基于開放GIS和RS地理教學(xué)方案思考

張翀

摘? 要：本文基于開放GIS和RS地理教學(xué)方案，應(yīng)用文獻(xiàn)研究法、內(nèi)容分析法和數(shù)理統(tǒng)計(jì)，以目前國內(nèi)外的研究趨勢(shì)為研究背景，首先對(duì)現(xiàn)代地理教學(xué)現(xiàn)狀和傳統(tǒng)地理教學(xué)方式進(jìn)行比較，分析了GIS和RS技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)的優(yōu)勢(shì);其次，根據(jù)計(jì)算機(jī)的普及和互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)支持兩個(gè)方面，對(duì)GIS和RS應(yīng)用于地理教學(xué)的可行性進(jìn)行了分析;最后分析了將GIS和RS技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)中的意義。研究發(fā)現(xiàn)，GIS和RS技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用將對(duì)中學(xué)地理的師生及教學(xué)產(chǎn)生重要的積極意義。希望本文能為地理教學(xué)模式創(chuàng)新提供新的思路，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：GIS;RS;地理;教學(xué)方案

中圖分類號(hào)：K90-0? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：1673-7164（2021）39-0110-03

GIS技術(shù)和RS技術(shù)自20世紀(jì)60年代產(chǎn)生以來，在西方的一些國家發(fā)展比較迅速，美國實(shí)施“Mapping Our City”計(jì)劃之后，為了使GIS技術(shù)得到更加廣泛的普及、被更多的人了解，美國眾多協(xié)會(huì)及公司等聯(lián)合起來推出了“GIS日”，加拿大成立了地球空間信息科學(xué)國家中心，日本組建了一個(gè)名為“數(shù)字化道路地圖”的協(xié)會(huì)，西班牙也成立了地理信息系統(tǒng)協(xié)會(huì)。國外許多國家的GIS和RS技術(shù)都發(fā)展快速，兩項(xiàng)技術(shù)在美國的中小學(xué)地理教學(xué)中普及程度比較高，學(xué)生們可以通過互聯(lián)網(wǎng)獲取一些地理數(shù)據(jù)，利用相關(guān)軟件對(duì)所生活的社區(qū)進(jìn)行環(huán)境分析并得出結(jié)論。GIS和RS技術(shù)作為有效的教學(xué)手段，逐漸融入地理教學(xué)中，為GIS和RS技術(shù)教育的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)[1]。

我國GIS和RS技術(shù)是從20世紀(jì)90年代開始迅速發(fā)展的，21世紀(jì)初期開始被廣泛地應(yīng)用。20世紀(jì)，由于我國的GIS和RS技術(shù)教育還沒有得到普及，在中學(xué)地理教學(xué)中的使用很少，2000年以后，我國GIS和RS技術(shù)才剛剛起步，處于探索階段。2002年，我國北京、南京、上海等多個(gè)城市加入了“K-12計(jì)劃”，并且和ESRI公司合作開辦了“中學(xué)現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)教學(xué)示范基地”，這極大地促進(jìn)了我國中學(xué)生對(duì)GIS和RS技術(shù)的認(rèn)識(shí)與學(xué)習(xí)[2]。2011年之后，隨著科學(xué)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，我國GIS和RS技術(shù)進(jìn)入了快速發(fā)展的階段，在農(nóng)業(yè)、國土、規(guī)劃等許多方面的應(yīng)用越來越廣泛，這兩項(xiàng)技術(shù)在實(shí)際的地理教學(xué)中的可行性也越來越高，但和其他的發(fā)達(dá)國家的普及程度相比還存在著一定的差距[3]。因此，在中學(xué)地理教學(xué)新課程改革的趨勢(shì)下，很有必要分析GIS和RS技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用。

中學(xué)地理教材中，不同的章節(jié)，內(nèi)容不同，其教學(xué)方法及難度也不盡相同。因此存在一些學(xué)生比較容易理解的“簡(jiǎn)單課”，這些課程在一定程度上靠學(xué)生自己的理解能力就能夠掌握，只需利用較少的時(shí)間便可充分學(xué)習(xí)，空余時(shí)間為地理方法學(xué)習(xí)、提高地理學(xué)習(xí)能力提供了有利的條件[4]。將傳統(tǒng)的地理教學(xué)模式與GIS、RS技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)中，形成一種新的教學(xué)方式[5]。本文的研究目的就是探究GIS和RS技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)的優(yōu)勢(shì)及可行性，通過將GIS和RS技術(shù)以教學(xué)手段應(yīng)用于中學(xué)地理課堂中，為教學(xué)模式提供新的思路，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。

