高禮安

上世紀(jì)末以來，隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，全球定位系統(tǒng)、地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）的廣泛應(yīng)用，以及數(shù)字地球、智慧城市概念的建立，為地理學(xué)科的發(fā)展提供了廣闊的發(fā)展空間。地理信息系統(tǒng)（GIS）是一種以采集、存儲、管理、分析和描述地球表面與地理分布有關(guān)數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)以地理空間數(shù)據(jù)庫（Geospatial Database）為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)技術(shù)支持下，采用地理模型分析方法適時提供多種空間的和動態(tài)的地理信息。

目前，地理信息技術(shù)已經(jīng)在全球變化與監(jiān)測、環(huán)境保護(hù)及評估、軍事、資源管理、城市規(guī)劃、土地管理、農(nóng)作物估產(chǎn)、災(zāi)害預(yù)測、交通管理、礦產(chǎn)資源評價(jià)、文物保護(hù)、大數(shù)據(jù)分析等許多領(lǐng)域發(fā)揮著越來越重要的作用。在“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要中，共有9章明確對地理信息系統(tǒng)技術(shù)和應(yīng)用作出了指示和安排。31個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）、5個計(jì)劃單列市和新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)的“十四五”規(guī)劃，也均明確提及地理信息系統(tǒng)技術(shù)及相關(guān)應(yīng)用、工程等內(nèi)容。將地理信息系統(tǒng)引入中學(xué)地理教學(xué)是信息時代的要求。我國教育部于2003年頒布了《全日制高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》，把地理信息技術(shù)列為七大地理選修模塊課程之一，并明確強(qiáng)調(diào)：“地理信息技術(shù)在地理學(xué)習(xí)中的應(yīng)用應(yīng)充分考慮信息技術(shù)對地理教學(xué)的影響，營造有利于學(xué)生形成地理信息意識和能力的教學(xué)環(huán)境。”地理信息系統(tǒng)技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用提高到了一個重要的地位。

一、數(shù)據(jù)來源與處理方法

本文通過檢索中國知網(wǎng)（CNKI）中2000年以來有關(guān)中學(xué)地理信息技術(shù)文獻(xiàn)，研究我國現(xiàn)階段中學(xué)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用于中學(xué)地理教育文獻(xiàn)的各年度發(fā)文數(shù)量、研究熱點(diǎn)，可以更好地了解我國中學(xué)現(xiàn)階段地理信息技術(shù)教育的現(xiàn)狀與研究熱點(diǎn)，促進(jìn)我國地理教育事業(yè)的發(fā)展及地理信息技術(shù)的普及。

在中國知網(wǎng)（CNKI）以“中學(xué)”“高中”“GIS”“地理信息”作為關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索，共檢索出497條中文文獻(xiàn)，再對這497條文獻(xiàn)進(jìn)行二次篩選，篩掉一些與研究主題和內(nèi)容無關(guān)的文獻(xiàn)，最終確定420條文獻(xiàn)作為本文的研究對象，檢索的時間為2021年5月7日。

知識圖譜可視化分析是從海量的科技文獻(xiàn)中挖掘有價(jià)值信息的一種方式，在不同領(lǐng)域內(nèi)使用較多的工具主要有BibExel、CiteSpace、CiteNetExplorer、HistCite、Gephi、VOSviewer、Pajek等。

本文運(yùn)用由荷蘭伊拉斯謨大學(xué)的van Eck N J和Waltman L 博士聯(lián)合開發(fā)的一款免費(fèi)的文獻(xiàn)計(jì)量分析軟件VOSviewer進(jìn)行分析，對我國中學(xué)階段的GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用情況進(jìn)行分析。將在知網(wǎng)中篩選的420條文獻(xiàn)以Refworks格式導(dǎo)出，繼而導(dǎo)入至VOSviewer 1.6.18中，對文獻(xiàn)作可視化分析。

二、結(jié)果分析

1.文獻(xiàn)時間分布特征

期刊文獻(xiàn)的時間分布情況在一定程度上可以反映該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究理論水平和發(fā)展速度。以收集的420條關(guān)于中學(xué)階段GIS教學(xué)研究文獻(xiàn)的發(fā)表年份分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。2000-2022年我國發(fā)表的關(guān)于地理信息系統(tǒng)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用方面的相關(guān)文獻(xiàn)共420篇，年度分布見圖1。

