支持中學(xué)地理研究性學(xué)習(xí)的電子教學(xué)地圖設(shè)計及應(yīng)用開發(fā)示例

[摘 要] 在中學(xué)地理新課程教學(xué)中，研究性學(xué)習(xí)被提到了一個前所未有的高度。在開展地理課程研究性學(xué)習(xí)過程中，例如地理觀測、考察、實(shí)驗、設(shè)計等實(shí)踐活動，都會涉及兩大問題，即對所獲取地理信息的分析、處理，或者應(yīng)用地圖以研究其空間分布特征和不同地理事象間的空間關(guān)系。然而，目前的地理研究性學(xué)習(xí)從外部條件來看還缺乏合適的信息化支持環(huán)境以幫助地理教師開展相關(guān)教學(xué)活動，這直接會影響到中學(xué)地理研究性學(xué)習(xí)開展的有效性。針對這一問題，本文從三方面提出一個支持中學(xué)地理研究性學(xué)習(xí)的信息化環(huán)境的設(shè)計模型，即電子教學(xué)地圖的設(shè)計思路、電子教學(xué)地圖的認(rèn)知模型和電子教學(xué)地圖的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，并在此基礎(chǔ)上以“氣溫日變化探究實(shí)驗”為內(nèi)容提供一個開發(fā)示例。

[關(guān)鍵詞] 電子教學(xué)地圖； 研究性學(xué)習(xí)； 地圖認(rèn)知

[中圖分類號] G434 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A

[作者簡介] 蘇小兵（1972—），男，浙江金華人。講師，博士，主要從事數(shù)字化實(shí)驗教學(xué)、數(shù)字校園和遠(yuǎn)程教育研究。E-mail：jhsxb@yahoo.com.cn。

一、引 言

2001年教育部印發(fā)了《普通高中“研究性學(xué)習(xí)”實(shí)施指南（試行）》（教基[2001]6號），其中將研究性學(xué)習(xí)定義為“研究性學(xué)習(xí)是指學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，從自然、社會和生活中選擇和確定專題進(jìn)行研究，并在研究過程中主動地獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題的學(xué)習(xí)活動?！痹谘芯啃詫W(xué)習(xí)過程中，學(xué)生圍繞特定“研究專題”，主動獲取知識、應(yīng)用知識、解決問題。因而，學(xué)生是信息加工的主體，是學(xué)習(xí)的中心，是意義的主動建構(gòu)者，不僅有助于學(xué)生理解課程內(nèi)容，而且也是培養(yǎng)創(chuàng)新精神和解決實(shí)際問題能力的重要途徑。地理作為一門與社會生活、生產(chǎn)緊密聯(lián)系的學(xué)科，在《全日制義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗稿）》中更是提出“要學(xué)習(xí)對生活有用的地理，學(xué)習(xí)對終身發(fā)展有用的地理。”并且指出要“改變地理學(xué)習(xí)方式。要根據(jù)學(xué)生的心理發(fā)展規(guī)律，聯(lián)系實(shí)際安排教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生從現(xiàn)實(shí)生活的經(jīng)歷與體驗出發(fā)，激發(fā)學(xué)生對地理問題的興趣，培養(yǎng)地理學(xué)習(xí)能力，鼓勵積極探究，使學(xué)生了解地理知識的功能與價值，形成主動學(xué)習(xí)的態(tài)度?！盵1]因此，在地理新課程教學(xué)中，研究性學(xué)習(xí)被提到了一個前所未有的高度。地理課程教學(xué)更應(yīng)注重對地理問題的探究，倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，開展地理觀測、考察、實(shí)驗、調(diào)查和地理專題研究等實(shí)踐活動，激發(fā)學(xué)生地理學(xué)習(xí)的積極性，培養(yǎng)科學(xué)精神，養(yǎng)成科學(xué)態(tài)度。