一、GIS和RS技術(shù)在地理教學(xué)中的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)階段中學(xué)地理教學(xué)中主要是利用文字描述、圖片展示等方式來展示地物的形態(tài)，很少全方位呈現(xiàn)地物的動(dòng)態(tài)變化，地理教材和紙質(zhì)地圖冊(cè)具有一定的滯后性，一些地物的變化無法展示出來。通過遙感衛(wèi)星數(shù)據(jù)的快速更新、獲得信息范圍廣等特性，能夠?qū)⒌匚锏淖兓靡哉宫F(xiàn)。因此，地理課堂中，引入遙感圖像進(jìn)行教學(xué)是學(xué)生獲得知識(shí)的重要方式之一。

傳統(tǒng)的地理教學(xué)活動(dòng)主要以教材、教師、板書為主，所表現(xiàn)出來的都是二維圖像，不利于培養(yǎng)學(xué)生對(duì)三維空間的想象能力和思維方式。目前市面上的一些軟件都可以完整地展示出三維空間的地表形態(tài)，能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升地理教學(xué)效果?，F(xiàn)已有許多學(xué)者對(duì)遙感技術(shù)和GIS技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用做了深入研究，但是遙感影像在教學(xué)應(yīng)用的廣泛性還有一定的上升空間，所以將遙感和GIS技術(shù)運(yùn)用于地理教學(xué)中有很大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。

地理信息系統(tǒng)（英文全稱Geographic Information System，簡(jiǎn)稱GIS）是3S技術(shù)的核心，因?yàn)榈乩硇畔⑾到y(tǒng)功能的強(qiáng)大，所以在中學(xué)地理教學(xué)中運(yùn)用相關(guān)技術(shù)，不僅能夠讓學(xué)生更直觀地感受到地理知識(shí)，還可以加強(qiáng)學(xué)生對(duì)空間的感知能力，有利于學(xué)生形成良好的地理信息意識(shí)。遙感技術(shù)（英文全稱Remote Sensing，簡(jiǎn)稱RS）是20世紀(jì)60年代興起的一種探測(cè)技術(shù)，是通過對(duì)地物信息數(shù)據(jù)進(jìn)行收集和處理，產(chǎn)生影響來探測(cè)地面上的事物的一項(xiàng)綜合技術(shù)。具備探測(cè)范圍大、快速成像、信息量大等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、地質(zhì)考察、氣象監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。利用遙感數(shù)據(jù)和遙感影像，能夠直觀、形象地顯示地理現(xiàn)象及其變化規(guī)律，可以很好地作為中學(xué)地理的教學(xué)手段，在很大程度上豐富授課的形式，提高課堂效率，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生興趣和引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)有一定的積極作用。

二、研究方法

（一）文獻(xiàn)研究法

本研究通過閱讀和查閱大量的文獻(xiàn)資料，比如利用學(xué)校圖書館查看期刊、論文、相關(guān)書籍等，了解當(dāng)前的研究現(xiàn)狀、中學(xué)地理教學(xué)的趨勢(shì)和方向以及相關(guān)方法的應(yīng)用，對(duì)所搜集到的資料進(jìn)行分析和總結(jié)，為論文提供理論依據(jù)。

（二）內(nèi)容分析法

在對(duì)文獻(xiàn)閱讀的基礎(chǔ)上，本文針對(duì)中學(xué)地理教材中的相關(guān)內(nèi)容，結(jié)合GIS技術(shù)和RS技術(shù)的應(yīng)用，設(shè)計(jì)了相關(guān)教學(xué)案例，對(duì)論文的可行性進(jìn)行相關(guān)論證。

（三）數(shù)理統(tǒng)計(jì)法

使用地圖制作專用軟件ArcMap和Excel對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)資料進(jìn)行收集整理，完成對(duì)數(shù)據(jù)的相關(guān)數(shù)理統(tǒng)計(jì)運(yùn)算和專題地圖制作。

