3S技術(shù)應(yīng)用高中地理教學(xué)研究綜述

曾蘇清

一、引言

3S技術(shù)是遙感技術(shù)（RS）、地理信息系統(tǒng)（GIS）、全球定位系統(tǒng)（GPS）三者的統(tǒng)稱，是空間技術(shù)、傳感器技術(shù)、衛(wèi)星定位與導(dǎo)航技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)相結(jié)合，多學(xué)科高度集成的對(duì)空間信息進(jìn)行采集、處理、管理、分析、表達(dá)、傳播和應(yīng)用的現(xiàn)代信息技術(shù)。3S整體集成技術(shù)在測(cè)繪、農(nóng)業(yè)、林業(yè)等領(lǐng)域中有較為廣泛的應(yīng)用。尤其是近年來(lái)，3S技術(shù)教育逐漸被引入高中地理教學(xué)中。但由于我國(guó)3S技術(shù)在教學(xué)中的應(yīng)用起步較晚，教育部門(mén)和高等院校還未全面積極介入，故目前3S技術(shù)的教學(xué)主要以教師講解簡(jiǎn)單知識(shí)為主，學(xué)生大多不具備利用3S技術(shù)分析和解決問(wèn)題的實(shí)戰(zhàn)能力。本文通過(guò)比較國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究進(jìn)展，意在提出3S技術(shù)綜合應(yīng)用高中地理教學(xué)中的重要性。

二、3S技術(shù)應(yīng)用高中地理教學(xué)研究進(jìn)展

1.國(guó)外研究進(jìn)展

經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r不同的國(guó)家對(duì)地理信息技術(shù)的重視程度有很大差異?？傮w上，經(jīng)濟(jì)越發(fā)達(dá)的國(guó)家或地區(qū)，其地理信息技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用就越早，相關(guān)研究成果也越豐富。例如，發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家中，3S技術(shù)不僅作為教學(xué)內(nèi)容在中學(xué)地理教學(xué)中被引入，而且有效地用于輔助中學(xué)地理教學(xué)。1994年，美國(guó)制定“生活化的地理學(xué)”國(guó)家地理標(biāo)準(zhǔn)，著重培養(yǎng)學(xué)生理性地、科學(xué)地分析和解決生活地理問(wèn)題的能力。隨著首屆地理信息技術(shù)應(yīng)用于教育的會(huì)議召開(kāi)，美國(guó)著手實(shí)施Mapping Our City計(jì)劃，試圖引導(dǎo)學(xué)生利用地理信息技術(shù)解決當(dāng)?shù)厣鐣?huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，使美國(guó)城市的中學(xué)生學(xué)會(huì)將地理課程學(xué)習(xí)與所在城市的社會(huì)、環(huán)境等問(wèn)題聯(lián)系起來(lái)，并運(yùn)用GIS技術(shù)將這些問(wèn)題可視化和尋找解決方案。隨后，美國(guó)ESRI公司推行的K-12計(jì)劃對(duì)地理信息技術(shù)的教育影響深遠(yuǎn)，同時(shí)也改變了許多國(guó)家中學(xué)地理信息技術(shù)落后的狀況。

歐洲各國(guó)對(duì)地理信息技術(shù)教學(xué)提出較高要求。以英國(guó)為例，其教育和職業(yè)部在1996年8月頒布的新《國(guó)家地理課程標(biāo)準(zhǔn)》，增強(qiáng)對(duì)學(xué)生信息技術(shù)能力培養(yǎng)的重視程度，要求學(xué)生學(xué)會(huì)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)。英國(guó)部分地理學(xué)者已從不同角度討論如何將地理信息技術(shù)更好地引入中學(xué)地理教育中。在荷蘭，地理信息技術(shù)在中學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用也得到普及，荷蘭實(shí)施EduGIS 計(jì)劃，創(chuàng)建專門(mén)的地理信息技術(shù)學(xué)習(xí)網(wǎng)站，為中學(xué)生提供相關(guān)資料和學(xué)習(xí)課程?？傮w而言西方發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視地理信息技術(shù)教育，不論公司、高校，還是地理學(xué)者個(gè)人，都致力于地理信息技術(shù)教育，他們的學(xué)生不僅對(duì)GIS軟件操作熟練，而且能運(yùn)用GIS軟件分析和解決實(shí)際問(wèn)題。