然而，在現(xiàn)實(shí)的地理課程教學(xué)過程中，其實(shí)施情況還存在諸多問題，其效果與設(shè)想還存在較大的差距。其中一個重要的原因是缺乏支持開展地理課程研究性學(xué)習(xí)的信息化支撐環(huán)境。在開展地理課程研究性學(xué)習(xí)過程中，地理觀測、考察、實(shí)驗、設(shè)計等實(shí)踐活動，都會涉及到兩大問題，即對所獲取地理信息的分析、處理，或者應(yīng)用地圖以研究其空間分布特征和不同地理事象間的空間關(guān)系。在傳統(tǒng)地理課程教學(xué)環(huán)境下，在依靠教師個人力量的情況下，很難保證此類學(xué)習(xí)活動的常態(tài)化開展。在《全日制義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗稿）》中也指出“在課程內(nèi)容選擇、教學(xué)方式方法改革和教學(xué)評價中，要充分考慮現(xiàn)代信息技術(shù)的影響，為發(fā)展學(xué)生自主學(xué)習(xí)意識和能力創(chuàng)造適宜的環(huán)境”。[2]然而，就目前國內(nèi)情況來看，地理課程教師還是主要依靠一些GIS專業(yè)軟件，這些軟件一般可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的需要，實(shí)現(xiàn)二維或三維地圖的顯示、查詢、放大、縮小，或者對不同地理要素信息進(jìn)行組合，如AcrViewGIS、GoogleEarth等。由于專業(yè)的GIS軟件平臺價格昂貴、操作復(fù)雜，并不適合一般地理教師將其用于地理研究性學(xué)習(xí)的教學(xué)。而GoogleEarth、World Wind 1.4等應(yīng)用型平臺一般都不是專門為地理教學(xué)而設(shè)計開發(fā)，因此將其用于地理教學(xué)時也不是非常合適?？傮w上來說，目前的地理研究性學(xué)習(xí)從外部條件來看是缺乏合適的信息化支持環(huán)境以幫助地理教師開展相關(guān)教學(xué)活動；從教學(xué)設(shè)計視角來看是地理教師在設(shè)計地理研究性學(xué)習(xí)時作了過多的預(yù)設(shè)，在實(shí)施過程中又作了過多的“引導(dǎo)”，在探究結(jié)果上過于關(guān)注對已知地理知識的驗證。這些問題的存在會直接影響到中學(xué)地理課程研究性學(xué)習(xí)開展的有效性。

二、電子教學(xué)地圖的設(shè)計思路

（一）把電子教學(xué)地圖作為非真實(shí)地理情境與真實(shí)地理情境間的聯(lián)系紐帶

韋伯斯特詞典對情境的定義是“指與某一事件相關(guān)的整個情景、背景或環(huán)境”。“情境既可以是觀念的、想象的、情意的、問題的，又可以是物理的；既可以是虛擬的，又可以是真實(shí)的；既可以是基于學(xué)校與課堂的功能性的，又可以是基于社會的、自然的、日常生活中的。”[3]自20世紀(jì)90年代以來，有關(guān)情境認(rèn)知與情境學(xué)習(xí)的理論已經(jīng)成為學(xué)習(xí)理論領(lǐng)域研究的主流。在地理教學(xué)領(lǐng)域也存在同樣的情況，地理課堂教學(xué)過程中非常注重對教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)。但在學(xué)校地理教學(xué)中所創(chuàng)設(shè)的很多所謂的教學(xué)情境往往脫離特定的真實(shí)的地理情境，存在形式化、抽象化、簡單化等問題。由此產(chǎn)生的學(xué)習(xí)結(jié)果往往只能應(yīng)付考試，而不能遷移至復(fù)雜的，真實(shí)的地理情境中解決、分析實(shí)際問題。這與《全日制義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（實(shí)驗稿）》所關(guān)注的“（1）學(xué)習(xí)對生活有用的地理。地理課程要提供給學(xué)生與其生活和周圍世界密切相關(guān)的地理知識，側(cè)重基礎(chǔ)性的地理知識和技能，增強(qiáng)學(xué)生的生存能力；（2）學(xué)習(xí)對終身發(fā)展有用的地理。反映全球變化形勢，突出人口、資源、環(huán)境以及區(qū)域差異、國土整治、全球變化、可持續(xù)發(fā)展等內(nèi)容。使所學(xué)內(nèi)容不僅對學(xué)生現(xiàn)在的生活和學(xué)習(xí)有用，而且對他們的終身學(xué)習(xí)和發(fā)展有用?！盵4]的教學(xué)理念相去甚遠(yuǎn)。

