地理信息技術(shù)在地理教學(xué)的應(yīng)用綜述

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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，地理學(xué)的研究技術(shù)和方法日益現(xiàn)代化。“3S”技術(shù)也引入中學(xué)地理用于解決教學(xué)中的問題。基于此，本文通過閱讀整理相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)國內(nèi)外地理信息技術(shù)在中學(xué)中的應(yīng)用概況、發(fā)展趨勢(shì)和國內(nèi)研究的發(fā)文量、研究機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞、主題進(jìn)行分析，并對(duì)地理信息技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用趨勢(shì)進(jìn)行展望。

關(guān)鍵詞：地理信息技術(shù)；中學(xué)地理教學(xué)；3S

隨著地理科學(xué)信息技術(shù)的快速發(fā)展，以新一代全球地理衛(wèi)星定位系統(tǒng)（GPS）、遙感（RS）、地理科學(xué)與信息系統(tǒng)（GIS）（以下簡稱3S信息技術(shù)）為主的新一代地理科學(xué)與地理信息技術(shù)（GIT），不僅貫穿于全球地理學(xué)相關(guān)問題研究中，也逐漸納入中學(xué)地理課程中[1]。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，地理信息技術(shù)應(yīng)用在中學(xué)地理教學(xué)中也逐漸具備可行性。我國最新頒布的普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）中也明確地要求學(xué)生充分利用現(xiàn)代地理教學(xué)信息技術(shù)，營造直觀、實(shí)時(shí)、生動(dòng)的普通高中地理課程教學(xué)環(huán)境[2]。因此了解國內(nèi)外地理信息技術(shù)的現(xiàn)狀，對(duì)把握未來中學(xué)地理教學(xué)的研究方向具有重要的意義。

1國外中學(xué)地理信息技術(shù)研究現(xiàn)狀

1.1美國研究現(xiàn)狀。美國非常重視GIS等技術(shù)的推廣應(yīng)用。到20世紀(jì)60年代末，聯(lián)邦政府、州政府、地方政府和主要大學(xué)以各種方式開始使用地理信息系統(tǒng)。在1994年的美國地理國家標(biāo)準(zhǔn)中，明確了GIS是地理教學(xué)的工具之一[3]。美國國家研究委員會(huì)、國家自然科學(xué)基金會(huì)和國家地理學(xué)會(huì)共同呼吁將基于空間結(jié)構(gòu)的思維可視化分析作為空間系統(tǒng)思維標(biāo)準(zhǔn)的組成部分納入k-12課程。目前，美國的研究者都在探索如何高效地在中小學(xué)中使用地理信息技術(shù)。NancyPerkins發(fā)現(xiàn)使用簡單的圖形技術(shù)教授基礎(chǔ)知識(shí)，將地理信息系統(tǒng)作為一個(gè)課堂工具，可以使緬因州中學(xué)生的空間意識(shí)得到顯著增強(qiáng)。hong等人介紹了一種以用戶為中心的設(shè)計(jì)方法，以協(xié)助教師在課堂上有效學(xué)習(xí)和應(yīng)用地理信息系統(tǒng)。Mitchell等人通過整合基于網(wǎng)絡(luò)的GIS技術(shù)，探討了技術(shù)、教學(xué)法和內(nèi)容之間的聯(lián)系，強(qiáng)調(diào)了教師和學(xué)生使用地理信息技術(shù)的重要性[4]。1.2其他國家地理信息技術(shù)在中學(xué)的應(yīng)用現(xiàn)狀。對(duì)英國來說，20世紀(jì)80年代中期是地理信息系統(tǒng)等新技術(shù)迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵期，也是正規(guī)化的GIS高等教育模式出現(xiàn)的關(guān)鍵時(shí)期。英國地形測量局以及英國地理協(xié)會(huì)地理信息系統(tǒng)研究所等組織都在努力推廣和促進(jìn)GIS的發(fā)展，并且在2014年英格蘭國家地理課程方案中，規(guī)定學(xué)生應(yīng)該“解釋一系列地理信息來源，包括使用地理信息系統(tǒng)查看、分析和解釋地點(diǎn)和數(shù)據(jù)”。但是在NigelWalford看來，英國的學(xué)校和大學(xué)中進(jìn)行GIS教學(xué)仍然面臨著很多挑戰(zhàn)。盡管人們普遍認(rèn)為GIS在地理課堂上應(yīng)占有重要地位，但是教師往往避免參與地理信息技術(shù)教育。在新加坡，地理信息系統(tǒng)于1998年首次引入小學(xué)、中學(xué)和大專院校。當(dāng)時(shí)國家教育學(xué)院和教育部聯(lián)合開發(fā)了一套供ArcView使用的教材，稱為edgis。教育地理信息系統(tǒng)包括一系列實(shí)踐課程，其中包括地理研究的GIS數(shù)據(jù)集、教師指南和學(xué)生活動(dòng)工作表。Liu等開發(fā)了一個(gè)基于地理信息系統(tǒng)的學(xué)習(xí)環(huán)境，目前正在一些地理課堂上使用，并正在進(jìn)行改進(jìn)和重新開發(fā)[5]。

