新課程背景下地理信息技術在中學地理教學應用淺析

吳建峰 班葉林 曹廣杰

0 引言

信息技術的發展和應用是地理教育改革的推進器，在學生的學習和教師的教法都發揮了重要的作用[1]，2003 年，中國頒布《高中地理新課程標準》，首次在高中地理課程中引入地理信息系統（GIS），推進在地理學科中使用信息技術。

GIS 于1960 年代由加拿大測量學家羅杰.湯姆林森提出。1991 年為研究GIS 軟件在中學地理教學中的應用，推動中學GIS 教育為目的，啟動了SEP（Secondary Education Project）方案[2]。中國的GIS 技術發展落后了約15 年，初始階段主要應用于城市規劃建設、土地管理、調查和節點的生產，農作物運輸、測繪、林業、房地產開發等領域[3]，用于中學地理教學的時間則再推遲一些。1995 年臺灣地區首次將GIS 引入高中地理課程，同一時期臺灣大學，先后推出了“GIS 融入高中地理教學開發計劃”及“E 世代GIS 信息人才培養計劃”充分的支持學校的GIS 教學資源[4]，幫助學校培養適當的人才。GIS 在內地最初只在一些國家政府部門以及部分的高等院校學習使用，最終2003 年出臺的《普通高中地理課程標準（實驗）》將GIS 納入了內地的中學地理教育體系。

GIS 具有相互交換式、探究式的特征，將其應用于地理教學中可促進教學模式、教學方法的改革，培養學生的學習能力[5]。新課程改革有利于促進GIS 在地理教學中的普及，加深學生對地理專業學習的印象，讓地理教育內容更符合專業化教學需求，創造有利于學生實踐的教學環境[6]。

1 G IS 輔助中學地理教學的必要性和可行性

1.1 GIS 運用于中學地理教學所具有的優勢

地理信息系統（GIS）是支持計算機硬軟件所構成的地理信息系統空間數據收集、管理、處理、分析、建模和圖像顯示，用于復雜的規劃和管理問題[7]。根據《義務教育地理課程標準（2011年版）》以及《普通高中地理課程標準（2017 年修訂稿）》的內容，確定中學地理課程的特點為綜合性、生活性、實踐性等，利用GIS 技術強大的功能，豐富中學地理教學實踐的內容，培養縝密真實的科學態度。GIS 技術輔助地理教學能在現代化的教育體系中展現出的優勢：

（1）將平面圖與三維模型互相轉換，發展學生的空間思維能力，理論與生活環境相關聯；

（2）展示和實際應用GIS，以激發學生的學習興趣和探究意識，增添課堂的趣味性；

（3）提高學生的認知能力，豐富地理教學手段，改善課堂環境。

1.2 GIS 適合中學地理教學的功能

中國GIS 專家陳述彭院士說：“定性描述是地理學的第一代語言，地圖是第二代語言，地理信息系統是第三代語言”[8]。GIS 是能夠準確和完整地反映地表上地理事物的空間分布情況，并建立隨著時間推移而改變的系統。現在市場上具有大量的地理信息技術軟件，例如ArcGIS、SuperStar、Google Earth等等，通過衛星獲取的實時數據建立不同時間、不同地點、不同分辨率的衛星影像數據庫，利用空間數據進行展示、分析、存儲、研究、開發和圖形表示，能提升學生對于相關空間和知識的理解，更能激發他們的興趣。具有實時制圖功能、空間分析功能、地形分析功能、三維可視化功能等，拓寬學生的思考能力與觀察能力，降低學生學習難度。

2 中學地理教學改革調查問卷分析

目前國內沿海經濟發達城市和地區多數都具備了GIS 輔助中學地理教學的能力，但西南等部分發展相對滯后的區域還存在較大的差距，本文以貴州省各市區縣教師（包括實習教師）為調查對象進行問卷調查。

2.1 教學設施條件

現今大多數中學都安裝了多媒體，但并沒有相關的GIS 軟件，因此在現在的地理課堂中，為主的還是傳統的三板教法以及多媒體輔助教學，多媒體結合其他的地理信息系統軟件一起進行地理教學的比較少，本次調查對象反應的結果如圖1。

圖1 教學常用主要手段占比

圖2 學習過GIS 相關課程或參加過GIS 相關培訓調查情況

2.2 師資力量

在本次調查中56%的教師沒有接觸過地理信息系統，只有8%的教師在任職學校的組織下受過相關GIS 課程和技能培訓（如圖2）。大多數地理教師受多方面因素形成對GIS 知識匱乏，在受教育時期并沒有學習過GIS 的相關課程或受過相關的培訓，他們對GIS 技術的了解很少，很大程度上阻礙了GIS 技術輔助中學地理教學。高中教學設置了學習地理信息系統的板塊，但調查結果顯示只有12%的教師所在的學校是專門設了課程，大部分學校并未開設課程。綜合以上條件，想要進行GIS 輔助中學地理的必須擁有兩點，一是具有先進的硬件設備以及可匹配的GIS 軟件，二是任教的教師學習過GIS，并熟練地運用GIS 功能進行相關章節的教學。

2.3 教師見解

每個時代的教育都是與時俱進的，地理跟隨計算機、地圖學、制圖技術、大數據發展擁有更系統、科學的教法，且地理信息技術既是學習工具，也是地理學科教學的重要組成部分。48%的教師認為GIS 技術輔助中學地理教學是可行的且非常必要的，特別是在某些地理章節教學的應用更體現出重要性，比如調查中的地形地貌，教師們展現出高度的認可度，達到了72%。

本次問卷專門設計關于GIS 在地形地貌章節的應用情況，調查結果顯示，在實際的教學中，使用GIS 輔助地形地貌這部分內容的教學中，存在著一定的困難。首先是學校沒有相應的設施軟件(72%)，其次是教師必須掌握其技術理論才能指導學生進行學習(69%)，各類的GIS 軟件制作課件需有大量的地理空間數據的支撐（67%）。另外，從學生層面的限制包括：65%的教師認為GIS 難以掌握，學生學不懂；62%的教師認為是沒有充足的時間可供學生學習。

3 結論

GIS 具有相互交換式、探究式的特征，將其應用于地理教學中可促進教學模式、教學方法的改革，培養學生的學習能力，本文通過調查問卷，實際了解目前GIS 技術在中學地理教學中的基本情況，得到如下主要結論：

（1）中學教學設施條件不先進，無適用于中學地理教學的專業性GIS 軟件，以及難以獲取大量的地理教學數據。

（2）師資力量不足，教師對GIS 自身的知識儲備不足以用于教學。

（3）以人教版七年級上冊《等高線地形圖》為例，通過對教材以及根據新課程標準進行輔助教學，利用地理信息系統軟件進行地形分析、三維視圖，充分體現出GIS 輔助中學地理教學的能力，有利于學生對于知識的掌握和理解，但大多數學校忽略了地理課程的基本理念，對GIS 這部分內容認識不足。