南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院(210023) 王濤玲 湯國安 楊秀萍
中學(xué)GIS教育中存在的問題與解決途徑
南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院(210023) 王濤玲 湯國安 楊秀萍
國外中小學(xué)GIS教育方興未艾,而國內(nèi)的中學(xué)GIS教育歷經(jīng)近十年時(shí)間的教改,仍處于起步階段,中學(xué)GIS教育面臨諸多問題亟待解決。本文通過對目前國內(nèi)外中學(xué)地理GIS教育的現(xiàn)狀調(diào)研,分析了中學(xué)地理學(xué)習(xí)GIS的必要性,探討了國內(nèi)中學(xué)GIS教育在教學(xué)觀念、師資力量、資金設(shè)備、應(yīng)用層次等方面的問題,并提出了增加課程教學(xué)比例、依托高校資源優(yōu)勢、開展青年教師培訓(xùn)、深化教育教學(xué)內(nèi)涵等解決途徑,旨在為國內(nèi)中學(xué)GIS教育更快、更好的發(fā)展和普及提供參考。
中學(xué)地理;GIS教育;問題;解決途徑
地理信息系統(tǒng)(GIS)是在計(jì)算機(jī)硬、軟件系統(tǒng)支持下,對整個(gè)或部分地球表層(包括大氣層)的有關(guān)地理分布數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、儲(chǔ)存、管理、運(yùn)算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)[1]。GIS的出現(xiàn),給地理學(xué)的研究思路與技術(shù)方法帶來一場革命性的變化。在一定的意義上講,GIS已經(jīng)成為新一代的地理學(xué)語言。我國GIS理論與技術(shù),經(jīng)過近40年的發(fā)展,已處于廣泛應(yīng)用的發(fā)展階段。而我國中學(xué)GIS教育,仍處于剛剛起步階段。本文通過大量的調(diào)研,將逐一介紹國內(nèi)外中學(xué)GIS教育的現(xiàn)狀,深入分析GIS教育滲透中學(xué)地理的必要性,并重點(diǎn)歸納中學(xué)GIS教育存在的問題及相應(yīng)措施。
地理信息系統(tǒng)最早萌芽于北美,相比而言,國外GIS基礎(chǔ)教育進(jìn)展非常迅速。美國、日本、澳大利亞、加拿大、英國、德國等國,不但將其應(yīng)用在地理教學(xué)方面,幫助學(xué)生更好地認(rèn)識我們的地球、環(huán)境、歷史,甚至經(jīng)濟(jì)情況,使學(xué)生了解最新的前沿科技,認(rèn)識地理信息系統(tǒng)概念和技術(shù)、增強(qiáng)地學(xué)知識,提高計(jì)算機(jī)使用技能,還著重應(yīng)用于培養(yǎng)學(xué)生理性地、科學(xué)地分析和解決問題的能力。1994年,美國制定了“生活化的地理學(xué)”國家地理標(biāo)準(zhǔn),開始了對于GIS基礎(chǔ)教育的肯定。隨后便召開了首屆GIS在教育上應(yīng)用的會(huì)議,著手實(shí)施Mapping Our City計(jì)劃,該計(jì)劃試圖利用GIS技術(shù),使美國城市的中學(xué)生將地理課教學(xué)內(nèi)容與所在城市的社會(huì)、環(huán)境等問題聯(lián)系起來,引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注當(dāng)?shù)厣鐣?huì)熱點(diǎn)問題,借助GIS技術(shù)將這些問題可視化并尋找解決方案,最終達(dá)到在青少年中普及GIS知識,同時(shí)提高中學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的雙重目的。英國教育和職業(yè)部1996年8月頒布了新的《國家地理課程標(biāo)準(zhǔn)》,非常注重學(xué)生信息技術(shù)能力的培養(yǎng),要求學(xué)生使用信息技術(shù)獲取信息,輔助處理、分類和呈現(xiàn)數(shù)據(jù)。20世紀(jì)90年代初, 英國的地理信息協(xié)會(huì)的年會(huì)專刊中,已經(jīng)有文章從不同的方面討論將GIS引入學(xué)校教育。如今,英國中小學(xué)各個(gè)不同年級的地理課程中,都已開展不同程度的GIS教育。此外,美國ESRI公司推出的K-12計(jì)劃在美國中小學(xué)進(jìn)行GIS教育獲得巨大成功后,向世界許多國家,如:澳大利亞、加拿大、意大利、法國、日本等發(fā)達(dá)國家,以及中國、印度、非洲等發(fā)展中國家都推行了K-12計(jì)劃,幾十年來,影響深遠(yuǎn),改變了許多國家中學(xué)GIS教育落后的狀況,使GIS知識和文化在中學(xué)教育中得以推廣和普及??傮w上,歐美以及日本、澳大利亞等國十分關(guān)注GIS基礎(chǔ)教育,大至公司(ESRI公司等)、高校(奧地利Salzburg等)團(tuán)體,小至地理學(xué)者個(gè)人(Joseph Kerski[2])都致力于GIS教育,他們的學(xué)生們不僅對GIS軟件操作熟練,還能運(yùn)用GIS軟件結(jié)合實(shí)際問題做出分析和建議。