因此，在創(chuàng)設(shè)支持研究性學(xué)習(xí)的地理電子教學(xué)地圖的教學(xué)情境時，應(yīng)該關(guān)注在真實(shí)的地理情境和非真實(shí)的地理情境間建立聯(lián)系，尋求一種有利于學(xué)生認(rèn)知學(xué)習(xí)的平衡狀態(tài)，以兼顧課堂教學(xué)的實(shí)際與所學(xué)知識在復(fù)雜真實(shí)情境中的遷移。真實(shí)的地理情境、非真實(shí)的地理情境與地理電子教學(xué)地圖之間的關(guān)系如圖1所示。借助地理電子教學(xué)地圖，把學(xué)生在真實(shí)地理情境中所形成的地理空間通過可視化工具形成可視化情境，與課堂教學(xué)情境共同組成非真實(shí)的地理情境。這種融入真實(shí)地理情境的地理教學(xué)，將有助于學(xué)生在非真實(shí)的地理情境中所習(xí)得的知識在復(fù)雜的、真實(shí)的地理情境中的遷移。在設(shè)計過程中，要重點(diǎn)關(guān)注地理電子地圖的可視化情境（非真實(shí)的地理情境）與真實(shí)的地理情境之間的平衡。

與真實(shí)、非真實(shí)地理情境間的關(guān)系

（二）把電子教學(xué)地圖作為學(xué)生進(jìn)行地理研究性學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具，表達(dá)探究結(jié)果的可視化工具

DiBiase的科學(xué)探究工具論借助可視化和應(yīng)用數(shù)據(jù)分析將地圖可視化視為科學(xué)探究的工具。認(rèn)為這種基于地圖的可視化由原始數(shù)據(jù)探究、確認(rèn)、綜合、表達(dá)等內(nèi)容組成了一條曲線（如圖2所示）。從曲線可以看出，DiBiase認(rèn)為地圖在探究一端的作用是促進(jìn)個人的視覺思考，在表達(dá)一端的作用是把研究結(jié)果面向公眾的視覺傳輸。MacEachren的地圖應(yīng)用論則通過一個立方體（如圖3所示）來表達(dá)地圖應(yīng)用空間、可視化以及信息傳輸在立方體中的不同位置和作用。圖中的三個坐標(biāo)軸表示：地圖應(yīng)用的對象包括個人和公眾，即地圖起到將知識傳輸給公眾讀者的作用，也可用來幫助個人進(jìn)行空間思維；地圖應(yīng)用的目的是提示未知和表達(dá)已知；在地圖應(yīng)用中，人—圖交互水平有高有低。兩個對角點(diǎn)表示：信息傳輸具有表達(dá)已知、面對個人、人—圖交互作用較低的特點(diǎn)；可視化則具有提示未知、面對個人、人—圖交互較高的特點(diǎn)。

