中學(xué)地理教學(xué)中GIS的應(yīng)用策略探討

歐陽玲

摘要：GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用已經(jīng)成為必然趨勢，在輔助教學(xué)及教學(xué)效果上有著極大的優(yōu)勢.本項目以隨機抽查兩個中學(xué)為案例，通過對學(xué)生和教師GIS應(yīng)用情況的調(diào)查、課堂教學(xué)情況的觀察和案例教學(xué)的研究，了解中學(xué)地理教學(xué)中GIS應(yīng)用現(xiàn)狀，探析GIS應(yīng)用中存在的問題，在理論和實踐研究的基礎(chǔ)上為中學(xué)地理教學(xué)中GIS的應(yīng)用提出對策和建議.

關(guān)鍵詞：GIS;中學(xué)生;地理;案例分析

中圖分類號：G633.55? 文獻標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）08-0149-04

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.”[1]GIS作為一個獨特的信息系統(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技術(shù)已逐漸成為基礎(chǔ)地理教學(xué)的高新手段[2-4].因此急需一大批專業(yè)化的地理工作者來研究GIS在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用，并在實際的教學(xué)之中付諸實施，培養(yǎng)學(xué)生初步的GIS知識與技能[5]，以適應(yīng)信息時代對地理人才和合格公民的最新要求，所以本課題的研究具有重要的意義.

1 研究對象與研究方法

2018年4月，本文采取隨機抽樣的原則，選取赤峰市兩個中學(xué)（代碼分別為CF1和CF2）的學(xué)生和老師為研究對象.編制了《地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用情況調(diào)查問卷（教師用）》和《中學(xué)地理教師運用案例教學(xué)情況調(diào)查問卷》《中學(xué)生對地理信息系統(tǒng)知識了解情況的問卷》.發(fā)放教師問卷40份，回收34份，回收率為94.44%.回收后的問卷經(jīng)逐一審查，剔除無效問卷2份，有效問卷為32份，占回收問卷的94.12%.發(fā)放學(xué)生問卷340份，回收310份，回收率為91.18%，剔除無效問卷38份，有效問卷為272份，占回收問卷的87.74%.從回收率和有效率來看，這一調(diào)查結(jié)果是可信賴的，可以用于本課題的研究.在問卷設(shè)計中，我們將部分問題設(shè)計成相同或類似，希望從教師、學(xué)生不同的角度對這些問題的回答中，深入研究GIS在中學(xué)地理教學(xué)應(yīng)用現(xiàn)狀及存在的問題.此外，本文結(jié)合課堂教學(xué)觀察，深入分析GIS教育在中學(xué)地理課堂中存在的問題.

2 研究結(jié)果

2.1 GIS在中學(xué)地理教學(xué)中應(yīng)用現(xiàn)狀調(diào)查

2.1.1 學(xué)生對GIS的認(rèn)識情況

學(xué)生調(diào)查問卷的設(shè)計主要反映四方面的問題：學(xué)生對地理信息系統(tǒng)（GIS）的初步了解情況、GIS在中學(xué)課堂中的運用情況、運用GIS給我們的生活和學(xué)習(xí)帶來的影響、對于后期GIS學(xué)習(xí)的期望程度，共15道題.從下表可以看出兩個學(xué)校被調(diào)查的人數(shù)比例接近，CF1占55.51%，CF2占44.49%，文科生占75%，理科生占25%，高一學(xué)生占31.99%，高二學(xué)生占68.01%.

學(xué)生對GIS初步了解情況共4道問題，統(tǒng)計上述問題的調(diào)查結(jié)果，大部分學(xué)生（54.04%）對GIS只了解一點，9.56%的學(xué)生不了解GIS;48.53%的學(xué)生從沒接觸過GIS相關(guān)的軟件，29.04%的學(xué)生偶爾使用;77.94%的學(xué)生認(rèn)為GIS的軟件難度較大;在Internet網(wǎng)上利用電子地圖的學(xué)生占67.28%，有32.72%的學(xué)生從未使用過電子地圖.從調(diào)查結(jié)果可以看出學(xué)生對GIS的了解甚少，與此相對應(yīng)的是在互聯(lián)網(wǎng)上學(xué)生相關(guān)知識的需求很大，對于GIS的高需求和低認(rèn)識成了鮮明的對比.

GIS技術(shù)運用到中學(xué)課堂教學(xué)中，所有的學(xué)生認(rèn)為讓地理課程變得簡單了，在教和學(xué)中學(xué)生更喜歡老師講授結(jié)合可視化GIS技術(shù)軟件（66.54%）、學(xué)生自己動手老師指導(dǎo)的方式（54.04%），多數(shù)的學(xué)生（60%）認(rèn)為課堂上使用電子地圖和GIS技術(shù)會對于地理的學(xué)習(xí)能起到很好的效果（62.13%）.

傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖已經(jīng)不能滿足我們現(xiàn)在的需求， 72.43%的學(xué)生認(rèn)為只靠紙質(zhì)地圖已經(jīng)不能很好的培養(yǎng)空間思維能了，52.21%的學(xué)生認(rèn)為利用GIS地圖進行空間定位、查詢、判定方向、量算距離和面積等比傳統(tǒng)的紙質(zhì)地圖來得便捷得多.其中，11.03%的學(xué)生傳統(tǒng)地圖能夠很好的培養(yǎng)空間思維能力、27.94的學(xué)生認(rèn)為GIS地圖和傳統(tǒng)紙質(zhì)地圖一樣便捷，從以上的調(diào)查結(jié)果顯示絕大多數(shù)的學(xué)生認(rèn)識到GIS在我們的生活和學(xué)習(xí)中的重要性，另外也看到部分學(xué)生對GIS的不了解，沒有看到GIS對于地理帶來了革命性的變化.

從后續(xù)發(fā)展看有80.51%的學(xué)生在大學(xué)里計劃學(xué)習(xí)GIS方面的知識，19.49%的學(xué)生希望從事相關(guān)的專業(yè)，69.49%的學(xué)生認(rèn)為開設(shè)GIS選修課對將來的發(fā)展有很大的幫助，另外也有19.85%的認(rèn)為沒有幫助.可見，大部分學(xué)生已經(jīng)認(rèn)識到GIS已經(jīng)融入到我們的生活，對于GIS有著濃厚的興趣和學(xué)習(xí)的欲望.

2.1.2 教師對GIS的認(rèn)識情況

教師調(diào)查問卷分為兩部分內(nèi)容，分別為地理信息系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用情況和運用案例教學(xué)情況的調(diào)查.教師對于GIS認(rèn)識情況問卷反映四個方面問題：教師對于GIS的認(rèn)知及期望、GIS在輔助地理教學(xué)中的應(yīng)用、GIS應(yīng)用的效果和案例教學(xué)中GIS應(yīng)用情況.

59.38%的教師了解一些3S技術(shù)，9.38%的教師不了解，31.25%的教師很熟悉，;65.63%的教師在生活中不太經(jīng)常接觸3S技術(shù)，12.50%的教師只是聽說過;關(guān)于GIS的相關(guān)軟件只有18.75%的教師經(jīng)常使用，大多數(shù)的教師（59.38%）從來沒有用過或只是略知一二（21.88%），與其他軟件相比，認(rèn)為GIS軟件難度較大（59.38%），只有15.63%的教師認(rèn)為軟件很容易，關(guān)于GIS方面的培訓(xùn)，有56.25%的教師很想?yún)⒓樱?3.75%的教師不太想?yún)⒓?可見，中學(xué)地理教師缺乏GIS素養(yǎng)，對GIS軟件不熟悉甚至根本不會操作.

綜合比較學(xué)生和教師對GIS的了解情況（圖1），師生雙方基本達成了共識，多數(shù)人對GIS知之甚少，可見GIS在中學(xué)地理教學(xué)中的運用明顯不足.

通過以上兩組數(shù)據(jù)可以看出（圖2、3），學(xué)生和教師對GIS相關(guān)軟件的使用的多少和難易程度具有很高的相關(guān)性，近80%的人認(rèn)為GIS的相關(guān)軟件比一般的辦公軟件難，很少使用.從中也看到學(xué)生和教師的自身評價存在一定的差距，總體上學(xué)生的自我評價相對較高，這與學(xué)生這方面的知識欠缺有很大的關(guān)系，對軟件的難易程度估計不足，但學(xué)生更喜歡操作性強的應(yīng)用性知識.

在高中教學(xué)過程中有62.5%的教師講過GIS方面的內(nèi)容，9.38%的教師沒有講過，自己也不懂;在高中地理必修課中關(guān)于3S技術(shù)的那節(jié)課只講了不到10分鐘的教師占43.75%，有31.25%的教師講了一節(jié)課;有71.88%的教師經(jīng)常使用的是紙質(zhì)地圖，只有28.12%的教師經(jīng)常使用電子地圖;87.5%的教師基本不會使用GIS技術(shù)制作的專題地圖，有12.5%的教師會經(jīng)常使用.在授課過程中，關(guān)于GIS方面的內(nèi)容多數(shù)教師一帶而過，很少用GIS輔助地理教學(xué).