從2000年開始，我國中學(xué)GIS應(yīng)用于地理教學(xué)方面的文獻(xiàn)數(shù)量逐年上升，呈現(xiàn)波動式增長，2010年文獻(xiàn)發(fā)文數(shù)量較少，為7篇，2011年增加較多，為25篇，2015年文獻(xiàn)發(fā)表數(shù)量最多，達(dá)43篇，此后幾年發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量有所下降，但GIS應(yīng)用于地理教學(xué)方面的研究總體呈現(xiàn)增長趨勢（2022年沒有完全統(tǒng)計(jì)），表明從2003年頒布了《全日制高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗(yàn)）》以后，對GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教育的研究在逐年增加，表明中學(xué)地理教育工作者對GIS應(yīng)用于地理教學(xué)的重視程度不斷提高。

2.文獻(xiàn)來源作者單位分析

在本次分析的420篇文獻(xiàn)中，學(xué)術(shù)期刊214篇，碩士學(xué)術(shù)文獻(xiàn)197篇，博士學(xué)術(shù)文獻(xiàn)6篇，會議文獻(xiàn)3篇。在217學(xué)術(shù)期刊及會議文獻(xiàn)中，單位為中學(xué)的作者參與了127文獻(xiàn)寫作，單位為高校的參與了108篇文獻(xiàn)寫作，中學(xué)教育工作者、大學(xué)教育工作者都重視GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教育。

3.關(guān)鍵詞詞頻分析

關(guān)鍵詞可以直觀顯示文獻(xiàn)研究的核心內(nèi)容，基于關(guān)鍵詞出現(xiàn)的頻次和相互關(guān)系的共詞分析法，對于把握研究領(lǐng)域的重點(diǎn)話題具有重要意義。在進(jìn)行關(guān)鍵詞分析前，先對中英文同名詞進(jìn)行合并，比如“地理信息系統(tǒng)”“地理信息技術(shù)”“geographic information system”合并為“GIS”，“teaching modle”合并為“教學(xué)模式”，通過對關(guān)鍵詞的出現(xiàn)頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見表1），發(fā)現(xiàn)“GIS”“地理教學(xué)”“中學(xué)地理教學(xué)”“中學(xué)地理”“高中地理”“高中地理教學(xué)”均屬于高頻率的關(guān)鍵詞，表明現(xiàn)今中學(xué)地理教育注重地理信息系統(tǒng)技術(shù)手段的介入。通過VOSiewer對知網(wǎng)中篩選的420條文獻(xiàn)進(jìn)行可視化分析，繪制標(biāo)簽視圖，共有1022個關(guān)鍵詞，以每個關(guān)鍵詞出現(xiàn)5次為最低值，篩選得到49 個高頻關(guān)鍵詞，得到關(guān)鍵詞出現(xiàn)知識圖譜（圖2），圖2中關(guān)鍵詞的圓圈面積越大，代表關(guān)鍵詞頻次越高，是該領(lǐng)域的熱門話題;關(guān)鍵詞越在圖的中間，代表該關(guān)鍵詞的重要性越強(qiáng)，表明是該研究領(lǐng)域的重要概念。

4.GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教育熱點(diǎn)分析

通過VOSviewer進(jìn)行共詞聚類分析及對相關(guān)文獻(xiàn)內(nèi)容的分析，可以發(fā)現(xiàn)GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教育研究領(lǐng)域的兩大研究主題。

首先是GIS在地理教學(xué)中的輔助教學(xué)模式的研究，關(guān)鍵詞主要包括“教學(xué)案例設(shè)計(jì)”“教學(xué)案例”“輔助教學(xué)”等?，F(xiàn)階段地理信息技術(shù)已經(jīng)作為地理課堂教育的一種新技術(shù)手替代傳統(tǒng)的地理掛圖、地球儀、地貌模型等，GIS技術(shù)能幫助學(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。應(yīng)用GIS輔助教學(xué)，教師在授課時更加生動，學(xué)生有更直觀的了解，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的興趣，更容易記住所學(xué)的地理知識。

