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摘要：本文设计了将GIS技术用于应急避难最佳路径选择的案例，通过GIS技术有机地结合了防灾减灾理论和实践的内容，旨在让学生掌握GIS空间分析功能在防灾减灾中的应用，增强学生在防灾减灾方面分析问题、解决问题的意识和能力。
关键词：GIS；高中地理；防灾减灾；案例
本文引用格式：袁海红.基于GIS的高中地理防灾减灾教学案例设计——以应急避难最佳路径选择为例[J].教育现代化,2019,6(70):206-210.
一 引言
开展学校防灾减灾教育是国家综合防灾减灾的基础工程。学校作为教育场所、学生与社会联系的纽带，针对学生这一震灾脆弱人群来推动灾害教育，可提高学生防灾减灾意识、知识与能力，进而提高全社会防灾减灾意识、知识与能力。因此，开展学校防灾减灾教育意义重大[1]。
学校减灾教育多次成为国际减灾日的主题，国际上举行了多次学校安全教育和减灾会议，联合国国际减灾政策机构制定“与自然灾害竞赛：减灾工作始于学校”口号[2]。在国务院颁布的《国家综合防灾减灾规划(2016-2020年)》中“防灾减灾科普工程”被列为“十三五”期间五大重大项目之一，防灾减灾教育被要求纳入国民教育体系。地理学科是实施灾害教育的重要载体，将灾害教育引入地理课程教育非常紧迫[3]。现今，灾害教育虽然一定程度上受到重视，但地理课堂教学中，灾害教育还停留在灾害科学知识的讲解及应对高考上，对解决措施仅是宏观介绍，灾害教育实践环节比较薄弱，总体而言，灾害教育对学生来说缺乏实用性和操作性[2]。
基于GIS的地理专业教学模式成为地理教学方法改革的研究热点[4]，是改革教学方法与教学模式的重要方向和途径之一。使用地理信息技术可以提高学生的地理学习兴趣与效率[5]。目前中学地理教材中，主要是关于GIS的基础内容简介，缺乏将GIS技术融入地理教学的案例展示，且案例设计缺乏系统的实践指导[6]，而通过案例讲解，将知识点与应用结合，可加深学生对于理论知识认知的深度[7]。传统地理教学偏重知识教育，忽视技能培养，而现代地理科学专业要求培养学生具有较强的空间分析能力，能够理论联系实际，运用所学知识解决工作中的实际问题[8]。
基于以上分析，本文设计了将GIS技术用于应急避难最佳路径选择的案例，旨在让中学生更加熟悉并掌握GIS空间分析功能在防灾减灾中的应用，重点培养学生在防灾减灾方面分析问题、解决问题的意识和能力。
二 课程案例设计
（一）现实问题、数据需求、研究内容
应急避难最佳路径的选择对震前和震后的抢险救援及灾民的安置具有重要的作用。最佳(短)路径不仅可指一般意义上的距离最短，还可以是时间最短、费用最少等标准。
数据库中包含一个数据集：City，其中含有城市交通网、place（家、各等级避难场所，该部分数据为示例数据，而非实际数据）、网络节点等要素。
研究内容：（1）根据不同的要求，在不同权重下，获得从家到达避难场所的最佳路径，并给相应的时间、距离成本。（2）研究灾中或灾后，阻强（道路阻塞或事故）的设置对到达避难场所的最佳路径的影响。
（二）教学过程操作步骤
（1）无阻强情景
步骤1：启动ArcMap(Arcgis10.2版本)，加载数据。以HOME字段对点状要素place符号化：0值为家，其余值由大到小代表避难场所的等级。
步骤2：打开几何网络分析功能条（图2）
步骤3：在几何网络分析工具条上，选择工具，将放在“家”和要去的“避难场所”(示例中任意选择)点上，放的点上出现绿色方块标记（见图3）。
步骤4：选择分析|选项命令，打开“选项”对话框，按照需求选择权重，权重选择及相应计算结果见表1和图4。
步骤5：在“选择追踪任务”文本框中选择“网络路径分析”，后单击“求解”后显示最佳路径，这条路径的总成本在状态栏左下角显示，如图5、6所示，从家里到达同一避难场所，时间最短和距离最短是两条不同的路线。由于不同类型道路车流量的问题，距离最短的路径不一定时间最短。
（2）有阻强情景
阻强是指网络中的节点或线路因为某些突发事件(如：交通阻塞和事故，这在灾中、灾后很容易发生)而不可运行时，原来的最短路径就会发生改变，具体操作步骤和结果如下：
以家为起点，上述示例中的同一“避难场所”为目标地，假设其中几条道路出现事故或阻塞，则新的最佳路径如图7所示(图中标注“”即为阻强设置边，图中出现的红色叉)。可以看出，几个路段的不可使用改变了最佳路径，总成本也随之变化(见左下角，图7以时间最短为例)。
当网络中的节点不可运行，如：十字路口出现车祸、阻塞等暂不能通行的情况，与上述线路被中断的方法类似，可通过利用点要素阻强 进行设置。以家为起点，上述示例中的同一“避难场所”为目标地，假设某些路口（见图8中红叉）出现车祸或阻塞，利用该方法产生的最佳路径如图8所示。
（三）教学过程操作步骤的难点及师生互动策略
操作步骤的难点：理解各数据图层中的属性表信息，通过属性表显示、查询和分析数据的功能，帮助学生更加理解操作结果的中间过程，并观察权重、目的地、阻强边和点的改变对分析结果的影响。
师生互动策略：文中只选择了一个避难目的地展示了分析结果，实际情况中，不一定能选择最近的避难场所，而且还要考虑到避难场所的等级大小。为了让学生更加理解实际问题，应鼓励学生选择不同等级避难场所、不同权重来观察最佳线路的变化，通过各图层属性表分析路线变化原因，并积极开展课堂的互动讨论，鼓励学生积极提出更多问题，并进一步讨论分析。
三 结语
本文设计了将GIS技术用于应急避难最佳路径选择的案例，通过以上示例能够简单说明GIS网络分析中的最短路径选择在防灾减灾中的应用。案例将防灾减灾理论和实践部分的内容有机结合起来，有利于学生掌握GIS空间分析功能在防灾减灾中的应用，增强学生在防灾减灾方面分析问题、解决问题的意识和能力。但在本文示例中，红灯问题及一些其他因素并没有考虑，是一种较理想的情况，今后需要考虑更多因素并加以完善，以便在指导学生实际防灾减灾中发挥着更大的作用。
参考文献
[1]王庆伟.让灾害教育贯穿学校教育全过程[N].中国应急管理报,2019-04-18.
[2]任瑜艳.地震灾区中学灾害教育的地区对比研究[D].青海师范大学,2017.
[3]应临斌.区域性灾害教育在高中地理课堂教学中的应用实践[J].地理教学,2015,16:40-42.
[4]刘美玲,杨莉,刘勇.多层次GIS人才素质的培养及GIS课程设置[J].测绘与空间地理信息,2008,31(5):217-220.
[5]陈淑云.地理信息技术在高中地理新课标教学中的应用[J].中国信息技术教育,2014(14):111.
[6]项瑞.GIS融入中学地理教学中的典型案例设计[D].安徽师范大学,2016.
[7]邓荣鑫,赵东保,许德合.《GIS与灾害评价》课程的教学设计[J].创新创业理论研究与实践,2018,1(14):14-16.
[8]李权国,康玲.基于GIS的高等师范院校地理科学专业教学模式研究[J].云南地理环境研究,2009,21(1):107-110.
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