2003年4月,我國教育部修訂、頒布了《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》。在這之前,部分中學(xué)地理教材(如人教版高中地理選修第二冊、上海版高中地理)介紹了地理信息技術(shù)(GIS、RS、GPS)在國土整治中的應(yīng)用,并在2004年全國高考《文科綜合能力測試》試題中,設(shè)計(jì)了城市交通圖層與城市人口分布圖層疊加、不同年度城市土地利用圖層分析的選擇判斷,分值為8分[3]。新課程標(biāo)準(zhǔn)頒布后,全國各地掀起了開展GIS輔助教學(xué)和選修課的熱潮,中學(xué)地理GIS教育研究應(yīng)用的文章也多了很多。例如:2004年,廣州執(zhí)信中學(xué)王萬里的《GIS的發(fā)展與中學(xué)生地理信息素養(yǎng)的培養(yǎng)》、首都師大林培英的《中學(xué)地理信息技術(shù)教學(xué)》;2005年,天津師范大學(xué)李佩武的《GIS 技術(shù)及其在地理教學(xué)中的應(yīng)用分析》、廣東省佛山市南海區(qū)小塘初級中學(xué)陳夏詩的《借助GIS提高學(xué)生的地理學(xué)習(xí)能力》;2006年四川師范張燕的《GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)的功能淺析》、西北師大李曉云的《GIS技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用與思考》等等[4-9]。但是,在實(shí)際的地理教學(xué)中,利用GIS進(jìn)行輔助教學(xué)的情況很少,更談不上如何開發(fā)GIS技術(shù)的教育教學(xué)功能。
近幾年來,部分學(xué)校結(jié)合教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)大綱的要求,通過使用相關(guān)的GIS軟件,進(jìn)行了一些輔助教學(xué)的嘗試,同時(shí)也產(chǎn)生了一批有關(guān)GIS技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)設(shè)計(jì)的的文章雜志。例如,2006年張廣琴的《ArcMap在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用》一文,以普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(必修)地理(第二冊)第一單元第三節(jié)中的我國人口分布為實(shí)例,介紹了ArcMap在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用; 2009年石河子大學(xué)張建龍?jiān)凇禛IS在計(jì)算機(jī)輔助地里學(xué)中得應(yīng)用》一文中,以地形圖判讀教學(xué)、東亞季風(fēng)氣候成因教學(xué)以及農(nóng)業(yè)布局原則為例,介紹了 Arcview地理教學(xué)中的應(yīng)用;2010年陸慶花的《GIS在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用》一文,亦以普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(北師大版)必修三第一章第一節(jié)區(qū)域和區(qū)域差異中的中國三大自然區(qū)自然環(huán)境的差異內(nèi)容為例,具體介紹了MapInfo的強(qiáng)大功能等等[10-12]。
綜上,中學(xué)GIS教育還處于較低層次的教學(xué)實(shí)踐探討和教學(xué)方案設(shè)計(jì)階段,并沒有如美國、日本等發(fā)達(dá)國家一樣在中學(xué)地理教學(xué)中得到普及,更沒有通過深層次的開發(fā)GIS技術(shù)的教學(xué)功能,在校園中形成一種GIS的文化氛圍。此外,我國臺(tái)灣、香港地區(qū)的GIS基礎(chǔ)教育也走在大陸前面。
