地理信息技术在中学地理教学中的应用

2024-01-16袁睿

科教导刊 2023年34期

袁睿

（湖北师范大学文理学院湖北黄石 435002）

地理是一门自然性和社会性很强的学科，在传统的地理课堂教学中，多采用定性描述和地图图表等手段。地理信息技术是依托信息化发展而来的科学技术，已成为地理学的第三语言[1]。2017 年教育部颁布《普通高中地理课程标准（2017 年版）》，并在2020 年发布了修订版（以下简称为“2017 版高中地理课标”），该课标指出要充分利用地理信息技术，营造生动的地理教学环境[2]。与2003 版高中地理课程标准相比，“地理信息技术”一词共出现了23 次，同时，地理信息技术在高中地理教学中的要求也更加具体，地理信息技术在教学中发挥着日益重要的作用。文章旨在研究地理信息技术在中学地理教学中的应用，以期为信息化地理教学提供参考依据。

1 地理信息技术的内涵与教学意义

地理信息技术（Geographic Information Technology）是借助计算机技术、网络传输技术、遥感技术等获取、整合、处理、生成地理信息的综合技术。一般将全球定位系统（GPS）、遥感（RS）以及地理信息系统（GIS）称为地理信息技术的核心技术[3-4]。地理信息技术也是2017 版高中地理课标要求掌握的内容，课标中的选修课程8 是地理信息技术应用。《义务教育地理课程标准（2022 年版）》（以下简称“2022 版义务教育地理课标”）指出能描述数字地图和卫星导航软件给人们生活带来的便捷，描述数字地图在城市管理、灾害监测等方面的应用，引导学生运用地理信息技术等工具观察并分析地理问题[5]。由此可见，地理信息技术在中学地理教学中扮演着重要的角色。

地理信息技术作为一种信息化教学方式，具有以下三点教学意义：

①提升学生的地理学习兴趣，增强课堂的趣味性。中学地理课程涉及自然地理、人文地理、区域地理等知识，部分知识过于抽象，采用传统的地理教学方式可能无法达到预期的效果，通过地理信息技术将这些抽象的知识形象地展现给学生，有助于逐渐提高学生的地理学习兴趣。此外，地理信息技术的运用，告别了传统教学的教具、教法，并以一种全新的方式融入课堂之中，课堂互动环节更加丰富多样，这将进一步增强地理课堂教学的趣味性。

②培养学生的学科核心素养。2017 版高中地理课标和2022 版义务教育地理课标均提出了四大核心素养。地理信息技术运用于中学地理教学之中，可以促使学生更好地分析、解决地理问题的能力，在一定程度上有助于培养学生的地理空间思维[6]；人地关系是地理学的核心问题，区域地理更加注重探讨人地关系，地理信息技术辅助区域地理教学，不仅能培养学生的学科核心素养，还可引导学生树立人地协调可持续发展的观念[7]。

③增强学生地理实践能力。地理信息技术不仅是一种教学方式，也是一种地理实践活动。2017 版高中地理课标指出：利用地理信息技术及相关工具、材料，分析与处理相关数据与信息，对地理事象进行科学解释与评价，从而增强学生的地理实践能力。

地理信息技术可提供丰富的地理数据和工具，将地理学与其他学科相结合，有助于拓展学生的视野，通过实践能进一步培养学生运用地理信息技术解决问题的能力。

2 地理信息技术辅助地理教学的应用案例

2.1 以“部编版”高中地理必修2 第2 章第1、2 节“乡村和城市空间结构、城镇化”为例

在这一节中，教材知识重点探讨了乡村的土地利用和城镇的内部空间结构。由于学生对土地利用方式、城镇空间结构演变过程的理解比较困难，如果教师能够基于地理信息技术绘制学生熟悉区域的土地利用方式、城镇结构演变的专题地图，就可以促使学生更直观的理解土地利用的变化以及城镇内部结构形成演变的过程。课后学生手绘土地利用方式等专题地图，能增强学生的绘图能力。地理信息技术能对乡村和城市空间结构进行空间分析与可视化。教师利用地理信息系统进行空间叠加分析，将不同的数据图层叠加在一起，例如人口分布、道路网络、城镇建筑物分布等，从而揭示乡村和城市空间结构中的关系与特征。地理信息技术也可将这些空间数据以可视化的方式呈现，帮助学生更直观地理解和分析乡村和城市空间结构，加深对乡村和城市空间结构的理解。

城市扩张演变是一个抽象、复杂的过程，教师在讲课时可以借助地理信息技术，向学生提供城市变化卫星影像地图以及人口及社会经济等数据，让学生更加直观地感受城市扩张的过程。此外，课本中也提到了地理信息技在城市管理中的运用，针对这个知识点，教师可以让学生调查学校附近的公安、物业管理等城市智慧管理系统建设情况，并撰写调查报告，从而更好地培养学生观察、解决地理问题的能力。