在地理教學(xué)中GIS的應(yīng)用發(fā)揮了很好的效果，96.88%的教師認(rèn)為使用GIS地圖比紙質(zhì)地圖便捷，僅有3.13%的教師認(rèn)為兩類地圖差不多;所有的教師都認(rèn)為使用GIS工具展現(xiàn)三維地形圖、地形剖面圖效果較好、很靈活方便，對于掌握地形特征幫助較大.

上圖顯示多數(shù)學(xué)生和教師都認(rèn)為中學(xué)地理課堂中運用GIS地圖比傳統(tǒng)地圖便捷而且效果較好（圖4、5），認(rèn)為沒有區(qū)別的教師只有極少數(shù)、相比學(xué)生的數(shù)量較高，教師的認(rèn)同感高于學(xué)生.這主要是因為在中學(xué)地理教學(xué)中GIS技術(shù)沒有得到很好的運用和展示，沒能調(diào)動學(xué)生的積極性，導(dǎo)致部分學(xué)生的認(rèn)同感低.

在案例教學(xué)中有一半的教師不使用或不經(jīng)常使用地圖幫助教學(xué)，只有18.75%的教師經(jīng)常使用，使用3S技術(shù)作為教學(xué)工具的教師占56.25%，43.75%的教師基本不使用.可見，案例在中學(xué)地理教學(xué)中運用不足，3S技術(shù)的應(yīng)用更是停留在表層，不能達到GIS技術(shù)應(yīng)用到教學(xué)中應(yīng)有的教學(xué)效果.

2.1.3 教師運用案例教學(xué)情況

隨著地理課程改革的推進，其課程理念發(fā)生了變化，高中地理課程中增加了活動案例素材，即要求公民必須具備地理知識和地理素養(yǎng)，注重對地理問題進行探究，新的理念推動中學(xué)教師教學(xué)方法的轉(zhuǎn)變，在實際教學(xué)中注重培養(yǎng)學(xué)生的各項地理能力，運用地理原理探究實際生活中的地理問題[6].而地理案例教學(xué)正適應(yīng)了這一要求，讓抽象的知識與實踐生活相結(jié)合，在具體的情境中提出解決問題的辦法，從中培養(yǎng)學(xué)生的地理能力.案例教學(xué)是中學(xué)地理教學(xué)重要的教學(xué)方法，將GIS技術(shù)融入到地理教學(xué)案例中還處于嘗試階段.

為了解中學(xué)教師運用案例及GIS技術(shù)與案例教學(xué)的實際運行情況，本項目開展了教師案例教學(xué)情況調(diào)查，主要反映三個方面的問題：對案例教學(xué)的關(guān)注和運用情況、案例教學(xué)的設(shè)計和效果、案例素材的來源.首先，對教師基本情況進行統(tǒng)計，教齡在11-20年的教師占46.88%，31.25%的教師教齡在20年以上，10年以內(nèi)的教師僅占21.87%.從年齡結(jié)構(gòu)看，中學(xué)地理教師缺少青年教師.

調(diào)查顯示，46.88%的教師經(jīng)常關(guān)注教材中的活動素材和案例，28.12%的教師偶爾關(guān)注，25%的教師從沒有關(guān)注過;37.50%的教師經(jīng)常使用案例教學(xué)，多數(shù)教師（43.75%）偶爾使用，有18.75%的教師沒有使用過;68.76%的教師認(rèn)為案例教學(xué)操作困難或較困難，31.25%的教師操作比較容易.在案例教學(xué)中教師經(jīng)常用的是地圖冊（46.88%），使用電子地圖的教師占21.88%，有21.88%的教師沒有設(shè)計過地理教學(xué)案例，43.75%的教師偶爾設(shè)計，僅有34.37%的教師設(shè)計過案例;有43.74%的教師認(rèn)為案例教學(xué)沒有效果，31.25%的教師認(rèn)為效果明顯.案例教學(xué)素材的來源主要是查閱資料（50%），43.75%的教師能夠上網(wǎng)查詢并關(guān)注地理熱點問題，6.25%的教師只靠教材;偶爾讓學(xué)生搜集素材的教師占56.24%，15.63%的教師經(jīng)常讓學(xué)生搜集素材，28.13%的教師從沒讓學(xué)生搜集過;84.38%的教師很少就某一地理案例進行教學(xué).在調(diào)查和訪談中顯示，中學(xué)地理教師對地理教學(xué)案例的認(rèn)識不足，重視程度不夠，積極性欠缺，很少進行教學(xué)案例的設(shè)計，受年齡、理論知識、軟件操作等條件的影響，中學(xué)地理教師之間存在很大的差異，這在一定的程度上影響案例教學(xué)的有效實施.

