中學(xué)地理教育中的地理信息系統(tǒng)：國際視野與土耳其的探索①

呂一海

摘 要：該文介紹了地理信息系統(tǒng)（GIS）及其融入地理教育的國際發(fā)展態(tài)勢，重點剖析了土耳其針對中學(xué)地理中GIS課程和教學(xué)要求以及實際實施情況，最后探討了國際中學(xué)地理GIS教學(xué)對我國的啟示，以期為改善我國中學(xué)地理GIS教學(xué)水平提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng) 中學(xué)地理 國際態(tài)勢 土耳其

中圖分類號：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）06（b）-0161-02

隨著科技發(fā)展的日新月異，相關(guān)學(xué)科教育的內(nèi)容和方式也在發(fā)生著相應(yīng)的變化。中學(xué)地理教育中有關(guān)地理信息系統(tǒng)內(nèi)容的引入便是一個典型的例子。

地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，簡稱GIS），是在計算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中與地理分布相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)，它把地圖這種獨特的視覺化效果、地理分析功能、一般的數(shù)據(jù)庫操作集成在一起。當(dāng)前，GIS已經(jīng)發(fā)展為一門綜合性學(xué)科，結(jié)合地理學(xué)與地圖學(xué)以及遙感和計算機(jī)科學(xué)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。GIS在20世紀(jì)60年代末的加拿大開始投入實質(zhì)性研發(fā)和應(yīng)用，是現(xiàn)代意義上GIS技術(shù)發(fā)展的開端。隨著GIS技術(shù)的不斷深化和完善，中學(xué)地理教育也開始將其作為課程設(shè)置和教學(xué)方法的重要內(nèi)容。

1 GIS引入中學(xué)地理教育的國際態(tài)勢

很多有關(guān)GIS的研究揭示，它是提高學(xué)生地理技能的有效工具，可以幫助學(xué)生發(fā)展地理思維、針對空間數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和推理，以及激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和教師教學(xué)的內(nèi)在動力，同時也可以開展基于項目的教與學(xué)試驗，從而提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，發(fā)揮研究性教與學(xué)形式的效益，達(dá)到提高學(xué)生運用地理思維和技能解決實際問題的能力。例如在荷蘭海牙（The Hague），作為研究性學(xué)習(xí)項目的一部分，15～17歲的中學(xué)生，應(yīng)用GIS制圖功能來研究城市中咖啡館（Coffee Shop）的空間分布[1]。荷蘭的咖啡館以售賣軟性毒品（Soft Drugs）而聞名，通常集中分布在中心城區(qū)。學(xué)生通過學(xué)習(xí)了解到，根據(jù)法律規(guī)定，咖啡館與學(xué)校的距離不能小于500m。然而，當(dāng)學(xué)生完成了海牙中心城區(qū)咖啡館空間分布的GIS制圖分析以后，他們發(fā)現(xiàn)很多咖啡館離學(xué)校的距離都非常近，表明政府有理由依法取消這些咖啡館的營業(yè)許可。這項研究是他們地理考試作業(yè)的一部分，隨后，學(xué)生基于這項研究在地方報紙上發(fā)表了一篇報道。

國際上，將GIS引入地理教育并強調(diào)教育與GIS技能及解決問題能力之間積極相關(guān)性的研究開始于20世紀(jì)90年代初期。一個很重要的問題是如何將GIS融入地理課程。針對這一問題，美國國家地理信息與分析中心（National Center for Geographic Information and Analysis）和美國學(xué)校地理聯(lián)盟（State Geographic Alliances in American Schools）經(jīng)過研究，提出了兩個重要途徑：一是建立中學(xué)與當(dāng)?shù)卮髮W(xué)地理專業(yè)熟悉GIS的教授之間的合作機(jī)制，從而獲取來自大學(xué)的GIS素材和方法的支持；二是中學(xué)地理教師在這樣的合作機(jī)制下提高GIS基本技能和方法的素養(yǎng)，從而轉(zhuǎn)化到課程教學(xué)中。

而實際上，盡管不同國家在GIS融入中學(xué)地理教育的具體情況有所差異，但是，都一定程度上面臨著類似的障礙因素，主要表現(xiàn)為七個方面：第一，實施過程較為緩慢、耗時長，課程中GIS所涉及的范圍有限，GIS內(nèi)容教與學(xué)的效果不清楚；第二，教師對于GIS的認(rèn)知、具體課程內(nèi)容和教學(xué)目標(biāo)的不足以及在具體授課中GIS的應(yīng)用不充分；第三，課堂安排，GIS與其它課程內(nèi)容在時間上的均衡分配；第四，GIS軟硬件的配置及教學(xué)應(yīng)用；第五，適于教學(xué)應(yīng)用的GIS軟件及資源工具包以及相關(guān)培訓(xùn)的不足；第六，教師的地理學(xué)觀念問題，很多教師認(rèn)為中學(xué)地理教學(xué)主要是對于地點、名稱和區(qū)域?qū)嵨锖同F(xiàn)象的記憶，并不需要GIS的空間分析；第七，缺少必要的GIS技能、知識、電子化數(shù)據(jù)、軟件、課程規(guī)劃、以及施教材料?；陬愃粕鲜龅闹T多因素，國際上GIS在地理課程設(shè)置即課堂教學(xué)中的實施都還不夠充分。

