新課程背景下地理信息技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)應(yīng)用淺析

吳建峰 班葉林 曹廣杰

0 引言

信息技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用是地理教育改革的推進(jìn)器，在學(xué)生的學(xué)習(xí)和教師的教法都發(fā)揮了重要的作用[1]，2003 年，中國頒布《高中地理新課程標(biāo)準(zhǔn)》，首次在高中地理課程中引入地理信息系統(tǒng)（GIS），推進(jìn)在地理學(xué)科中使用信息技術(shù)。

GIS 于1960 年代由加拿大測量學(xué)家羅杰.湯姆林森提出。1991 年為研究GIS 軟件在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用，推動(dòng)中學(xué)GIS 教育為目的，啟動(dòng)了SEP（Secondary Education Project）方案[2]。中國的GIS 技術(shù)發(fā)展落后了約15 年，初始階段主要應(yīng)用于城市規(guī)劃建設(shè)、土地管理、調(diào)查和節(jié)點(diǎn)的生產(chǎn)，農(nóng)作物運(yùn)輸、測繪、林業(yè)、房地產(chǎn)開發(fā)等領(lǐng)域[3]，用于中學(xué)地理教學(xué)的時(shí)間則再推遲一些。1995 年臺(tái)灣地區(qū)首次將GIS 引入高中地理課程，同一時(shí)期臺(tái)灣大學(xué)，先后推出了“GIS 融入高中地理教學(xué)開發(fā)計(jì)劃”及“E 世代GIS 信息人才培養(yǎng)計(jì)劃”充分的支持學(xué)校的GIS 教學(xué)資源[4]，幫助學(xué)校培養(yǎng)適當(dāng)?shù)娜瞬拧IS 在內(nèi)地最初只在一些國家政府部門以及部分的高等院校學(xué)習(xí)使用，最終2003 年出臺(tái)的《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》將GIS 納入了內(nèi)地的中學(xué)地理教育體系。

GIS 具有相互交換式、探究式的特征，將其應(yīng)用于地理教學(xué)中可促進(jìn)教學(xué)模式、教學(xué)方法的改革，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力[5]。新課程改革有利于促進(jìn)GIS 在地理教學(xué)中的普及，加深學(xué)生對(duì)地理專業(yè)學(xué)習(xí)的印象，讓地理教育內(nèi)容更符合專業(yè)化教學(xué)需求，創(chuàng)造有利于學(xué)生實(shí)踐的教學(xué)環(huán)境[6]。

1 G IS 輔助中學(xué)地理教學(xué)的必要性和可行性

1.1 GIS 運(yùn)用于中學(xué)地理教學(xué)所具有的優(yōu)勢(shì)

地理信息系統(tǒng)（GIS）是支持計(jì)算機(jī)硬軟件所構(gòu)成的地理信息系統(tǒng)空間數(shù)據(jù)收集、管理、處理、分析、建模和圖像顯示，用于復(fù)雜的規(guī)劃和管理問題[7]。根據(jù)《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》以及《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017 年修訂稿）》的內(nèi)容，確定中學(xué)地理課程的特點(diǎn)為綜合性、生活性、實(shí)踐性等，利用GIS 技術(shù)強(qiáng)大的功能，豐富中學(xué)地理教學(xué)實(shí)踐的內(nèi)容，培養(yǎng)縝密真實(shí)的科學(xué)態(tài)度。GIS 技術(shù)輔助地理教學(xué)能在現(xiàn)代化的教育體系中展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)：

（1）將平面圖與三維模型互相轉(zhuǎn)換，發(fā)展學(xué)生的空間思維能力，理論與生活環(huán)境相關(guān)聯(lián)；

（2）展示和實(shí)際應(yīng)用GIS，以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究意識(shí)，增添課堂的趣味性；

（3）提高學(xué)生的認(rèn)知能力，豐富地理教學(xué)手段，改善課堂環(huán)境。

1.2 GIS 適合中學(xué)地理教學(xué)的功能

中國GIS 專家陳述彭院士說：“定性描述是地理學(xué)的第一代語言，地圖是第二代語言，地理信息系統(tǒng)是第三代語言”[8]。GIS 是能夠準(zhǔn)確和完整地反映地表上地理事物的空間分布情況，并建立隨著時(shí)間推移而改變的系統(tǒng)?，F(xiàn)在市場上具有大量的地理信息技術(shù)軟件，例如ArcGIS、SuperStar、Google Earth等等，通過衛(wèi)星獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)建立不同時(shí)間、不同地點(diǎn)、不同分辨率的衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)庫，利用空間數(shù)據(jù)進(jìn)行展示、分析、存儲(chǔ)、研究、開發(fā)和圖形表示，能提升學(xué)生對(duì)于相關(guān)空間和知識(shí)的理解，更能激發(fā)他們的興趣。具有實(shí)時(shí)制圖功能、空間分析功能、地形分析功能、三維可視化功能等，拓寬學(xué)生的思考能力與觀察能力，降低學(xué)生學(xué)習(xí)難度。

