新课程背景下地理信息技术在中学地理教学应用浅析

2020-08-18吴建峰班叶林曹广杰

科技视界 2020年23期

吴建峰班叶林曹广杰

0 引言

信息技术的发展和应用是地理教育改革的推进器，在学生的学习和教师的教法都发挥了重要的作用[1]，2003 年，中国颁布《高中地理新课程标准》，首次在高中地理课程中引入地理信息系统（GIS），推进在地理学科中使用信息技术。

GIS 于1960 年代由加拿大测量学家罗杰.汤姆林森提出。1991 年为研究GIS 软件在中学地理教学中的应用，推动中学GIS 教育为目的，启动了SEP（Secondary Education Project）方案[2]。中国的GIS 技术发展落后了约15 年，初始阶段主要应用于城市规划建设、土地管理、调查和节点的生产，农作物运输、测绘、林业、房地产开发等领域[3]，用于中学地理教学的时间则再推迟一些。1995 年台湾地区首次将GIS 引入高中地理课程，同一时期台湾大学，先后推出了“GIS 融入高中地理教学开发计划”及“E 世代GIS 信息人才培养计划”充分的支持学校的GIS 教学资源[4]，帮助学校培养适当的人才。GIS 在内地最初只在一些国家政府部门以及部分的高等院校学习使用，最终2003 年出台的《普通高中地理课程标准（实验）》将GIS 纳入了内地的中学地理教育体系。

GIS 具有相互交换式、探究式的特征，将其应用于地理教学中可促进教学模式、教学方法的改革，培养学生的学习能力[5]。新课程改革有利于促进GIS 在地理教学中的普及，加深学生对地理专业学习的印象，让地理教育内容更符合专业化教学需求，创造有利于学生实践的教学环境[6]。

1 G IS 辅助中学地理教学的必要性和可行性

1.1 GIS 运用于中学地理教学所具有的优势

地理信息系统（GIS）是支持计算机硬软件所构成的地理信息系统空间数据收集、管理、处理、分析、建模和图像显示，用于复杂的规划和管理问题[7]。根据《义务教育地理课程标准（2011年版）》以及《普通高中地理课程标准（2017 年修订稿）》的内容，确定中学地理课程的特点为综合性、生活性、实践性等，利用GIS 技术强大的功能，丰富中学地理教学实践的内容，培养缜密真实的科学态度。GIS 技术辅助地理教学能在现代化的教育体系中展现出的优势：

（1）将平面图与三维模型互相转换，发展学生的空间思维能力，理论与生活环境相关联；

（2）展示和实际应用GIS，以激发学生的学习兴趣和探究意识，增添课堂的趣味性；

（3）提高学生的认知能力，丰富地理教学手段，改善课堂环境。

1.2 GIS 适合中学地理教学的功能

中国GIS 专家陈述彭院士说：“定性描述是地理学的第一代语言，地图是第二代语言，地理信息系统是第三代语言”[8]。GIS 是能够准确和完整地反映地表上地理事物的空间分布情况，并建立随着时间推移而改变的系统。现在市场上具有大量的地理信息技术软件，例如ArcGIS、SuperStar、Google Earth等等，通过卫星获取的实时数据建立不同时间、不同地点、不同分辨率的卫星影像数据库，利用空间数据进行展示、分析、存储、研究、开发和图形表示，能提升学生对于相关空间和知识的理解，更能激发他们的兴趣。具有实时制图功能、空间分析功能、地形分析功能、三维可视化功能等，拓宽学生的思考能力与观察能力，降低学生学习难度。

2 中学地理教学改革调查问卷分析

目前国内沿海经济发达城市和地区多数都具备了GIS 辅助中学地理教学的能力，但西南等部分发展相对滞后的区域还存在较大的差距，本文以贵州省各市区县教师（包括实习教师）为调查对象进行问卷调查。

2.1 教学设施条件

现今大多数中学都安装了多媒体，但并没有相关的GIS 软件，因此在现在的地理课堂中，为主的还是传统的三板教法以及多媒体辅助教学，多媒体结合其他的地理信息系统软件一起进行地理教学的比较少，本次调查对象反应的结果如图1。

图1 教学常用主要手段占比

图2 学习过GIS 相关课程或参加过GIS 相关培训调查情况

2.2 师资力量

在本次调查中56%的教师没有接触过地理信息系统，只有8%的教师在任职学校的组织下受过相关GIS 课程和技能培训（如图2）。大多数地理教师受多方面因素形成对GIS 知识匮乏，在受教育时期并没有学习过GIS 的相关课程或受过相关的培训，他们对GIS 技术的了解很少，很大程度上阻碍了GIS 技术辅助中学地理教学。高中教学设置了学习地理信息系统的板块，但调查结果显示只有12%的教师所在的学校是专门设了课程，大部分学校并未开设课程。综合以上条件，想要进行GIS 辅助中学地理的必须拥有两点，一是具有先进的硬件设备以及可匹配的GIS 软件，二是任教的教师学习过GIS，并熟练地运用GIS 功能进行相关章节的教学。

2.3 教师见解

每个时代的教育都是与时俱进的，地理跟随计算机、地图学、制图技术、大数据发展拥有更系统、科学的教法，且地理信息技术既是学习工具，也是地理学科教学的重要组成部分。48%的教师认为GIS 技术辅助中学地理教学是可行的且非常必要的，特别是在某些地理章节教学的应用更体现出重要性，比如调查中的地形地貌，教师们展现出高度的认可度，达到了72%。

本次问卷专门设计关于GIS 在地形地貌章节的应用情况，调查结果显示，在实际的教学中，使用GIS 辅助地形地貌这部分内容的教学中，存在着一定的困难。首先是学校没有相应的设施软件(72%)，其次是教师必须掌握其技术理论才能指导学生进行学习(69%)，各类的GIS 软件制作课件需有大量的地理空间数据的支撑（67%）。另外，从学生层面的限制包括：65%的教师认为GIS 难以掌握，学生学不懂；62%的教师认为是没有充足的时间可供学生学习。