2國內(nèi)研究現(xiàn)狀

國內(nèi)的GIS教育發(fā)展始于20世紀(jì)90年代。將GIS概念引入中學(xué)教學(xué)實(shí)踐符合現(xiàn)代建構(gòu)主義等現(xiàn)代教育教學(xué)理論的理念，因此推進(jìn)GIS在中學(xué)教學(xué)中的綜合應(yīng)用具有重要的意義。筆者在CNKI數(shù)據(jù)庫中以主題“地理信息技術(shù)”并含詞頻“中學(xué)地理”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索獲得239條結(jié)果，并分別通過年度分布、關(guān)鍵詞頻次、主題分析幾個(gè)方面對(duì)這一領(lǐng)域的研究文獻(xiàn)進(jìn)行分析，從宏觀上把握我國關(guān)于GIT在中學(xué)地理教學(xué)應(yīng)用的研究現(xiàn)狀。2.1數(shù)量的年度分布。期刊論文的時(shí)間分布情況可以反映該領(lǐng)域?qū)W術(shù)研究的理論水平和發(fā)展速度。最早研究地理信息技術(shù)應(yīng)用于教學(xué)方面的研究始于2002年。截至2019年，相關(guān)研究論文共檢索到239篇，去掉1篇會(huì)議論文，剩余238篇樣本。從檢索結(jié)果可見，2002-2009年相關(guān)研究的文獻(xiàn)數(shù)量相對(duì)較少，2010年以來增速較快，文獻(xiàn)數(shù)量總體呈現(xiàn)增長的趨勢(shì)，但尚未飽和，如圖2.2關(guān)鍵詞頻次分析關(guān)鍵詞常被用來揭示該研究領(lǐng)域的主題。圖2反映了2002-2019年地理信息技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的關(guān)鍵詞出現(xiàn)5次及以上的分布。圖上圓圈越大代表出現(xiàn)頻次越高，可以看到，“中學(xué)地理教學(xué)”“地理知識(shí)”“地理課程標(biāo)準(zhǔn)”“中學(xué)地理”等出現(xiàn)的頻次較高，說明主要的研究是圍繞這些關(guān)鍵詞展開的。2.3地理信息技術(shù)在地理教學(xué)中應(yīng)用的主題分析。根據(jù)文獻(xiàn)統(tǒng)計(jì)及對(duì)文獻(xiàn)內(nèi)容的分析，總結(jié)出地理信息技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的運(yùn)用主要體現(xiàn)在輔導(dǎo)教學(xué)模式研究、案例設(shè)計(jì)研究等方面。2.3.1輔導(dǎo)教學(xué)模式研究。在新課改實(shí)施以來，教學(xué)質(zhì)量的關(guān)注度越來越高。在國外地理信息技術(shù)引入地理教學(xué)取得顯著成效的同時(shí)，我國的研究者也不斷地探索利用GIT輔導(dǎo)中學(xué)地理教學(xué)。段玉山等在研究中提出GIS輔助教學(xué)的5種模式，并研發(fā)了應(yīng)用于基礎(chǔ)教育的GIS軟件[6]。侯姣采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式將GIS運(yùn)用到人文地理的教學(xué)中，指引學(xué)生去探索發(fā)現(xiàn)問題、思考問題、嘗試解決問題的途徑[7]。這種任務(wù)驅(qū)動(dòng)模式能充分地體現(xiàn)學(xué)生的主體性與教師的主導(dǎo)作用。2.3.2案例設(shè)計(jì)研究。在地理教學(xué)中，大多數(shù)教師會(huì)將地理信息技術(shù)作為一種輔導(dǎo)教學(xué)的工具，建立以GIS為基礎(chǔ)的案例教學(xué)。國內(nèi)的研究內(nèi)容主要涉及基于GIS案例設(shè)計(jì)的不同方面。于向達(dá)論述了培養(yǎng)空間思維能力的重要性，并設(shè)計(jì)了有關(guān)水資源合理利用的案例教學(xué)[8]。白茹雪將GIS運(yùn)用于區(qū)域地圖教學(xué)的案例中，設(shè)計(jì)了“亞馬遜雨林開發(fā)計(jì)劃及其影響”的教學(xué)案例，提高了學(xué)生對(duì)GIS的理解與掌握程度[9]。