著名的地理信息系統(tǒng)專家陳述彭院士認(rèn)為:“定性描述是地理學(xué)的第一代語言,地圖是地理學(xué)的第二代語言,地理信息系統(tǒng)是地理學(xué)的第三代語言?!彪S著信息技術(shù)的發(fā)展,地理學(xué)的表達(dá)形式正朝著多元化、技術(shù)化的方向發(fā)展。在現(xiàn)代化社會(huì)背景下,地理教育的目標(biāo)、內(nèi)容、形式,以及GIS技術(shù)自身強(qiáng)大的功能和優(yōu)勢,決定了GIS技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的必要性:
1. 信息技術(shù)社會(huì)的要求
21世紀(jì)的社會(huì)正處于知識大爆炸的信息技術(shù)時(shí)代,地理信息的搜集、地理素養(yǎng)的培養(yǎng)也日益受到人們的關(guān)注。孫大文在《拓展地理教育的視野迎接地理教育的春天》一文中說到:“地理教育不應(yīng)單純追求地理知識的數(shù)量,而應(yīng)更重視各種地理信息的收集和篩選能力。然而這一能力的培養(yǎng)和訓(xùn)練,又和我們地理教學(xué)的計(jì)算機(jī)軟件建設(shè)密切相關(guān)?!盵13]GIS技術(shù)的迅速發(fā)展和應(yīng)用,正是迎合了現(xiàn)代信息技術(shù)社會(huì)背景下地理教學(xué)的要求。
2. 基礎(chǔ)課程改革的需要
2003年頒布的《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(實(shí)驗(yàn))》前言部分提到:“全面推進(jìn)素質(zhì)教育,要求從學(xué)生的全面發(fā)展和終身學(xué)習(xí)出發(fā),構(gòu)建體現(xiàn)現(xiàn)代教育理念、反映地理科學(xué)發(fā)展、適應(yīng)社會(huì)生產(chǎn)生活需要的高中地理課程?!盵14]地理學(xué)科的迅速發(fā)展和素質(zhì)教育的推進(jìn),對基礎(chǔ)課程的改革提出了新的挑戰(zhàn)。全面普及GIS教育,不僅可以有效地提高教師的教學(xué)能力和專業(yè)素養(yǎng),更重要的是有助于培養(yǎng)學(xué)生的信息意識和信息能力,達(dá)到基礎(chǔ)課程改革培養(yǎng)未來公民所必備的地理素養(yǎng)的首要目標(biāo)。
3. GIS技術(shù)自身強(qiáng)大功能和優(yōu)勢
GIS作為一個(gè)獨(dú)特的信息系統(tǒng),無論是在輔助教學(xué)功能上,還是在教學(xué)效果上,都有著極大的優(yōu)勢。GIS是一門技術(shù),有著自身強(qiáng)大的功能,如地理數(shù)據(jù)的可視化、地理數(shù)據(jù)的查詢、空間分析以及制圖等功能。在教學(xué)效果上,有助于提高學(xué)生的自主性,刺激學(xué)生多種感官,激發(fā)學(xué)生興趣,增強(qiáng)學(xué)生地理素養(yǎng),培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力等。GIS技術(shù)的滲透,為傳統(tǒng)的地理教學(xué)注入了新的血液,對地理教學(xué)的內(nèi)容、形式和手段產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。
自高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)頒布至今已有10年之久。一直以來,也不乏有地理教育者們積極研究如何將GIS教育更好的融入中學(xué)地理中來,關(guān)于中學(xué)GIS教育的理論成果也不在少數(shù),但是,因受到軟硬條件等各方面的因素限制,中學(xué)地理GIS教育仍處于起步階段,并存在著種種問題,嚴(yán)重制約了GIS技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用與普及。
1. 備受高考試題影響,課堂教學(xué)動(dòng)力不足
據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì),以全國高中地理考試大綱說明為例,《2007年高考全國統(tǒng)一考試地理考試大綱》第三部分區(qū)域可持續(xù)發(fā)展中,首次將地理信息技術(shù)的應(yīng)用部分納入了考試大綱。但是,對這部分內(nèi)容的考試要求,僅僅停留在一些簡單的含義、功能及應(yīng)用層次,試題形式多為簡單的選擇題,所占分值很低,其他自主命題省份的考試大綱(說明)也大多如此。多數(shù)地理教師對于GIS技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用,無奈抱著“高考考什么,學(xué)生學(xué)什么”的態(tài)度。而事實(shí)上也是如此,全國各省真正開展GIS教育的學(xué)校屈指可數(shù),很多教師抱怨,心有余而力不足,學(xué)生升學(xué)壓力很大。盡管地理信息系統(tǒng)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用有著必然的趨勢,課堂的教學(xué)內(nèi)容卻只能跟著高考指揮棒走。