在一些經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)國(guó)家如馬耳他，則對(duì)3S技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用相對(duì)較少。據(jù)調(diào)查，該國(guó)中學(xué)只有35%的學(xué)校使用電腦作為地理學(xué)習(xí)工具，大部分教師使用網(wǎng)絡(luò)工具（如Google Earth）輔助教學(xué)，還有些教師使用航空影像和可視化地點(diǎn)支持教學(xué)。但是，被調(diào)查學(xué)校中基本沒(méi)有教師使用3S技術(shù)進(jìn)行教學(xué)。根據(jù)Yan Liu等人所做研究，在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的新加坡，也很少運(yùn)用3S技術(shù)進(jìn)行中學(xué)地理教學(xué)，主要表現(xiàn)在：①有50%的學(xué)校沒(méi)有安裝任何GIS軟件，安裝GIS軟件的學(xué)校中，很少有同時(shí)安裝ArcExplorer和ArcView軟件；②僅50%左右的學(xué)校有GIS資源庫(kù)，在有資源庫(kù)的學(xué)校，僅有3%的學(xué)校有屬于自己的GIS資源，其余學(xué)校都依賴NIE和ETD合作項(xiàng)目提供資源庫(kù)。雖有國(guó)家財(cái)政支持，但是資金缺乏仍是普遍問(wèn)題；③少于50%的教師有過(guò)地理信息技術(shù)培訓(xùn)經(jīng)歷，且大多在五年前培訓(xùn)過(guò)，過(guò)時(shí)的地理信息技術(shù)應(yīng)用技能已無(wú)法滿足現(xiàn)今教學(xué)需要，并且其中也只有38%的教師在地理信息技術(shù)教學(xué)中使用GIS軟件。雖然目前新加坡中學(xué)地理教學(xué)涉及3S技術(shù)應(yīng)用內(nèi)容較少，但該國(guó)計(jì)劃在中學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)3S技術(shù)應(yīng)用提出要求，將有助于3S技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的推廣和應(yīng)用。

2.國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

20世紀(jì)80年代初，3S技術(shù)在我國(guó)中學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究開(kāi)始起步，90年代逐漸進(jìn)入快速發(fā)展階段，并取得一定研究成果。以我國(guó)臺(tái)灣學(xué)者研究為例，主要研究方向包括：3S技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的功能分析、3S技術(shù)在實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)中的應(yīng)用、3S技術(shù)在高中地理教學(xué)有效應(yīng)用的影響因素分析、3S技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)應(yīng)用中存在問(wèn)題和3S技術(shù)課程課時(shí)安排等。有學(xué)者指出：小學(xué)階段并不適合設(shè)置3S技術(shù)課程，應(yīng)將3S技術(shù)知識(shí)融入高中地理課程中，有利于學(xué)生更好地吸收3S技術(shù)知識(shí)和進(jìn)行實(shí)踐探究學(xué)習(xí)。

高中地理實(shí)踐教學(xué)方面，1999年，臺(tái)灣教育主管部門(mén)編制的《高級(jí)中學(xué)選修地理科目課程標(biāo)準(zhǔn)》將3S技術(shù)內(nèi)容納入高三地理選修課程，主要單元內(nèi)容包括地理信息獲取、地理信息處理和地理信息系統(tǒng)建立。對(duì)于高三學(xué)生而言，學(xué)習(xí)3S技術(shù)知識(shí)主要為應(yīng)付高考，因此3S技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用沒(méi)有受到重視。2002年，“GIS融入高中地理教學(xué)研發(fā)”計(jì)劃和“E時(shí)代GIS資訊人才培育計(jì)劃”在臺(tái)灣開(kāi)始實(shí)施，計(jì)劃工作項(xiàng)目包括GIS資料庫(kù)建立、GIS教育訓(xùn)練和GIS資料庫(kù)整合等，搜集大量?jī)?yōu)秀教學(xué)案例，編制適合高中學(xué)生使用的電子地圖。學(xué)校不僅對(duì)教師進(jìn)行培訓(xùn)，也對(duì)學(xué)生展開(kāi)課外訓(xùn)練。在地理奧林匹克競(jìng)賽中，臺(tái)灣學(xué)生將GIS作為地理問(wèn)題分析工具，并取得優(yōu)異成績(jī)。

與臺(tái)灣學(xué)者不同，我國(guó)大陸學(xué)者主要將注意力集中于3S技術(shù)課程教學(xué)方法和3S技術(shù)輔助教學(xué)應(yīng)用的研究。如潘立新、劉曉等學(xué)者都明確指出3S技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的重要地位，包括作為課程教學(xué)內(nèi)容的必要性和作為教學(xué)手段的優(yōu)越性等。從3S技術(shù)在高中地理教學(xué)中作為一門(mén)選修課程獨(dú)立之后，段玉山等對(duì)高中地理課程3S技術(shù)應(yīng)用的選修模塊內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)解析。隨后，有些學(xué)者對(duì)3S技術(shù)課程教學(xué)方法展開(kāi)研究，闡述高中地理課程中3S技術(shù)的課堂教學(xué)策略。