三、GIS和RS技術(shù)在地理教學(xué)中的可行性

將GIS和RS應(yīng)用于中學(xué)地理，能夠充分地發(fā)揮它們的優(yōu)勢(shì)功能，提高學(xué)生的地理學(xué)科核心素養(yǎng)。在理論上，本文從計(jì)算機(jī)的普及和互聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)兩個(gè)方面分析將GIS和RS應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)過程的可行性。

（一）計(jì)算機(jī)的普及提供可能

隨著現(xiàn)代信息化技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)的性價(jià)比有大幅度提高，我國各個(gè)中學(xué)進(jìn)行了計(jì)算機(jī)的普及，基本上所有中學(xué)都設(shè)置有計(jì)算機(jī)室，并且條件比較優(yōu)越的部分中學(xué)還設(shè)立了專門的地理教室。在這樣的條件背景下，許多學(xué)生都能夠熟練地使用電腦，使GIS和RS技術(shù)運(yùn)用在地理教學(xué)中成為可能。這兩項(xiàng)技術(shù)產(chǎn)生至今，已經(jīng)有許多成熟的產(chǎn)品進(jìn)入人們的日常生活中，如全球定位系統(tǒng)、百度地圖等。國外也開發(fā)出許多比較穩(wěn)定的軟件，如ArcGIS、MATLAB等，這些軟件均適用于地理教學(xué)過程，這些軟件的開發(fā)也為GIS技術(shù)和RS技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用提供了一定的可能性。

（二）互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展提供數(shù)據(jù)

陳述彭院士認(rèn)為，地理學(xué)的第三代語言是地理信息系統(tǒng)（GIS）。由此說明了地理信息系統(tǒng)是時(shí)代發(fā)展的需要，而地理空間數(shù)據(jù)是GIS的重要因素，沒有地理數(shù)據(jù)作為支撐就沒有地理信息技術(shù)，但是地理數(shù)據(jù)的采集、整理和篩選又是一個(gè)復(fù)雜的過程。恰好快速發(fā)展的互聯(lián)網(wǎng)可以有效地解決這一問題，教師只需要掌握基本的電腦操作，就可以通過相關(guān)軟件（如Google Earth）快速地進(jìn)行地理數(shù)據(jù)的獲取、存儲(chǔ)等，從而有效利用地理信息系統(tǒng)來進(jìn)行中學(xué)地理教學(xué)。

四、GIS和RS技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的意義

（一）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣

中學(xué)地理課程中所涉及的地球表層事物是比較復(fù)雜的，各種地理現(xiàn)象之間也有著千絲萬縷的聯(lián)系。比如大氣運(yùn)動(dòng)、城市化等知識(shí)點(diǎn)對(duì)于學(xué)生的空間思維能力要求較高。但對(duì)中學(xué)生而言，所接觸到的地理現(xiàn)象極其有限，對(duì)這些地理相關(guān)知識(shí)并不了解，會(huì)導(dǎo)致地理課堂枯燥乏味，從而影響教學(xué)效果。GIS技術(shù)應(yīng)用中Google Earth的3D模擬查詢到全球的各個(gè)地區(qū)高分辨率遙感影像，實(shí)現(xiàn)“足不出戶而知天下”，對(duì)提高學(xué)生的思維和興趣有比較好的效果;遙感技術(shù)可以讓學(xué)生從太空等不同的角度對(duì)地球表層現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀測(cè)，制作各個(gè)地區(qū)的遙感影像，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。將兩項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在地理教學(xué)活動(dòng)中，通過計(jì)算機(jī)等相關(guān)手段來展示地理事物，可以開闊學(xué)生的視野、強(qiáng)化學(xué)生的想象能力，使學(xué)生形成具有科學(xué)性的思維方式，讓學(xué)生更好地理解地理知識(shí)，學(xué)以致用。

（二）有助于培養(yǎng)學(xué)生的能力

GIS和RS技術(shù)融入地理教學(xué)過程中，符合新課程改革的要求?，F(xiàn)在的社會(huì)對(duì)人才的要求也有所提升，要求人才具有信息化的思維方式，GIS和RS技術(shù)與教學(xué)相結(jié)合，可培養(yǎng)出更易掌握現(xiàn)代信息化的學(xué)生，有助于學(xué)生能力和核心素養(yǎng)的提高。