其次是GIS應(yīng)用于地理空間能力培養(yǎng)的研究，關(guān)鍵詞包括“新課標(biāo)”“地理空間推理能力”“地理核心能力素養(yǎng)”。地理是一門空間性較強(qiáng)的學(xué)科，地理空間能力的形成和發(fā)展對地理學(xué)習(xí)和地理問題解決具有重要意義。在中學(xué)地理的學(xué)習(xí)中，要求學(xué)生能夠掌握地理事物的空間分布特征、形成空間概念，從不同角度、不同層次地理事物的分布及其聯(lián)系進(jìn)行深入分析。GIS具有多方面培養(yǎng)地理空間能力的優(yōu)勢，GIS所展現(xiàn)的空間信息可視化，使學(xué)生對在地理空間中的各事物的分布、狀態(tài)有直觀的感受，能夠幫助學(xué)生揭示地理事物空間分布模式、地理事物空間關(guān)系和發(fā)展趨勢?，F(xiàn)階段的地理教師基本能根據(jù)新課標(biāo)要求，通過地理信息技術(shù)手段培養(yǎng)學(xué)生的地理空間推理能力、地理核心素養(yǎng)，讓學(xué)生從區(qū)域視角認(rèn)識、分析、理解地理環(huán)境，促進(jìn)其區(qū)域認(rèn)知素養(yǎng)的形成，而不僅僅是地理知識的灌輸。

第三，用于地理教學(xué)的GIS軟件包括google earth、ArcGIS、QGIS、ArcView、MapInfo、surfer等國外GIS軟件，涉及的國產(chǎn)地理信息軟件較少，檢索到兩篇文獻(xiàn)用的是北京三維遠(yuǎn)景科技有限公司開發(fā)的LocaSpaceViewer。地理信息數(shù)據(jù)主要來自天地圖、google。2005年，國產(chǎn)地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件已經(jīng)打破國外軟件一統(tǒng)天下的局面，在國內(nèi)應(yīng)用工程和服務(wù)市場的份額占到一半以上。至2015年，我國GIS軟件市場中，國內(nèi)品牌超圖軟件（SuperMap）超越國外品牌Esri，成為份額占比最大的品牌。2019年，我國市場占有率排名前四的GIS軟件品牌分別是超圖軟件（市場份額超過30%）、Esri、中地?cái)?shù)碼（MapGIS）、武大吉奧（GeoStar）。在國產(chǎn)GIS軟件高速發(fā)展的今天，中學(xué)地理應(yīng)用的GIS軟件仍然以國外GIS軟件為主，對我國GIS軟件的應(yīng)用、普及極為不利。

GIS技術(shù)在地理教學(xué)中的運(yùn)用已經(jīng)被提升到相當(dāng)高的地位，無論是必修，還是選修;無論是人教版，還是其他版本的教材，都明確展示了地理信息技術(shù)的知識。我國GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)力度逐年加大，應(yīng)用GIS進(jìn)行地理課堂輔助教學(xué)，提高學(xué)生的視野，增強(qiáng)了教師課堂魅力，使學(xué)生在輕松愉快的課堂氛圍中掌握了地理知識。

地理信息系統(tǒng)最早起源于北美，國外GIS基礎(chǔ)教育進(jìn)展非常迅速。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GIS基礎(chǔ)教育。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)。雖然我國GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)的研究逐年在增加，但總體還在起步階段，GIS應(yīng)用的普及度及利用深度還不夠，現(xiàn)階段GIS應(yīng)用于中學(xué)地理教育研究主要是用于輔助教學(xué)和地理空間能力培養(yǎng)兩方面。

使用教學(xué)的地理信息軟件主要是國外的GIS軟件，為了保證地理信息的安全及普及國產(chǎn)GIS軟件，各大國產(chǎn)地理信息軟件廠商應(yīng)該授權(quán)我國各中學(xué)、大學(xué)免費(fèi)試用教育版GIS軟件，并編寫適合我國國情與學(xué)生特點(diǎn)的GIS教程，提供配套練習(xí)，建設(shè)相關(guān)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，提供中學(xué)地理教學(xué)素材，建設(shè)教學(xué)數(shù)據(jù)庫，讓國產(chǎn)GIS軟件逐步在大中學(xué)地理教學(xué)中普及，因此在教學(xué)中使用超圖軟件、中地?cái)?shù)碼、武大吉奧等國產(chǎn)GIS軟件或開源GIS軟件，如QGIS顯得非常必要。