李西磊

（重慶市木洞中學校，重慶 400000）

一、現(xiàn)代地理信息技術（GIS）概況

1963年加拿大測量學家R.F.Tomlinson 首先提出GIS 這一術語，并建成世界上第一個地理信息系統(tǒng)用于自然資源的管理和規(guī)劃。之后隨著計算機技術的發(fā)展，GIS 迅速發(fā)展，逐步成為國土資源、農(nóng)業(yè)、氣象、環(huán)境和城市規(guī)劃等領域的常備工作系統(tǒng)。我國GIS 起源于1980年，經(jīng)過十多年的發(fā)展，在1996年以后進入產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)階段，國內不少IT 企業(yè)都制造出優(yōu)秀的GIS 應用軟件。

目前GIS的發(fā)展有兩大趨勢：（一）與計算機及遙感技術結合，提供數(shù)據(jù)的采集、儲存、檢查、操作與分析。組合式GIS 技術的發(fā)展還使之與其他計算機信息系統(tǒng)集成，跨語言使用，提供無限擴展的數(shù)據(jù)系統(tǒng)；（二）最新的GIS 技術已經(jīng)發(fā)展到對地理空間信息進行可視化的動態(tài)分析，在三維圖形中對信息進行交互操作，并結合網(wǎng)絡、多媒體和立體視覺給人創(chuàng)造一個虛擬的數(shù)字地球和數(shù)字城市。來自地理環(huán)境的信息大部分與位置和空間分布有關，所以GIS 應用非常廣泛。GIS的廣泛應用創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益?，F(xiàn)代地理信息技術正深刻改變著人們的生活和工作，同時也沖擊著傳統(tǒng)的思維方式和教育觀念。

二、在地理教學中引入GIS的必要性

（一）地理教學課程標準的要求。

在國家頒布的《地理課程標準》的第三部分“內容標準”的地圖部分，第五個標準是要求學生要“知道電子地圖、遙感圖像等在生產(chǎn)、生活中的用途” 新的地理課程標準正是以長遠和發(fā)展的眼光看到了GIS 在中學地理教育的重要性，所以才在標準中提出了對GIS的教學要求。

（二）GIS 學科的發(fā)展為地理教學注入了新鮮的血液

著名的地圖與信息系統(tǒng)專家陳述彭院士認為：定性描述是地理學的第一代語言!地圖是地理學的第二代語言!地理信息系統(tǒng)是地理學的第三代語言。地理教學經(jīng)歷了多年的徘徊，學科基本建設幾近停頓，地球儀加地圖的教學手段陪伴著老師們走到了今天。很多方面已不能適應現(xiàn)代地理教學的需要。

GIS的出現(xiàn)為地理學的發(fā)展提供了契機，為地理教學注人了新鮮的“血液”。地理學是一門理論聯(lián)系實際的應用學科，進行地理教學應重視地理理論的教學，同時要搞好地理技能的教學。GIS 一方面不僅能夠采集、編輯、綜合處理地理數(shù)據(jù)，具有很強的地圖的存儲、管理和創(chuàng)建功能，以及較強的空間反映功能，為地理教學提供了現(xiàn)代化的教學手段；另一方面GIS 應用于地理教學并不是單純的介紹GIS 知識，而是讓學生應用GIS的知識和工具，對大量復雜的地理信息，通過計算機網(wǎng)絡系統(tǒng)自行學習探討地理知識。

（三）地理教育滲透GIS的必要性

今天，推廣GIS的基礎教育任務，責無旁貸地要由地理教育擔負起來，這就要求地理教育從基礎知識的角度進行重新審視、整合，把最前沿的GIS 知識滲透到教材之中，要求地理教師緊跟時代發(fā)展的步伐，樹立新的教學理念，傳授GIS的基礎知識和基本技能，提高學生的地理信息素養(yǎng)，使他們能用GIS 手段解決信息時代的基本問題。地理課程改革中把培養(yǎng)未來公民所必備的地理素養(yǎng)作為首要目標，強調信息技術在地理學習中的應用，只有把GIS 納入教學系統(tǒng)，地理教育才能適應知識經(jīng)濟和信息時代的要求。但是，目前GIS 在地理教學中的推廣非常緩慢，面臨的困難很多。只有教師轉變觀念，積極適應信息時代的要求，主動學習，選擇有效的方法和途徑，GIS 教育就一定能受到學生的普遍歡迎，產(chǎn)生良好的效果。