隨著地理信息技術(shù)發(fā)展和國(guó)外學(xué)術(shù)研究深化的影響，有學(xué)者呼吁把3S技術(shù)應(yīng)用在中學(xué)地理教學(xué)中，并取得一些成果，主要體現(xiàn)在以下方面：①3S技術(shù)輔助教學(xué)，如利用Maplnfo、ArcView等軟件制作地圖，簡(jiǎn)單分析并講解教學(xué)內(nèi)容。②3S技術(shù)輔助學(xué)生進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，將3S技術(shù)滲透到地理學(xué)科相關(guān)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中。③對(duì)作為教學(xué)內(nèi)容和教學(xué)手段的3S技術(shù)教學(xué)模式進(jìn)行分析。如段玉山從理論與實(shí)踐兩個(gè)角度，對(duì)“作為基礎(chǔ)教育內(nèi)容的GIS”和“作為教育技術(shù)的GIS”的教學(xué)模式進(jìn)行構(gòu)建，并設(shè)計(jì)GIS軟件平臺(tái)——BISPGIS；④適合中學(xué)地理教學(xué)的GIS軟件模塊的開(kāi)發(fā)和利用。如設(shè)計(jì)適合中學(xué)教師教學(xué)的課堂教學(xué)模塊和便于高中生學(xué)習(xí)的課后練習(xí)、研究性學(xué)習(xí)模塊等。很多學(xué)者在研究過(guò)程中意識(shí)到我國(guó)3S技術(shù)教學(xué)還存在較大障礙。如林培英從教師知識(shí)背景和設(shè)備軟件兩方面分析現(xiàn)行3S技術(shù)教學(xué)中存在的潛在問(wèn)題，可見(jiàn)目前3S技術(shù)教學(xué)任重而道遠(yuǎn)。

我國(guó)中學(xué)3S教育起步晚，目前處于探索階段。據(jù)調(diào)查，2002—2011年發(fā)表的學(xué)術(shù)論文中，涉及地理信息技術(shù)的論文70 600余篇，其中與中學(xué)地理教育相關(guān)的僅79篇。從論文數(shù)量看，目前我國(guó)對(duì)有關(guān)地理信息技術(shù)教學(xué)研究的文獻(xiàn)非常有限；從研究?jī)?nèi)容看，對(duì)于中學(xué)地理教學(xué)應(yīng)用的研究，主要集中在地理信息技術(shù)如何有效輔助教學(xué)，而較少涉及引導(dǎo)學(xué)生將3S技術(shù)作為學(xué)習(xí)工具，用于收集、分析、利用地理信息，解決生產(chǎn)生活存在問(wèn)題等研究。

三、存在問(wèn)題及未來(lái)展望

20世紀(jì)80年代后，美國(guó)地理學(xué)中研究地理信息科學(xué)成為發(fā)展最快的專業(yè)方向之一。美國(guó)是世界上最發(fā)達(dá)的國(guó)家，美國(guó)地理學(xué)研究的領(lǐng)域、方向及其變化，基本代表世界地理學(xué)的整體發(fā)展規(guī)律。由此可知，世界地理信息技術(shù)將不斷發(fā)展，而3S技術(shù)在高中地理教學(xué)中的重要性將越來(lái)越凸顯。國(guó)外不僅對(duì)3S技術(shù)應(yīng)用教學(xué)理論研究較成熟，其實(shí)踐教學(xué)進(jìn)展也推進(jìn)很快。歐美國(guó)家的教育部門(mén)甚至是地理學(xué)者個(gè)人、公司都十分重視在中學(xué)地理教學(xué)中如何有效運(yùn)用3S技術(shù)等問(wèn)題。

3S技術(shù)尚未廣泛有效地應(yīng)用于國(guó)內(nèi)中學(xué)實(shí)踐教學(xué)過(guò)程，雖有部分學(xué)者探討3S技術(shù)與地理教育之間的關(guān)系，也分析其中一種技術(shù)在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用或者是某兩種技術(shù)的綜合應(yīng)用研究，但很少涉及RS、GIS和GPS三技術(shù)的綜合應(yīng)用研究，也沒(méi)有深入研究如何讓學(xué)生通過(guò)親自動(dòng)手操作GIS軟件去體驗(yàn)3S技術(shù)的功能及應(yīng)用價(jià)值。由此，高中地理課程如何在獨(dú)立設(shè)置地理信息技術(shù)課程的基礎(chǔ)上，強(qiáng)化RS、GIS、GPS三種技術(shù)的綜合利用值得研究?！鴈ndprint