3結(jié)語

將地理信息技術(shù)應(yīng)用在中學(xué)地理教學(xué)中，對(duì)教師的綜合素養(yǎng)有一定的要求。目前，對(duì)GIS運(yùn)用于中學(xué)地理教學(xué)的研究相對(duì)較少，且主要集中在美國。美國在相關(guān)研究方面走在世界前列，我國學(xué)者在積極借鑒的同時(shí)，也要嘗試提出運(yùn)用地理信息技術(shù)的新方法。雖然國內(nèi)將地理信息技術(shù)運(yùn)用到教學(xué)的時(shí)間相對(duì)較晚，但是近年來發(fā)展迅速。從文獻(xiàn)被引排名可以看出，將GIS運(yùn)用于地理課堂的案例教學(xué)是目前研究的重點(diǎn)。在新課標(biāo)中更加強(qiáng)調(diào)地理信息技術(shù)在教學(xué)中運(yùn)用的今天，也要主要加強(qiáng)相關(guān)方向的研究。目前，將地理信息技術(shù)運(yùn)用到中學(xué)地理教學(xué)正處在起步階段，并且一部分教師已經(jīng)嘗試將地理信息技術(shù)引入中學(xué)地理教學(xué)中，這無疑是一個(gè)良好的開端。因此還需要勇于創(chuàng)新，提高地理教學(xué)水平，不斷縮小與發(fā)達(dá)國家的差距。

參考文獻(xiàn)

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[2]中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)[S].北京:人民教育出版社,2018.

[3]劉忠林.地理信息技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].長春:東北師范大學(xué),2011.

[4]MitchellJT,RoyG,FritchS,etal.GISprofessionaldevelopmentforteachers:lessonslearnedfromhigh-needsschools[J].CartographyandGeographicInformationScience,2018,45(4):292-304.[5]LiuS,ZhuX.DesigningaStructuredandInteractiveLearningEnvironmentBasedonGISforSecondaryGeographyEducation[J].JournalofGeography,2008,107(1):12-19.

[6]段玉山,夏志芳.基礎(chǔ)教育階段地理信息(GIS)教育研究[J].全球教育展望,2002(11):54-58.

[7]侯姣.GIS在高中人文地理教學(xué)中的應(yīng)用研究[D].昆明:云南師范大學(xué),2018.

[8]于向達(dá).基于案例教學(xué)培養(yǎng)高中生地理空間思維能力研究[D].桂林:廣西師范大學(xué),2019.

[9]白茹雪.GIS技術(shù)輔助高中區(qū)域地理教學(xué)案例設(shè)計(jì)[D].呼和浩特:內(nèi)蒙古師范大學(xué),2018.

作者:黃靖 袁金國 王婭靜 單位:1.河北師范大學(xué)教師教育學(xué)院 2.河北師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院 3.河北省環(huán)境變化遙感識(shí)別技術(shù)創(chuàng)新中心 4.河北省環(huán)境演變與生態(tài)建設(shè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室