可見，地圖一般具有兩種功能，即地圖是地理空間認(rèn)知的工具，是表達(dá)認(rèn)知結(jié)果的可視化工具。對于支持研究性學(xué)習(xí)的地理電子教學(xué)地圖來說，首先，應(yīng)該成為幫助學(xué)生更好地認(rèn)識地理空間的思維工具、問題解決工具、理解教學(xué)內(nèi)容的工具。作為一種學(xué)生的認(rèn)知工具，應(yīng)該具有良好的人圖交互的可視化界面，幫助學(xué)生把從現(xiàn)實(shí)情境中獲取的地理空間信息整合到可視化的地圖界面中，以探究、揭示、理解學(xué)生未知的地理知識。其次，也是學(xué)生呈現(xiàn)探究結(jié)果、分析與理解探究結(jié)果的一種可視化工具。在地理研究性學(xué)習(xí)過程中，其中很重要的一項內(nèi)容是向同學(xué)和老師呈現(xiàn)、解釋自己的探究結(jié)果。也就是說，支持地理研究性學(xué)習(xí)的電子教學(xué)地圖是學(xué)生自己對地理空間認(rèn)知結(jié)果的一種很好的表達(dá)工具。

因此，在設(shè)計支持地理研究性學(xué)習(xí)的電子教學(xué)地圖時，要充分考慮兩個問題。第一，地理空間信息的分析工具。要考慮地理課程標(biāo)準(zhǔn)和地理教材對相關(guān)內(nèi)容的要求，分析需要學(xué)生掌握的技能、方法，分析需要學(xué)生理解的地理知識，然后設(shè)計相應(yīng)的分析工具。第二，地理空間認(rèn)知的表達(dá)方式。對認(rèn)知結(jié)果采用不同的表達(dá)、呈現(xiàn)方式，其所產(chǎn)生的作用、效果都會有不同程度的差異。在設(shè)計地圖時對同一地理空間數(shù)據(jù)應(yīng)考慮不同的表達(dá)方式，或者不同表達(dá)方式的組合，如不同形式的圖表、直觀的圖像等多媒體素材。其相互之間的關(guān)系如圖4所示。

三、電子教學(xué)地圖的認(rèn)知模型

在計算機(jī)技術(shù)、圖形學(xué)技術(shù)、地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、多媒體技術(shù)等新技術(shù)在地圖學(xué)中被廣泛應(yīng)用的背景下，教學(xué)地圖的制圖方式也由傳統(tǒng)的手工制作方式轉(zhuǎn)向數(shù)字化制圖方式。這直接導(dǎo)致地理教學(xué)地圖的應(yīng)用出現(xiàn)兩種新的變化。第一，地理教學(xué)地圖的制圖與生產(chǎn)不再是受過專業(yè)教育的地圖學(xué)者的專利，學(xué)生和教師可以根據(jù)教學(xué)的需要輸入地理數(shù)據(jù)或從數(shù)據(jù)庫中提取地理數(shù)據(jù)，通過可視化交互的方式來制作地圖。在這種情況下，學(xué)生不再是被動地接受信息，而是主動地獲取信息。教學(xué)地圖也從單純的地理信息的視覺傳輸工具轉(zhuǎn)變?yōu)橐曈X思維工具。第二，地理教學(xué)地圖也由過去的靜態(tài)地理教學(xué)地圖擴(kuò)展到動態(tài)交互、三維可進(jìn)入的地理教學(xué)地圖，并且可以將動畫、文本、圖像、圖表、視頻和聲音等多媒體信息融入到地理教學(xué)地圖中。這都大大增強(qiáng)了地理教學(xué)地圖的空間認(rèn)知的手段，也更加符合學(xué)生空間認(rèn)知的特點(diǎn)。