2 中學(xué)地理教學(xué)改革調(diào)查問卷分析

目前國內(nèi)沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)城市和地區(qū)多數(shù)都具備了GIS 輔助中學(xué)地理教學(xué)的能力，但西南等部分發(fā)展相對(duì)滯后的區(qū)域還存在較大的差距，本文以貴州省各市區(qū)縣教師（包括實(shí)習(xí)教師）為調(diào)查對(duì)象進(jìn)行問卷調(diào)查。

2.1 教學(xué)設(shè)施條件

現(xiàn)今大多數(shù)中學(xué)都安裝了多媒體，但并沒有相關(guān)的GIS 軟件，因此在現(xiàn)在的地理課堂中，為主的還是傳統(tǒng)的三板教法以及多媒體輔助教學(xué)，多媒體結(jié)合其他的地理信息系統(tǒng)軟件一起進(jìn)行地理教學(xué)的比較少，本次調(diào)查對(duì)象反應(yīng)的結(jié)果如圖1。

圖1 教學(xué)常用主要手段占比

圖2 學(xué)習(xí)過GIS 相關(guān)課程或參加過GIS 相關(guān)培訓(xùn)調(diào)查情況

2.2 師資力量

在本次調(diào)查中56%的教師沒有接觸過地理信息系統(tǒng)，只有8%的教師在任職學(xué)校的組織下受過相關(guān)GIS 課程和技能培訓(xùn)（如圖2）。大多數(shù)地理教師受多方面因素形成對(duì)GIS 知識(shí)匱乏，在受教育時(shí)期并沒有學(xué)習(xí)過GIS 的相關(guān)課程或受過相關(guān)的培訓(xùn)，他們對(duì)GIS 技術(shù)的了解很少，很大程度上阻礙了GIS 技術(shù)輔助中學(xué)地理教學(xué)。高中教學(xué)設(shè)置了學(xué)習(xí)地理信息系統(tǒng)的板塊，但調(diào)查結(jié)果顯示只有12%的教師所在的學(xué)校是專門設(shè)了課程，大部分學(xué)校并未開設(shè)課程。綜合以上條件，想要進(jìn)行GIS 輔助中學(xué)地理的必須擁有兩點(diǎn)，一是具有先進(jìn)的硬件設(shè)備以及可匹配的GIS 軟件，二是任教的教師學(xué)習(xí)過GIS，并熟練地運(yùn)用GIS 功能進(jìn)行相關(guān)章節(jié)的教學(xué)。

2.3 教師見解

每個(gè)時(shí)代的教育都是與時(shí)俱進(jìn)的，地理跟隨計(jì)算機(jī)、地圖學(xué)、制圖技術(shù)、大數(shù)據(jù)發(fā)展擁有更系統(tǒng)、科學(xué)的教法，且地理信息技術(shù)既是學(xué)習(xí)工具，也是地理學(xué)科教學(xué)的重要組成部分。48%的教師認(rèn)為GIS 技術(shù)輔助中學(xué)地理教學(xué)是可行的且非常必要的，特別是在某些地理章節(jié)教學(xué)的應(yīng)用更體現(xiàn)出重要性，比如調(diào)查中的地形地貌，教師們展現(xiàn)出高度的認(rèn)可度，達(dá)到了72%。

本次問卷專門設(shè)計(jì)關(guān)于GIS 在地形地貌章節(jié)的應(yīng)用情況，調(diào)查結(jié)果顯示，在實(shí)際的教學(xué)中，使用GIS 輔助地形地貌這部分內(nèi)容的教學(xué)中，存在著一定的困難。首先是學(xué)校沒有相應(yīng)的設(shè)施軟件(72%)，其次是教師必須掌握其技術(shù)理論才能指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)(69%)，各類的GIS 軟件制作課件需有大量的地理空間數(shù)據(jù)的支撐（67%）。另外，從學(xué)生層面的限制包括：65%的教師認(rèn)為GIS 難以掌握，學(xué)生學(xué)不懂；62%的教師認(rèn)為是沒有充足的時(shí)間可供學(xué)生學(xué)習(xí)。

3 結(jié)論

GIS 具有相互交換式、探究式的特征，將其應(yīng)用于地理教學(xué)中可促進(jìn)教學(xué)模式、教學(xué)方法的改革，培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，本文通過調(diào)查問卷，實(shí)際了解目前GIS 技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的基本情況，得到如下主要結(jié)論：

（1）中學(xué)教學(xué)設(shè)施條件不先進(jìn)，無適用于中學(xué)地理教學(xué)的專業(yè)性GIS 軟件，以及難以獲取大量的地理教學(xué)數(shù)據(jù)。

（2）師資力量不足，教師對(duì)GIS 自身的知識(shí)儲(chǔ)備不足以用于教學(xué)。

（3）以人教版七年級(jí)上冊(cè)《等高線地形圖》為例，通過對(duì)教材以及根據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行輔助教學(xué)，利用地理信息系統(tǒng)軟件進(jìn)行地形分析、三維視圖，充分體現(xiàn)出GIS 輔助中學(xué)地理教學(xué)的能力，有利于學(xué)生對(duì)于知識(shí)的掌握和理解，但大多數(shù)學(xué)校忽略了地理課程的基本理念，對(duì)GIS 這部分內(nèi)容認(rèn)識(shí)不足。