（四）GIS 工具軟件為地理教學提供了現(xiàn)代化的教學手段

1.地理教學內容的特點。

（1）信息量大、綜合性強。

地理學研究涉及到廣泛的知識。在地理學科的教學過程中，也涉及到大量的地理信息，在處理、分析的過程中，僅依靠傳統(tǒng)的抄錄、整理的辦法對某些地理現(xiàn)象不能更完滿、更充實的評價，使研究的進行與研究成果受到種種限制。信息時代的到來，為地理教學帶來了大量的各種各樣的信息與資料，面對如此充實的地理信息，傳統(tǒng)的處理信息方法無法適應。GIS 技術為改變落后的地理教學方法提供了契機，為地理學科更加方便、快速、準確地進行教學提供了處理“地理信息”的重要工具。

（2）直觀性強。

地理學的研究對象是地球表層上的各種信息，具有客觀性。地理教學則是將這些客觀性的信息傳授給學生的過程。根據(jù)這一特點就要求地理教學通過一定的手段將地球表層的信息盡可能的以生動形象直觀的方式表達出來。讓學生確實掌握信息的正確性。

（3）變化復雜、時間概念強。

地球表層的信息具有時間性的特點。隨著時間的不斷的發(fā)展，信息也發(fā)生一定的變化，而且變化有快有慢、有大有小，變化復雜。針對這一特點。就要求地理教學的手段表達能力強，運用靈活。而現(xiàn)有的教學手段主要借助于傳統(tǒng)的紙質地圖，表達能力差，即使有條件的學校借助于現(xiàn)代化的教學手段，也只能顯示某一特定的過程，畫面不能實現(xiàn)分段、選擇、修改、縮放、分割，而且一般不能做多次的重復。速度也是固定的。所以在表現(xiàn)地理教學內容時表達力和靈活性還是較差，顯得乏力。

2.GIS 工具軟件的強大功能。

（1）地理數(shù)據(jù)的可視化。

GIS 首要的基本功能是將地理事物和現(xiàn)象的空間分布在地圖上最直觀地反映出來，即地理數(shù)據(jù)可視化。而且，GIS 與Internet、多媒體、虛擬現(xiàn)實技術相結合日趨完善。這使得GIS 對空間數(shù)據(jù)的表現(xiàn)力日益強大，將其引入地理課堂也能提高教學效果。

（2）地理數(shù)據(jù)的查詢。

GIS 采用層的概念。組織、管理空間數(shù)據(jù)與屬性數(shù)據(jù)。教師在地理課堂教學時?？赏ㄟ^點擊獲取某一區(qū)域其屬性信息，也可通過輸入某屬性條件而了解其空間分布。這就是GIS 特有的雙向地理查詢功能，它不僅可以進行基于關系表格的SQL 查詢。而且可以進行與地理對象的空間位置和空間關系有關的空間查詢。

（3）空間分析。

GIS 具有空間分析功能，如疊加分析、緩沖區(qū)分析、數(shù)值及統(tǒng)計計算等。教師通過課堂上的演示，讓學生對空間概念有直觀認識的同時，提高他們分析問題、解決問題的能力。充分認識到GIS 作為決策工具的作用。

（4）強大的地理制圖功能。

GIS 具有完備的制圖工具，老師可自己制作課堂所需的地圖或專題地圖。學習地理。先要學會看地圖，通過GIS制作的電子地圖。具有交互性、無級縮放、無縫、動態(tài)、多維化、信息豐富性、共享性等優(yōu)點，這是傳統(tǒng)的地理掛圖沒法比擬的。恰恰這一點也是對地理教學改革起到促進作用的最根本的一點。

GIS 技術是研究地理學的一種現(xiàn)代化技術工具。是綜合處理和分析地理數(shù)據(jù)的計算機應用系統(tǒng)。它是一種結構化的信息的載體。這種結構化使得各種各樣的信息，可以以不同的形式集合在一起，拓展了研究者與學習者的視角。為學科的研究、學習提供了一種新的方法、新的嘗試。

三、我國中學地理GIS的教育現(xiàn)狀及對策

（一）GIS 在地理教學中的應用現(xiàn)狀

1.教師們的GIS 水平問題。

八成的教師認為在中學地理教育中，應引進GIS 內容。但對GIS 相關知識沒有充分了解?，F(xiàn)代中學地理教師的六成已經(jīng)達到了可以教GIS的水準。可以掌握GIS 知識作為地理課教學工具的教師有二成，對于GIS 沒有任何了解的教師占不到一成。

2.學校的GIS 教育設施問題。

現(xiàn)代中學GIS教育還沒有達到普及的最重要原因是硬件、軟件等GIS環(huán)境的不開放。教師對GIS 知識的缺乏，地理課堂時間的不足和地理教學內容的問題。很大一部分的教師認為GIS 教育還未普及，其原因是硬件、軟件等GIS 環(huán)境的不開放。