（三）培養(yǎng)學(xué)生個(gè)性化發(fā)展

GIS和RS技術(shù)和地理教學(xué)方法相結(jié)合后，把傳統(tǒng)注重知識(shí)學(xué)習(xí)的方式轉(zhuǎn)變成注重學(xué)生實(shí)踐能力的方式，使用GIS技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集與分析，可以有效地解決地理教學(xué)中的問題。如發(fā)生洪澇災(zāi)害時(shí)，利用遙感技術(shù)以及全球定位系統(tǒng)確定出現(xiàn)災(zāi)害的具體受災(zāi)位置和流域的匯水面積等因素，推斷區(qū)域的流量情況，解決群眾轉(zhuǎn)移等一系列問題，學(xué)生也可以根據(jù)自己的興趣愛好靈活地轉(zhuǎn)變學(xué)習(xí)模式，從而更加獨(dú)立自主地解決現(xiàn)實(shí)問題，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展。

（四）轉(zhuǎn)變地理教學(xué)模式

《基礎(chǔ)教育課程改革綱要》明確提出，需要加大地理信息技術(shù)推廣力度，將其運(yùn)用于教學(xué)實(shí)踐可整合并拓展教學(xué)資源，極大地豐富教學(xué)內(nèi)容，優(yōu)化教學(xué)手段和教學(xué)模式?，F(xiàn)如今信息的更新速度加快，普通的紙質(zhì)地圖冊(cè)基本被電子地圖取而代之，在信息化的時(shí)代中，中學(xué)地理教學(xué)模式亟須轉(zhuǎn)變。利用地理信息軟件可以加強(qiáng)老師和學(xué)生之間的互動(dòng)，使學(xué)生成為主體，參與教學(xué)方式的轉(zhuǎn)變。除此之外，GIS技術(shù)可以將教學(xué)從二維平面轉(zhuǎn)向三維空間，進(jìn)一步解決一些教學(xué)上的難題，如基于Google Earth的“WWWH”教學(xué)模式在區(qū)域地理中的應(yīng)用。

（五）提高教師技術(shù)能力

對(duì)教師來說，在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)日益普及的社會(huì)背景下，教學(xué)的內(nèi)容、方式、方法都在變化，傳統(tǒng)的教學(xué)形式已經(jīng)逐漸不能滿足目前的教學(xué)狀況，這就要求教師具有嫻熟的教學(xué)技能。GIS技術(shù)和RS技術(shù)是現(xiàn)在地理技術(shù)的前沿，也是順應(yīng)時(shí)代的發(fā)展趨勢(shì)，它們的合理運(yùn)用可以很好地解決教學(xué)中的一些難點(diǎn)和重點(diǎn)。自20世紀(jì)90年代以來，我國高校地理專業(yè)基本都開設(shè)了“地理信息系統(tǒng)”“遙感導(dǎo)論”等地理信息技術(shù)相關(guān)的課程，學(xué)生通過這些課程具備了一定的專業(yè)能力，再進(jìn)入中學(xué)地理教學(xué)崗位就提高了中學(xué)地理教師的地理信息技能。

五、結(jié)論

本文以GIS技術(shù)和RS技術(shù)目前在國內(nèi)外的研究趨勢(shì)為研究背景，首先，將現(xiàn)代地理教學(xué)現(xiàn)狀和傳統(tǒng)地理教學(xué)方式進(jìn)行比較，闡述了GIS和RS技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)的優(yōu)勢(shì);其次，從計(jì)算機(jī)的普及和互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)支持兩個(gè)方面，對(duì)GIS和RS應(yīng)用于地理教學(xué)的可行性進(jìn)行了分析;再次，分析了將GIS和RS技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)中的意義，得出GIS和RS技術(shù)在地理教學(xué)中的應(yīng)用將對(duì)中學(xué)地理師生和教學(xué)都產(chǎn)生重要的積極意義：可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，促進(jìn)學(xué)生的能力和核心素養(yǎng)提高，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，提高教師教學(xué)技術(shù)能力，促進(jìn)現(xiàn)代化地理課堂教學(xué)模式的轉(zhuǎn)變。

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（薦搞人：文彥君，寶雞文理學(xué)院副教授）

（責(zé)任編輯：淳潔）