支持地理研究性學(xué)習(xí)的電子教學(xué)地圖的信息傳輸與傳統(tǒng)地理教學(xué)地圖的信息傳輸相比，也發(fā)生了顯著的變化。學(xué)生通過地理電子教學(xué)地圖進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)時，信息傳輸?shù)恼J(rèn)知過程可分為三個階段。（1）地理現(xiàn)實(shí)體驗階段。學(xué)生根據(jù)確定的探究主題，在對地理現(xiàn)實(shí)已有認(rèn)知的基礎(chǔ)上，通過實(shí)地考察、野外觀測、社會調(diào)查等不同手段直接體驗真實(shí)的地理情境。學(xué)生在獲得地理現(xiàn)實(shí)的空間信息的同時，也在頭腦中形成與地理現(xiàn)實(shí)對應(yīng)的心像地圖。（2）認(rèn)知制圖階段。在這個階段，學(xué)生把所獲得的地理現(xiàn)實(shí)的空間信息輸入探索型地理電子教學(xué)地圖，借助相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析工具對空間信息進(jìn)行分析，并把分析結(jié)果以直觀的可視化方式呈現(xiàn)。這個過程實(shí)際上就是把地理現(xiàn)實(shí)的空間信息轉(zhuǎn)化為可視化的地圖圖像的過程，即地圖的編碼過程。（3）地圖認(rèn)知階段。學(xué)生借助自己繪制的可視化地圖進(jìn)行模式識別，改變或修正在頭腦中形成的原有心像地圖，即對頭腦中的心像地圖進(jìn)行再認(rèn)知，從而形成對地理現(xiàn)實(shí)所屬空間區(qū)域的空間認(rèn)知。這個過程也是對學(xué)生自己繪制地圖的解碼過程。其認(rèn)知模型如圖5所示。

這個認(rèn)知模型具有三個特點(diǎn)。（1）把真實(shí)的地理情境與非真實(shí)地理情境（地理課堂所營造的教學(xué)情境）通過地理電子教學(xué)地圖建立了聯(lián)系，不僅有助于學(xué)生對地理現(xiàn)實(shí)的認(rèn)知，也有助于學(xué)生把認(rèn)知結(jié)果在地理現(xiàn)實(shí)情境中進(jìn)行遷移。（2）把地圖制圖的編碼過程與地圖認(rèn)知的解碼過程相結(jié)合，學(xué)生既是制圖者，又是讀圖者。這有助于對地理現(xiàn)實(shí)的空間認(rèn)知，也有助于學(xué)生將所掌握的思維、方法、技能和知識遷移至對一般地圖的認(rèn)知。（3）體現(xiàn)學(xué)生學(xué)習(xí)的意義建構(gòu)理念。學(xué)生將大腦中的心像地圖用符號化（即可視化）的方式形成反應(yīng)地理現(xiàn)實(shí)空間信息的地圖圖像，又通過地圖認(rèn)知的方法把地圖圖像表示的空間信息轉(zhuǎn)換成人腦中的心像地圖，從而達(dá)到對地理現(xiàn)實(shí)的意義建構(gòu)。

四、電子教學(xué)地圖的系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計

支持研究性學(xué)習(xí)的地理電子教學(xué)地圖作為一種學(xué)生開展地理學(xué)習(xí)的認(rèn)知工具，已經(jīng)超越了傳統(tǒng)意義上的地理教學(xué)地圖，主要體現(xiàn)在兩方面：（1）支持學(xué)生分析在開展研究性學(xué)習(xí)活動中所采集的地理空間數(shù)據(jù)，以建立或證明某種假設(shè)；（2）支持學(xué)生通過不同的視角、比例尺、移位、旋轉(zhuǎn)、扭曲等，或借助不同的分析工具來閱讀地圖，以發(fā)現(xiàn)地理空間分布的規(guī)律性或異常，即挖掘新知識，并將新知識擴(kuò)充到地理電子地圖中。因此，支持研究性學(xué)習(xí)的地理電子教學(xué)地圖不是一幅或幾幅地圖圖像，而是一個學(xué)生開展地理研究性學(xué)習(xí)的知識增值平臺、知識生成平臺。其系統(tǒng)架構(gòu)如圖6所示。