3.GIS 教學出現(xiàn)的一些問題。

比如：教學方法的不合理性，學生的興趣不高，教師對GIS 知識的缺乏，地理課堂時間的不足，地理教學內容的問題，等等。

（二）對策

第一，提高教師們的GIS 技術素養(yǎng)。

第二，加大基礎設施建設，開放GIS 軟件的運行環(huán)境。

第三，合理教學內容，在地理教學中進行GIS 教育。

1.在課堂教學中滲透GIS 教育。

GIS的發(fā)展使地理制圖手段發(fā)生了根本的變革，過去通過素描繪制的景觀圖和通過等高線分層設色繪制的地形圖已經(jīng)逐漸被遙感衛(wèi)星圖片所取代，這些圖片經(jīng)過技術處理呈現(xiàn)的真彩色便于判讀。在初中地理新教材中已經(jīng)多處應用到這些圖片，教師在講述相關知識時可以結合教學內容介紹給學生。重點教會學生根據(jù)圖片的形態(tài)、色彩和標志性建筑判斷地表景觀和地形起伏。例如：講解西南地區(qū)的地形時，運用遙感圖片，首先根據(jù)色彩判斷雪峰和地表植被，然后觀察山脈走向，判斷山嶺、山脊、山谷、鞍部等基本地形單元。其次，在課堂教學中教師可以利用GIS 來輔助教學，在國家基礎地理信息系統(tǒng)網(wǎng)上，可以隨時調用各區(qū)域的地圖并可以任意縮放，查閱各種地理事物的數(shù)據(jù)。該網(wǎng)站還有三峽、雅魯藏布江大峽谷等地區(qū)的虛擬三維動態(tài)景觀，教師可以充分利用這些網(wǎng)絡資源，為學生展示豐富多彩的地理畫面。

GIS 輔助教學不但使地理課堂的信息容量增加，而且使學生對地理事物的空間關系認識得更加直觀、具體。另外，教師可以結合教學內容穿插一些GIS的有趣故事和GIS的最新應用來調動學生的興趣。

2.在地理活動課程中培養(yǎng)學生的GIS 應用能力。

在地理活動課程中，教師可以有計劃、有步驟地培養(yǎng)學生的GIS應用能力。目前北京、上海、廣州、深圳等發(fā)達城市都已經(jīng)建立復雜的城市信息系統(tǒng)，可以讓學生上網(wǎng)瀏覽這些城市的電子地圖，通過GIS的任意縮放、漫游、查詢等功能研究各相關城市的氣候、水文、交通、建筑、旅游等問題。通過GIS 還可以獲得各地區(qū)地形、土壤、氣候、植被、土地利用等的信息，再通過某些GIS 軟件進行動態(tài)分析，了解人類生產(chǎn)活動對環(huán)境的影響，讓學生根據(jù)所學的知識制定可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。

3.在研究性學習中激發(fā)學生的GIS 創(chuàng)新能力。

地理研究性學習要指導學生運用地圖來分析問題，繪制地圖來說明問題，所以在研究性學習中可以指導學生創(chuàng)造性地編制GIS。例如，學生選擇的研究性課題是“重慶市公廁的衛(wèi)生、布局及設計現(xiàn)狀調查”、“重慶市人行道交通安全的調查”等，在這些問題的研究過程中，首先指導學生利用GIS檢索相關知識，查詢地理信息，再通過調查、訪問分析存在的問題，然后經(jīng)過集體討論和深入研究提出解決問題的途徑。最后指導學生把相關知識制作成簡易的電子地圖，如“重慶市公廁布局示意圖”等。這樣，在地理研究性學習的過程中，學生不僅掌握了GIS的檢索功能、編程功能，而且創(chuàng)造性地學會了用GIS展示他們的研究成果，對于學生綜合素質和創(chuàng)新能力的發(fā)展有很大的作用。

四、結語

由此可見，GIS 工具軟件的應用可以促進地理教學的發(fā)展，為中學地理教學提供現(xiàn)代化的教學手段。一方面使教學信息量大大增加，另一方面增強了地理教學的直觀性、生動性和靈活性。

GIS 軟件在中學地理教學中的應用，為我們展示了素質教育的前景。地理知識不再是死記硬背的內容，而是生動的圖像和說明。在圖中直觀的數(shù)據(jù)分析代替了繁冗的數(shù)據(jù)解釋及板圖的難度，讓師生倍感獲取知識的快感。

但目前，由于GIS 本身和其他社會、經(jīng)濟方面還存在一些限制性的因素。造成目前在中學地理教學中的應用還不普及。相信隨著社會的發(fā)展，GIS 軟件一定會受到廣大地理教師的“青睞”，這必將會使地理的教學邁上一個新的臺階。