2.2 以“人教版”初中地理七年级上册第1 章第3 节“地形图的判读”为例

在本节中，学生需要重点掌握地形图的判读方法。由于学生刚接触地理这门课程，他们在判读山脊、山谷等地形时有一定的障碍。《义务教育地理课程标准（2022 年版）》明确提倡多采用地图、遥感影像等呈现学习内容，教师可以使用地理信息技术设计多样化的教学情境，通过下载卫星高程、遥感影像数据，借助Arc Map 软件向学生演示数字高程模型、等高线、坡度坡向的绘制过程，将地形图以数字化形式展示，使学生能够更清晰地观察地貌特征。

地理信息技术运用于地理教学中，学生能更直观地学习并掌握地图中各种地貌地形的分布规律，如山脉、河流等地形。地理信息技术的能够将地形图以三维形式呈现，使学生可以更加逼真地观察地貌景观。例如Arc Scene 软件可以实现3D 可视化，能够创建3D 场景视图，通过相关操作，学生可以更全面地理解地形图中的地貌特征。

2022 版义务教育地理课标将地理实践活动和地理工具的使用贯穿于宇宙与地球的关系和人地关系之中，并形成了学科知识与学科活动一体化的课程内容结构（图1），由图1 可知，初中学生地理学习的两大核心模块就是认识全球和认识区域，地理工具侧重于地球仪、地图等基础知识的运用，借助地理信息技术相关软件，学生的地理知识学习效率可以得以提升。

图1 地理课程结构内容

通过这些软件，学生可以直观地观察地球表面的各种地理特征，比如山脉、河流，轻松理解它们的形成和影响因素。此外，实训软件还提供了互动性的学习体验，为初中学生提供了一种创新的地理学习手段，不仅提高了他们的学习效率，还能帮助他们更好地关心身边的地理现象，培养对地理学科的兴趣。

2.3 以“人教版”选修地理3 旅游地理为例

旅游地理是地理学课程的重要组成部分，地理信息技术在旅游地理中也有较为广泛的使用。在教学中，地理信息技术有以下3 方面的运用：①空间数据采集与处理。地理信息技术可以用于采集和处理与旅游地理相关的空间数据。通过使用地理信息系统和遥感技术，可以收集旅游资源分布、景点位置、交通网络等相关的数据，并进行处理，从而为旅游地理研究提供准确的空间信息。②旅游资源评价。地理信息技术可以帮助评价和规划旅游资源。学生通过对旅游资源的空间分析，可以确定特定区域内的旅游资源的类型、数量和分布情况，并对旅游资源作出简要的评价，可以提高学生分析地理问题的能力。③旅游地图制作与展示。地理信息技术可以用于制作旅游地图和展示旅游信息。学生可以利用Arc GIS 等软件制作旅游地图，将旅游资源、景点位置、交通等信息整合在一起，通过动手制作旅游地图，有助于培养学生的地理学科实践能力。

不仅如此，未来地理信息技术在旅游地理教学中大有可为。随着技术的发展和创新，地理信息技术将更加智能化、集成化，譬如结合人工智能、大数据等技术手段，可以辅助学生更全面系统的学习旅游地理专业知识，学生可以借助地理信息技术对旅游资源进行深层次的评价、制定个性化的旅游路线等，从而做到学以致用，这有助于培养学生对地理的兴趣和地理实践力。总的来说，地理信息技术在旅游地理的教学中具有重要的作用。

3 地理信息技术在中学教学中的困境

3.1 硬件设备限制

中学目前已经安装了多媒体教学设备，如投影仪、平板电脑等，但地理信息技术对硬件设备要求较高，可能面临缺乏软件许可和数字地图数据的困难，购买和维护GIS 系统需要投入大量的资金和人力资源，这可能限制一些学校的教学实践。学校应积极建设地理多媒体专用教室，可以提供相关的模拟实验用具，配备星空观测软件、遥感影像数据资料等数字教学资源，以帮助学生更直观地学习地理知识。

3.2 教师素养限制

地理信息技术对地理教师的专业素养提出了更高的要求，中学地理教师的GIS技术水平和应用能力可能不足。在推进地理信息技术融入地理课堂教学的过程中，一方面，教师需要进行地理信息技术的培训学习，转变以往的传统教学方式，另一方面，也需要教师投入更多时间精力来备课和教学。教育部门应向教师提供地理信息技术相关的培训，促进地理信息技术相关的公司与学校合作，提供软件和硬件上的支撑。