地理信息技術在地理教學的應用綜述

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摘要：隨著科學技術的快速發展，地理學的研究技術和方法日益現代化。“3S”技術也引入中學地理用于解決教學中的問題。基于此，本文通過閱讀整理相關文獻，對國內外地理信息技術在中學中的應用概況、發展趨勢和國內研究的發文量、研究機構、關鍵詞、主題進行分析，并對地理信息技術在中學地理教學中的應用趨勢進行展望。

關鍵詞：地理信息技術；中學地理教學；3S

隨著地理科學信息技術的快速發展，以新一代全球地理衛星定位系統（GPS）、遙感（RS）、地理科學與信息系統（GIS）（以下簡稱3S信息技術）為主的新一代地理科學與地理信息技術（GIT），不僅貫穿于全球地理學相關問題研究中，也逐漸納入中學地理課程中[1]。隨著計算機技術的快速發展，地理信息技術應用在中學地理教學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準（2017年版）中也明確地要求學生充分利用現代地理教學信息技術，營造直觀、實時、生動的普通高中地理課程教學環境[2]。因此了解國內外地理信息技術的現狀，對把握未來中學地理教學的研究方向具有重要的意義。

1國外中學地理信息技術研究現狀

1.1美國研究現狀。美國非常重視GIS等技術的推廣應用。到20世紀60年代末，聯邦政府、州政府、地方政府和主要大學以各種方式開始使用地理信息系統。在1994年的美國地理國家標準中，明確了GIS是地理教學的工具之一[3]。美國國家研究委員會、國家自然科學基金會和國家地理學會共同呼吁將基于空間結構的思維可視化分析作為空間系統思維標準的組成部分納入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中使用地理信息技術。NancyPerkins發現使用簡單的圖形技術教授基礎知識，將地理信息系統作為一個課堂工具，可以使緬因州中學生的空間意識得到顯著增強。hong等人介紹了一種以用戶為中心的設計方法，以協助教師在課堂上有效學習和應用地理信息系統。Mitchell等人通過整合基于網絡的GIS技術，探討了技術、教學法和內容之間的聯系，強調了教師和學生使用地理信息技術的重要性[4]。1.2其他國家地理信息技術在中學的應用現狀。對英國來說，20世紀80年代中期是地理信息系統等新技術迅速發展和廣泛應用的關鍵期，也是正規化的GIS高等教育模式出現的關鍵時期。英國地形測量局以及英國地理協會地理信息系統研究所等組織都在努力推廣和促進GIS的發展，并且在2014年英格蘭國家地理課程方案中，規定學生應該“解釋一系列地理信息來源，包括使用地理信息系統查看、分析和解釋地點和數據”。但是在NigelWalford看來，英國的學校和大學中進行GIS教學仍然面臨著很多挑戰。盡管人們普遍認為GIS在地理課堂上應占有重要地位，但是教師往往避免參與地理信息技術教育。在新加坡，地理信息系統于1998年首次引入小學、中學和大專院校。當時國家教育學院和教育部聯合開發了一套供ArcView使用的教材，稱為edgis。教育地理信息系統包括一系列實踐課程，其中包括地理研究的GIS數據集、教師指南和學生活動工作表。Liu等開發了一個基于地理信息系統的學習環境，目前正在一些地理課堂上使用，并正在進行改進和重新開發[5]。

2國內研究現狀

國內的GIS教育發展始于20世紀90年代。將GIS概念引入中學教學實踐符合現代建構主義等現代教育教學理論的理念，因此推進GIS在中學教學中的綜合應用具有重要的意義。筆者在CNKI數據庫中以主題“地理信息技術”并含詞頻“中學地理”作為關鍵詞進行檢索獲得239條結果，并分別通過年度分布、關鍵詞頻次、主題分析幾個方面對這一領域的研究文獻進行分析，從宏觀上把握我國關于GIT在中學地理教學應用的研究現狀。2.1數量的年度分布。期刊論文的時間分布情況可以反映該領域學術研究的理論水平和發展速度。最早研究地理信息技術應用于教學方面的研究始于2002年。截至2019年，相關研究論文共檢索到239篇，去掉1篇會議論文，剩余238篇樣本。從檢索結果可見，2002-2009年相關研究的文獻數量相對較少，2010年以來增速較快，文獻數量總體呈現增長的趨勢，但尚未飽和，如圖2.2關鍵詞頻次分析關鍵詞常被用來揭示該研究領域的主題。圖2反映了2002-2019年地理信息技術應用于中學地理教學的關鍵詞出現5次及以上的分布。圖上圓圈越大代表出現頻次越高，可以看到，“中學地理教學”“地理知識”“地理課程標準”“中學地理”等出現的頻次較高，說明主要的研究是圍繞這些關鍵詞展開的。2.3地理信息技術在地理教學中應用的主題分析。根據文獻統計及對文獻內容的分析，總結出地理信息技術在中學地理教學中的運用主要體現在輔導教學模式研究、案例設計研究等方面。2.3.1輔導教學模式研究。在新課改實施以來，教學質量的關注度越來越高。在國外地理信息技術引入地理教學取得顯著成效的同時，我國的研究者也不斷地探索利用GIT輔導中學地理教學。段玉山等在研究中提出GIS輔助教學的5種模式，并研發了應用于基礎教育的GIS軟件[6]。侯姣采用任務驅動模式將GIS運用到人文地理的教學中，指引學生去探索發現問題、思考問題、嘗試解決問題的途徑[7]。這種任務驅動模式能充分地體現學生的主體性與教師的主導作用。2.3.2案例設計研究。在地理教學中，大多數教師會將地理信息技術作為一種輔導教學的工具，建立以GIS為基礎的案例教學。國內的研究內容主要涉及基于GIS案例設計的不同方面。于向達論述了培養空間思維能力的重要性，并設計了有關水資源合理利用的案例教學[8]。白茹雪將GIS運用于區域地圖教學的案例中，設計了“亞馬遜雨林開發計劃及其影響”的教學案例，提高了學生對GIS的理解與掌握程度[9]。

3結語

將地理信息技術應用在中學地理教學中，對教師的綜合素養有一定的要求。目前，對GIS運用于中學地理教學的研究相對較少，且主要集中在美國。美國在相關研究方面走在世界前列，我國學者在積極借鑒的同時，也要嘗試提出運用地理信息技術的新方法。雖然國內將地理信息技術運用到教學的時間相對較晚，但是近年來發展迅速。從文獻被引排名可以看出，將GIS運用于地理課堂的案例教學是目前研究的重點。在新課標中更加強調地理信息技術在教學中運用的今天，也要主要加強相關方向的研究。目前，將地理信息技術運用到中學地理教學正處在起步階段，并且一部分教師已經嘗試將地理信息技術引入中學地理教學中，這無疑是一個良好的開端。因此還需要勇于創新，提高地理教學水平，不斷縮小與發達國家的差距。

參考文獻

[1]郭麗敏,李鵬,蘇迎春.GIS在輔助高中地理教學中的應用[J].中學教學參考,2013(9):54-56.

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

[3]劉忠林.地理信息技術在中學地理教學中的應用研究[D].長春:東北師范大學,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中的應用研究[D].昆明:云南師范大學,2018.

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

[9]白茹雪.GIS技術輔助高中區域地理教學案例設計[D].呼和浩特:內蒙古師范大學,2018.

作者:黃靖 袁金國 王婭靜 單位:1.河北師范大學教師教育學院 2.河北師范大學資源與環境科學學院 3.河北省環境變化遙感識別技術創新中心 4.河北省環境演變與生態建設重點實驗室