有研究表明，美國不到2%的高中已經(jīng)應(yīng)用了GIS，并且所調(diào)查的1520名具有GIS只是基礎(chǔ)的教師中只有20%至少在一個班一堂課上應(yīng)用GIS進(jìn)行了教學(xué)實踐，而其他理科老師對GIS的應(yīng)用要超過地理老師[2]；在荷蘭對200名地理教師的調(diào)查表明，12%的老師在其課程教學(xué)中應(yīng)用了GIS，81%的被調(diào)查教師認(rèn)為GIS在地理教學(xué)中應(yīng)該發(fā)揮更重要的作用，而40%的教師認(rèn)為GIS應(yīng)該成為地理課程中的必修內(nèi)容[3]。新加坡的調(diào)研表明，69%受訪教師熟悉GIS，但只有11.8%的教師曾經(jīng)講授過相關(guān)的內(nèi)容，而90.3%的受訪教師認(rèn)為GIS與地理學(xué)的教與學(xué)關(guān)系緊密、適于推廣[4]。

可見，GIS在中學(xué)地理教育中的重要性在國際上已經(jīng)引起了廣泛重視，但是，在教育實踐中的具體運用還處于起步階段，有待進(jìn)一步深化和拓展。

2 土耳其中學(xué)地理教育中引入GIS的積極探索

2.1 GIS在土耳其及其教育發(fā)展中應(yīng)用的簡要歷史

土耳其的公共和私營部門自1980年代初期開始引入和應(yīng)用GIS，比加拿大晚20年。而土耳其教育系統(tǒng)引入GIS較其他部門更晚一些。土耳其高等教育中引入GIS開始于1990年代，主要是在一些大地測量和攝影測量專業(yè)碩士論文中探討GIS的應(yīng)用問題。將GIS引入中學(xué)地理課程教學(xué)相比于高等教育更為緩慢。將GIS融入中學(xué)地理課程設(shè)置開始于2005年。2008年首次出現(xiàn)了面向中學(xué)GIS課程的教學(xué)材料（包括書籍、CD教學(xué)光盤和課程活動資料）。

2.2 土耳其2005年新地理課程設(shè)置中的GIS相關(guān)內(nèi)容

土耳其的新版地理課程設(shè)置強調(diào)技術(shù)和地理技能的應(yīng)用、積極的學(xué)習(xí)過程和有效的評價方法。在這種新的形勢下，教學(xué)過程中學(xué)生的積極參與成為必然要求，教育主管部門建議最大限度地在教學(xué)課程中應(yīng)用GIS。

GIS技能方面包括地圖閱讀和制作、野外考察技能、地理探索技能以及其它有關(guān)時間、變化、連續(xù)性感知和證據(jù)推理能力等。GIS概念方面，地理學(xué)關(guān)鍵概念包括區(qū)域、位置、環(huán)境、運動、環(huán)境問題和生態(tài)系統(tǒng)的地圖化。同時，新的地理課程設(shè)置也致力于改進(jìn)地方、社會發(fā)展和公民的價值觀和態(tài)度，主要包括團(tuán)結(jié)、隱忍、科學(xué)思維、愛、尊重、參與、愛國、和平、審美和責(zé)任感。新的地理課程設(shè)置中，教學(xué)內(nèi)容包括六大模塊包括（表1）：一、自然系統(tǒng)；二、人文系統(tǒng)；三、環(huán)境與社會；四、全球環(huán)境—區(qū)域和國家；五、土耳其的空間綜合；六、地理技能和實踐。

在新的中學(xué)地理課程設(shè)置中，土耳其教育部推薦的GIS教學(xué)活動共有21項。按照年級的分布（見圖1）。而按照主題的GIS教學(xué)活動分布表現(xiàn)為土耳其的自然和人文系統(tǒng)最多為6項、其次是人口4項、地圖3項、經(jīng)濟(jì)和國際問題各2項，其余三個主題包括地形地貌、聚落、土耳其的全球和區(qū)域關(guān)系、區(qū)域和國家各1項。

而實際上，在真正適用的教科書中，上述建議并未得到完全的貫徹。只在9年級和10年級分別有2項和1項GIS的教學(xué)活動。在9年級的教材中的2項活動包括提供GIS的信息、在互聯(lián)網(wǎng)上分析一個基于GIS的地圖，分別隸屬于地圖投影和等值線主題。10年級教材中的活動項目是用電腦畫一張地圖，并未明確是否需使用GIS軟件，所屬主題是斑塊構(gòu)造。