2. 基本素材投入不夠,制約GIS教育實(shí)施
新世紀(jì)以來,我國中學(xué)的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有了很大的提升,尤其隨著信息技術(shù)的發(fā)展,中學(xué)建立計(jì)算機(jī)微機(jī)房已不是難事,但是要建立配套的地理信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室還頗具難度。一是,目前GIS技術(shù)軟件多為商業(yè)化軟件,不僅價(jià)格昂貴,而且系統(tǒng)龐大,不適宜用于中學(xué)教學(xué)。另一方面,缺少豐富有效、適用于基礎(chǔ)教育的免費(fèi)數(shù)據(jù)和教材。地理信息系統(tǒng)是以地理空間信息為支撐的,相應(yīng)的地理數(shù)據(jù)自然顯得尤為重要。但是,目前我國只有少數(shù)中學(xué)確立為GIS教育的基地,其他中學(xué)迫于軟硬條件的限制,很少能夠開展GIS教學(xué)。
3. 專業(yè)師資力量缺乏,知識講解無法到位
我國GIS技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)起步晚,許多地理教師平時(shí)忙于學(xué)科教學(xué)及學(xué)校各種瑣碎事務(wù),無意或無暇抽身于地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)理論知識和基本技能的學(xué)習(xí)與操練,自身GIS素養(yǎng)不專業(yè),GIS軟件操作不熟悉。稍懂皮毛的教師也只是為了迎合GIS技術(shù)發(fā)展趨勢,在參加賽課等活動(dòng)時(shí),運(yùn)用一些簡單的GIS軟件,設(shè)計(jì)教學(xué)案例輔助教學(xué),并不能夠廣泛掌握地理信息系統(tǒng)的專業(yè)知識,熟練操作相關(guān)軟件,更不用提如何將GIS技術(shù)與中學(xué)地理自然、人文、區(qū)域等教學(xué)內(nèi)容緊密聯(lián)系、互相滲透,形成一套完整的、系統(tǒng)的地理信息技術(shù)教學(xué)體系??傮w上,我國中學(xué)地理教師還難以勝任GIS的教學(xué)工作。
4. 技術(shù)應(yīng)用停留表層,未達(dá)到應(yīng)有教學(xué)效果
從我國中學(xué)地理GIS教育的現(xiàn)狀可以看出,目前,大部分中學(xué)GIS技術(shù)的應(yīng)用都還停留在利用一些著名的GIS平臺(tái)軟件,對地理數(shù)據(jù)的可視化、信息查詢、空間分析、制圖等進(jìn)行輔助教學(xué)的層次。雖然也有一些成效,如引發(fā)了一部分學(xué)生對地理學(xué)科的興趣,但始終未能很好的發(fā)揮地理信息技術(shù)應(yīng)用于地理教學(xué)應(yīng)有的教學(xué)效果。中學(xué)地理教育的使命是要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注全球問題和我國改革開放以及現(xiàn)代化建設(shè)中的重大地理問題,弘揚(yáng)科學(xué)精神和人文精神,培養(yǎng)創(chuàng)新意識和實(shí)踐能力等,GIS技術(shù)的引入,不應(yīng)該純粹的為使用而使用,走形式而不注重GIS技術(shù)背后對地理教育的強(qiáng)大推動(dòng)力。
我國中學(xué)地理教育者也看到了中學(xué)GIS教育存在的問題,并簡要提出了相應(yīng)意見、措施。作者在前人的基礎(chǔ)上,結(jié)合當(dāng)前的實(shí)際情況,總結(jié)了如何更好的推動(dòng)中學(xué)GIS教育發(fā)展的途徑。
1. 增加課程教學(xué)比例,全面推進(jìn)素質(zhì)教育
地理空間是地理學(xué)永恒的主題,地理信息系統(tǒng)與其它信息系統(tǒng)的獨(dú)特區(qū)別在于其數(shù)據(jù)的空間定位特征。在中學(xué)地理教學(xué)中融入GIS教學(xué),有利于推動(dòng)中學(xué)生地理素質(zhì)的培養(yǎng),而地理素質(zhì)教育是中學(xué)生全面素質(zhì)教育的組成部分之一。因此,地理教育者們應(yīng)該緊跟課程改革的步伐,滿足時(shí)代對素質(zhì)教育的要求,擺脫應(yīng)試教育的限制,適當(dāng)增加GIS課程的教學(xué)比例。青年教師更要在經(jīng)驗(yàn)豐富的老教師帶領(lǐng)下,積極開發(fā)適合本校學(xué)生層次,符合本校教學(xué)環(huán)境的GIS校本課程,為全面推進(jìn)素質(zhì)教育和普及GIS教育打下基礎(chǔ)。
