích một số sự vật hiện tượng Địalí ở địa phương

- Về thái độ, tình cảm:

+ Thêm yêu thiên nhiên, quê hương đất nước

+ Tinh thần say mê khoa học, có tư duy khoa học

2.1.2 Địa lí thế giới

 Nội dung

- Địa lí tự nhiên thế giới (gồm phần ba của Địa lí lớp 7 và phần một ở Địa lí lớp 8)

- Địa lí kinh tế - xã hội thế giới (gồm phần ba của Địa lí lớp 7 và phần một ở Địa lí

Địa lí với con người trên các lãnh thổ khác nhau Ghi nhớ một số địa danh của các khu vực này

- Về kĩ năng:

+ Quan sát, nhận xét tranh ảnh, hình vẽ, số liệu để rút ra kiến thức Địalí Sử dụng tương đối thành thạo bản đồ để nhận biết và trình bày một số hiện tượng sự vật Địalí trên các lãnh thổ, Tập liên hệ giải thích một số sự vật hiện tượng Địalí ở địa phương + Sơ đồ cấu trúc và sơ đồ mối quan hệ

- Về thái độ, tình cảm:

Tích cực tham gia bảo vệ môi trường Tôn trọng các giá trị văn hóa của nhân dân lao động nước ngoài và trong nước Sẵn sàng bày tỏ tình cảm trước các sự kiện xảy ra trên thế giới

2.1.3 Địa lí Việt Nam

 Nội dung

- Địa lí tự nhiên Việt Nam (gồm phần 2 Địa lí lớp 8)

- Địa lí kinh tế - xã hội Việt Nam (gồm toàn bộ chương trình Địa lí lớp 9)

 Yêu cầu

- Về kiến thức:

+ Đặc điểm Địalítự nhiênvà nguồn tài nguyên thiên nhiên Việt Nam

+ Hiểu được tính đa dạng của tự nhiên, các mối quan hệ tương tác giữa các thành phần tự nhiên với nhau, vai trò của tự nhiên với phát triển kinh tế - xã hội và các tác động của cong người đối với môi trường xung quanh

+ Trang bị những kiến thức cơ bản, cần thiết về dân cư, các ngành kinh tế, sự phân hóa lãnh thổ kinh tế - xã hội nước ta

- Về kĩ năng:

* Sử dụng thành thạo các kĩ năng:

+ Bản đồ: Xác định phương hướng,quan sát phân bố hiện tượng, đối tượng Địalí trên bản đồ, nhận xét mối quan hệ giữa tự nhiên với tự nhiên, giữa tự nhiên với sự phát triển kinh tế - xã hội thông qua sự so sánh, đối chiếu các bản đồ với nhau

+ Biểu đồ: Khí hậu, dân số, phát triển kinh tế - xã hội

+ Đọc lát cắt

+ Đọc bảng số liệu, tranh ảnh

* Vận dụng các kiến thức đã học để hiểu và giải thích các hiện tượng tự nhiên và

xã hội xảy ra trên thế giới và nước ta

* Hình thành thói quen quan sát, theo dõi, thu thập các thông tin, tài liệu

+ Tham gia bảo vệ môi trường, xây dựng nếp sống văn minh

2.2 Vai trò của GIS trong dạy học Địa lí

2.2.1 GIS là một nguồn tri thức về Địa lí

Trong GIS có hai dạng cấu trúc dữ liệu cơ bản Đó là dữ liệu không gian và dữ liệu thuộc tính Đặc điểm quan trọng trong tổ chức dữ liệu của GIS là: dữ liệu không gian (bản đồ) và dữ liệu thuộc tính được lưu trữ trong cùng một cơ sở dữ liệu (CSDL)

và có quan hệ chặt chẽ với nhau.Dữ liệu không gian là những mô tả số của hình ảnh bản đồ, chúng bao gồm toạ độ, quy luật và các kí hiệu dùng để xác định một hình ảnh bản đồ cụ thể trên từng bản đồ Hệ thống thông tin Địalí dùng các số liệu không gian

để tạo ra một bản đồ hay hình ảnh bản đồ trên màn hình hoặc trên giấy thông qua thiết bị ngoại vi, …Dữ liệu thuộc tính là những diễn tả đặc tính, số lượng, mối quan hệ của các hình ảnh bản đồ với vị trí Địa lí của chúng

Dữ liệu Địa lí được phân thành 02 nhóm:

+ Dữ liệu Địa lí nền (nền thông tin Địalí)

+ Dữ liệu Địa lí chuyên ngành

Dữ liệu nền bao gồm có các dạng dữ liệu về địa hình, thủy văn, giao thông, hành chính, dân cư, động vật, thực vật Dữ liệu chuyên ngành là dữ liệu chuyên sâu về một chuyên đề nào đó (ví dụ như dữ liệu về thủy văn thì ngoài các hệ thống sông hồ còn có các lưu vục sông, các điểm quan trắc mặt nước) Các dữ liệu này có thể bao quát được Địa lí tự nhiên và Địa lí kinh tế -xã hội

2.2.2 GIS là phương tiện để rèn luyện các kĩ năng

GIS là phương tiện rèn luyện kĩ năng sử dụng thành thạo các thao tác trên phần mềm máy tính, kĩ năng tra cứu, tìm kiếm thông tin, đo đạc khoảng cách, diện tích, hình dạng lãnh thổ, xác định phương hướng,…Thông qua việc sử dụng GIS như là nguồn tri thức, học sinh có thể hình thành và phát triển được những kĩ năng tư duy bậc cao như

so sánh, phân tích, tổng hợp, khái quát hóa

Ví dụ: GIS giúp rèn luyện kĩ năng xác định phương hướng

- Theo quán tính, chúng ta thường nghĩ rằng hướng bắc nằm ở trên, hướng nam nằm ở dưới, hướng đông nằm bên phải và hướng tây nằm bên trái Nhưng nếu cứ quan niệm như vậy sẽ dẫn tới sự sai lầm Để xác định đúng phương hướng trên bản đồ chúng

ta cần phải dựa vào các đường kinh tuyến, vĩ tuyến