3 對我國中學(xué)階段地理教育中GIS課程教學(xué)的啟示

工信部的資料表明，截至2015年3月，中國互聯(lián)網(wǎng)寬帶接入用戶超過2億、移動寬帶用戶總數(shù)達(dá)6.4億，而移動互聯(lián)網(wǎng)用戶接近9億?？梢姡覈呀?jīng)步入信息化時代。與數(shù)字化、信息化社會進(jìn)程相適應(yīng)，中學(xué)教育也要做出適時的改革，以滿足社會發(fā)展對人才和高素質(zhì)公民的需求。從數(shù)字化角度，需要學(xué)生打好數(shù)學(xué)和統(tǒng)計學(xué)的良好基礎(chǔ)。歐洲包括比利時、丹麥、捷克、希臘和瑞典多個國家的分析表明，在數(shù)學(xué)與統(tǒng)計、歷史、自然科學(xué)、地理、社會科學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)中，地理學(xué)涉及統(tǒng)計分析的內(nèi)容僅次于數(shù)學(xué)和統(tǒng)計，因而在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)量思維和統(tǒng)計推斷及解決實際問題的能力中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[5]。

我國2003年出臺的《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實驗）》已經(jīng)把GIS正式納入高中地理課程之中，并且經(jīng)過審訂的普通高中地理教材中，GIS已經(jīng)成為必修和選修教材的重要內(nèi)容。隨后，2010年教育部發(fā)布了《高中理科教學(xué)儀器配備標(biāo)準(zhǔn)》，其中的高中地理教學(xué)儀器配備標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了GIS、遙感（RS）和全球定位系統(tǒng)（GPS）教學(xué)軟件的內(nèi)容[6]。

而實際上，我國地域遼闊，各地的經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展水平、學(xué)校軟硬件條件和師資力量都有著很大的差異性，所以，在GIS融入中學(xué)地理課程及其教學(xué)實踐當(dāng)中的時候也難免發(fā)生類似于土耳其和其它國家的類似情況。所以，就需要立足于我國的現(xiàn)實國情和地理教育的發(fā)展現(xiàn)狀，廣泛汲取國際經(jīng)驗，并積極進(jìn)行地理課程和教學(xué)實踐的探索。可喜的是這種探索已經(jīng)開始，例如在中學(xué)地理教學(xué)中ArcView地理信息系統(tǒng)軟件的應(yīng)用[7]、中學(xué)地理信息系統(tǒng)（GIS）教學(xué)平臺的開發(fā)和應(yīng)用[6]等。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和我國應(yīng)用普及率的大幅度提升，中學(xué)地理教學(xué)中GIS資源及其可用性也會相應(yīng)改善，例如百度地圖、圖行天下、Google Earth等，都可以結(jié)合GIS相關(guān)主題的教學(xué)加以應(yīng)用，只要有互聯(lián)網(wǎng)接入條件、電腦和投影儀，就可以實現(xiàn)在課堂上的教學(xué)和演示。所以，就需要廣大學(xué)校、地理教師（特別是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展相對落后地區(qū)）積極行動起來，創(chuàng)造條件，改善和提高中學(xué)地理GIS教學(xué)的水平，培養(yǎng)具有地理思維和技能的人才和公民，同時，也在教學(xué)中滲透愛國主義、道德修養(yǎng)和社會主義核心價值觀等人文教育的內(nèi)容，實現(xiàn)綜合性育人的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

[1] Van der Schee J. Geography and new technologies. In： Lidstone J. and Williams， M. （eds.） Geographical education in a changing world： past experience， current trends， and future challenges[J].Springer， Dordrecht， The Netherlands，2006：185-193.

[2] Kerski J.J. The Implementation and Effectiveness of Geographic Information Systems Technology and Methods in Secondary Education[J].Journal of Geography， 2003， 102（3）： 128-137.

[3] Incekara S. The place of geographic information systems （GIS） in the new geography curriculum of Turkey and relevant textbooks： Is GIS contributing to the geography education in secondary schools[J]. Scientific Research and Essays， 2010， 5（6）： 551-559.

[4] Yap LY， Tan GCI， Zhu X， Wettasinghe MC. An Assessment of The Use of Geographical Information Systems （GIS） In Teaching Geography In Singapore Schools[J]. Journal of Geography， 2011，107（2）： 52-60.

[5] Zwartjes L，Donert K，Klonari A.The Introduction of Use of Statistics in Education （I-Use）： The Case of Use of Statistics in the Geography Curriculum. In： Vogler R， Car A， Strobl J. & Griesebner G，ed. GI_Forum 2014. Geospatial Innovation for Society[J].Herbert Wichmann Verlag， VDE VERLAG GMBH，Berlin/Offenbach：242-253.

[6] 王家偉，段玉山，查志江.例談運用“中學(xué)地理信息系統(tǒng)（GIS）教學(xué)平臺”輔助地理教學(xué)[J].地理教學(xué)，2011（12）：56-59.

[7] 鄧生娥，葉樂安.ArcView在中學(xué)地理教學(xué)中的運用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2008（1）：91-92.