（一）數(shù)據(jù)采集

支持地理研究性學(xué)習(xí)的電子地圖所需的地理空間數(shù)據(jù)主要有三種途徑。（1）各學(xué)校根據(jù)不同的探究主題，用專用傳感器連接到數(shù)據(jù)采集器來獲取數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)通過無線傳輸或通過電腦進(jìn)入地理電子教學(xué)地圖的數(shù)據(jù)庫。進(jìn)入數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)信息可以在不同班級、不同學(xué)校之間實(shí)現(xiàn)共享，這有利于學(xué)生利用不同區(qū)域的數(shù)據(jù)來分析同一地理事象的空間分布規(guī)律。（2）從不同級別的公共服務(wù)機(jī)構(gòu)獲取地理空間數(shù)據(jù)。不同學(xué)校可以從當(dāng)?shù)氐墓卜?wù)機(jī)構(gòu)獲取不同類型的地理空間數(shù)據(jù)，如當(dāng)?shù)氐娜丝跀?shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、糧食作物數(shù)據(jù)等，并把這些數(shù)據(jù)按照規(guī)定的格式輸入數(shù)據(jù)庫。（3）不同學(xué)校在開展不同主題的地理研究性學(xué)習(xí)活動時，都可能需要采集或收集相應(yīng)的景觀圖像、錄像等多媒體資料。把這些多媒體資料上傳到地圖數(shù)據(jù)庫中，這對不同地理區(qū)域的學(xué)校開展教學(xué)活動提供豐富的直觀教學(xué)資料。

（二）地圖數(shù)據(jù)庫

共享地圖數(shù)據(jù)庫是與地理研究性學(xué)習(xí)相關(guān)的地理數(shù)據(jù)存儲、組織、管理的有效手段，教學(xué)中所涉及的地理環(huán)境現(xiàn)象可以通過模數(shù)轉(zhuǎn)換，以數(shù)字形式存儲于地圖數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中。地圖數(shù)據(jù)庫是地理電子地圖的核心組成部分，須符合以下要求：（1）允許學(xué)生或教師按照約定的格式批量導(dǎo)入數(shù)據(jù)，或者通過無線傳輸?shù)姆绞綄?shù)據(jù)采集器中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫；（2）能按不同的分析要求對各種相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)組織與呈現(xiàn)。

（三）探索工具

從功能角度來看，探索工具可以分為四大類。（1）基本操作工具。包含地圖放大、地圖縮小、地圖漫游、圖層控制等基本的地圖操作功能。（2）數(shù)據(jù)分析工具。根據(jù)不同的探究活動主題，設(shè)計不同的數(shù)據(jù)分析工具，如空間距離測量工具、人口密度空間分布計算工具、相關(guān)性分析工具等。（3）地圖制作工具。如等溫線繪制工具、等高線繪制工具、直方圖繪制工具等。（4）交互/分享工具。提供一個交互、分享的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生面對一個探究性學(xué)習(xí)任務(wù)時，有機(jī)會獲得來自教師、同伴，甚至校外專家、家長的幫助和支持。

（四）可視化界面

可視化界面是學(xué)生和教師與地圖數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互的直接操作界面。就具體形式而言，可分為文本式菜單、圖形化用戶界面、多媒體用戶界面、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等。學(xué)生和教師與數(shù)據(jù)庫交互關(guān)系可用圖7來表示。

五、應(yīng)用開發(fā)示例：氣溫日

變化觀測分析實(shí)驗

（一）實(shí)驗設(shè)計

1. 實(shí)驗說明：日常生活體驗告訴我們，一天24小時中氣溫是變化的。在上海的初秋，早上你會覺得比較冷，出門前媽媽會叫你加件外套，中午時穿兩件你又會感覺熱，這個氣溫真是像小孩一樣──喜怒無常。在這個實(shí)驗中，我們要通過實(shí)際的氣溫數(shù)據(jù)來研究一天24小時中氣溫的變動是否存在規(guī)律？如果有規(guī)律，這個規(guī)律又有什么特點(diǎn)？