2. 依托高校資源優(yōu)勢,科研反哺中學(xué)教學(xué)
我國中學(xué)GIS教育雖起步較晚,但許多高校GIS教育已逐成體系,并且在GIS理論和技術(shù)方面的科研成果頗豐。如筆者所在的南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院的GIS專業(yè)建設(shè)和科研成果都已相對成熟,附近的中學(xué)完全可以依托高校軟件、數(shù)據(jù)、師資等各方面資源,通過與高校共建實(shí)驗(yàn)室,聘請高校教師進(jìn)行講座等,反哺中學(xué)GIS教育的建設(shè)。高校也應(yīng)積極配合中學(xué)GIS教學(xué)建設(shè)的要求,努力提升自身專業(yè)建設(shè),以便更大范圍的輻射所在地區(qū)的中學(xué)GIS教育,同時(shí)也有利于各中學(xué)向高校輸送高素質(zhì)、能力強(qiáng)、 “上手”快的生源。
3. 開展青年教師培訓(xùn),提高教師專業(yè)技能
教師的自身素質(zhì)是制約利用GIS輔助教學(xué)的活躍因素[15]。只有教師的GIS專業(yè)素養(yǎng)提高,操作技能過硬,才能熟能生巧,將GIS技術(shù)與中學(xué)地理教學(xué)內(nèi)容更好地結(jié)合起來。要提高教師的專業(yè)技能,一方面要積極開展對在職教師的GIS培訓(xùn),具體的可以利用寒暑假時(shí)間,將各中學(xué)的地理教師集中起來,請高校專家進(jìn)行有針對的訓(xùn)練。另一方面,GIS技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)已成為必然趨勢,各高校在培養(yǎng)地理師范生時(shí),應(yīng)該未雨綢繆,對他們進(jìn)行將地理信息系統(tǒng)、遙感等專業(yè)與中學(xué)地理教學(xué)內(nèi)容相結(jié)合的專門訓(xùn)練,將GIS技術(shù)知識作為高校學(xué)習(xí)的重要內(nèi)容之一。
4. 深化教育教學(xué)內(nèi)涵,重視學(xué)生創(chuàng)新意識
GIS技術(shù)強(qiáng)大的軟件功能,為教師教學(xué)案例設(shè)計(jì)帶來了極大地便利,打破了傳統(tǒng)的教學(xué)模式,對教師教學(xué)手段、教學(xué)形式也有很大的影響。然而,GIS技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)地理教育,應(yīng)更多的著眼于學(xué)生,以培養(yǎng)學(xué)生的空間思維、地理素養(yǎng)為主要目的。充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)性和學(xué)生的主體地位,深化GIS技術(shù)教學(xué)內(nèi)涵,調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性,啟發(fā)學(xué)生主動(dòng)思考的意識,發(fā)展學(xué)生的空間智能,鍛煉學(xué)生獨(dú)立解決問題的能力,并在運(yùn)用GIS技術(shù)解決實(shí)際問題的過程中,重視學(xué)生創(chuàng)新意識的培養(yǎng)。從而發(fā)揮出地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于教育教學(xué)的強(qiáng)大功能,使地理信息技術(shù)脫離僅僅用于輔助教學(xué)的低層次應(yīng)用。
當(dāng)代GIS的發(fā)展已經(jīng)逐步面向大眾,成為“尋常百姓”可以共享的技術(shù)。GIS技術(shù)應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)是未來地理教育必然的趨勢,地理教育者應(yīng)該深刻認(rèn)識到GIS技術(shù)強(qiáng)大的功能,勇于克服各種困難,大膽探索,積極地將GIS技術(shù)引入中學(xué)地理教學(xué)中,讓GIS技術(shù)成為改革傳統(tǒng)課程教學(xué)模式、教學(xué)手段的有力工具,成為培養(yǎng)學(xué)生地理素養(yǎng)、空間思維的現(xiàn)代化技術(shù)載體。
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(責(zé)任編校:楊靜)
①根據(jù)等溫線判定,該地在__半球。
②A、B兩地處在陸地上的是__,處在海洋上的是__。
③如果圖上的三條等溫線是受地形影響而形成彎曲的,
那么A、B所處的地形類型不同A為____,B為____說明判斷根據(jù):____________ 。
(責(zé)任編校:楊靜)