2. 問題描述：氣溫日變化有什么規(guī)律？

3. 技能目標(biāo)：繪制曲線圖；閱讀分析曲線圖。

4. 實(shí)驗步驟

第一步：學(xué)生描述氣溫日變化的生活體驗。請學(xué)生從不同的視角描述一下對當(dāng)?shù)貧鉁厝兆兓母行哉J(rèn)識。

第二步：氣溫數(shù)據(jù)選擇。選擇學(xué)校所在地最近7天中某一天24小時的氣溫數(shù)據(jù)。

第三步：繪制氣溫曲線圖。繪制學(xué)校所在地的氣溫日變化曲線圖。

第四步：分析與結(jié)論。根據(jù)氣溫日變化曲線圖，描述學(xué)校所在地一天24小時的氣溫變化的規(guī)律。

5. 撰寫實(shí)驗報告

（1）問題描述

（2）數(shù)據(jù)與圖表

實(shí)驗中所獲得數(shù)據(jù)如表1和圖8所示。

（3）分析與結(jié)論

（二）技術(shù)實(shí)現(xiàn)

示例應(yīng)用系統(tǒng)采用跨平臺的HTML5技術(shù)、可縮放矢量圖形技術(shù)（Scalable Vector Graphics，SVG）和華東師范大學(xué)李治洪團(tuán)隊自主研發(fā)的GeoServer平臺來實(shí)現(xiàn)。

1. HTML5技術(shù)

HTML5是新一代Web標(biāo)準(zhǔn)，由WHATWG（Web Hypertext Application Technology Working Group）和W3C（World Wide Web Consortium）組織合作研制的。HTML5在已有的HTML4的基礎(chǔ)上，增添了一系列新技術(shù)和新功能，包括應(yīng)用程序接口（API）技術(shù)、多媒體技術(shù)、表單控制技術(shù)和語義元素等，并具有跨平臺的特性。HTML5的畫布（Canvas） API接口技術(shù)大大提升了交互式Web圖形功能，此接口可以把瀏覽器窗口的某些區(qū)域定義成動態(tài)位圖，可對畫布中內(nèi)容進(jìn)行處理和實(shí)時渲染。[8]

2. SVG技術(shù)

SVG是W3C（World Wide Web Consortium）組織制定的一種基于可擴(kuò)展標(biāo)記語言（XML）的網(wǎng)絡(luò)矢量圖形標(biāo)準(zhǔn)。SVG圖形具有跨平臺特性，可嵌入到其他XML文檔中。SVG圖形采用文本描述對象，具有更好的可讀性。SVG圖形可嵌入動畫元素，具有很強(qiáng)的動態(tài)交互性，符合網(wǎng)絡(luò)媒體的需求。SVG圖形還可任意縮放、控制顏色呈現(xiàn)，存儲文件尺寸也小于JPEG和GIF文件。[9]

3. GeoServer平臺

GeoServer平臺支持shp格式數(shù)據(jù)和遙感影像數(shù)據(jù)格式，定義了基于HTTP請求的多種服務(wù)接口，包括地圖瀏覽、地圖查詢、專題地圖、切片地圖等功能。GeoServer地圖具有全圖顯示、放大、縮小、清除地圖要素、查詢、平移、線段長度量算、面積量算、保存圖片、專題圖例顯示控制、圖層控制和專題地圖繪制等功能。

六、結(jié)束語

本文研究了電子教學(xué)地圖的設(shè)計思路、認(rèn)知模型和系統(tǒng)架構(gòu)，提出了一個支持中學(xué)地理研究性學(xué)習(xí)的信息化環(huán)境的設(shè)計模型，并成功地開發(fā)了“氣溫日變化探究實(shí)驗”教學(xué)案例和應(yīng)用系統(tǒng)，為國內(nèi)的數(shù)字化地理教學(xué)提供可參考的解決方案。