2.2 中學(xué)地理課堂教學(xué)觀察

高質(zhì)量的地理課堂觀察是一種研究性活動，它在教學(xué)實踐和教學(xué)理論之間架起一座溝通的橋梁，明確項目的觀察目的，選擇觀察對象，確定觀察行為，處理觀察數(shù)據(jù)[7]，并分析GIS教育在中學(xué)地理課堂中存在的問題.

課題組成員對CF1的課堂教學(xué)情況進行了觀察，主要從教師的講授方式和學(xué)生的聽課狀態(tài)兩方面進行評價.本節(jié)課教師講授的內(nèi)容是“黃河”，在授課過程中教師主要采用講授法進行教學(xué)（教室中有投影儀，老師沒用，主要的內(nèi)容在黑板上板書，并勾畫出黃河的大體輪廓），輔助教學(xué)工具為地圖冊，主要講了黃河的基本情況、流經(jīng)的省份、黃河的治理等內(nèi)容，整體看教師按照大綱的要求完成了教學(xué)計劃，授課條理清晰，重點突出.從學(xué)生的聽課狀態(tài)看，只有少部分前排的學(xué)生能夠跟著老師的思路認(rèn)真聽課，大部分學(xué)生聽10分鐘左右就走神了，有的小聲說話，有的睡覺，有的看別的課程的書等.可以看出，如此的授課方式學(xué)生處于被動層面，無法調(diào)動學(xué)生的積極性.

同時，課題組對赤峰學(xué)院教育實習(xí)生在CF1地理授課情況進行了觀察，整體情況更是不盡如意，有的理科班的地理課被其他的課程擠掉，即使能夠上課的班級，認(rèn)真聽課的學(xué)生數(shù)量在不足10人，學(xué)生遲到、睡覺、說話、玩手機、做作業(yè)等現(xiàn)象非常普遍.因受高考指揮棒的影響，中學(xué)地理課堂教學(xué)動力不足，關(guān)于GIS在課堂中的應(yīng)用，多數(shù)教師反映受學(xué)生的升學(xué)壓力的影響，心有余而力不足，只能高考考什么，學(xué)生學(xué)什么.雖然GIS在地理教學(xué)中的應(yīng)用是必然的趨勢，但是也只能圍著高考的指揮棒走.

3 中學(xué)地理教學(xué)中GIS應(yīng)用對策分析

GIS應(yīng)用地理教學(xué)中的問題應(yīng)該從地理教師和其他課程資源兩方面進行考慮，針對以上GIS中學(xué)地理教學(xué)中存在的問題，參考課程改革中提出的要求，中學(xué)地理GIS教學(xué)應(yīng)該從政府的支持、地理信息數(shù)據(jù)庫和師資培訓(xùn)三個方面提出對策.

GIS的開展需要社會各方面的支持，發(fā)達國家在GIS興起之初，政府和企業(yè)都投入了巨大的關(guān)注，我國應(yīng)該借鑒國外的經(jīng)驗，政府和教育主管部門應(yīng)該統(tǒng)一推行GIS基礎(chǔ)教育計劃.由教育主管部門、研發(fā)公司、高校和中學(xué)地理教師共同合作，根據(jù)中學(xué)地理教學(xué)大綱的內(nèi)容和要求、中學(xué)生的特點等師生的不同要求研發(fā)中學(xué)地理GIS輔助教學(xué)軟件.調(diào)查結(jié)果中顯示多數(shù)的學(xué)生更喜歡自己動手教師指導(dǎo)的方式，而學(xué)生的操作需要實驗室的支持，所以學(xué)校建立GIS實驗室，開設(shè)GIS應(yīng)用的選修課程.

GIS教學(xué)需要海量的數(shù)據(jù)，而我國中學(xué)GIS教學(xué)的資源又十分匱乏，GIS數(shù)據(jù)是教學(xué)的基本保障，這需要社會各部門為中學(xué)GIS教育創(chuàng)建專業(yè)的網(wǎng)站和數(shù)據(jù)平臺，提供符合中學(xué)地理教學(xué)內(nèi)容的教學(xué)資料，并及時更新數(shù)據(jù)，使得GIS能夠很好的融入中學(xué)地理教學(xué).

由于GIS是一門綜合性、技術(shù)性很強的學(xué)科，作為輔助教學(xué)的工具，對教師的GIS的理論和技術(shù)的要求很高，目前的非GIS專業(yè)的教師能夠講解課程中的相關(guān)內(nèi)容，但是相關(guān)的軟件大多不能操作.在調(diào)查中有56.25%的教師希望參加GIS方面的培訓(xùn)，引進GIS專業(yè)的人才，并組織進行地理教師的培訓(xùn)，是進行GIS有效課堂的前提.基于中學(xué)地理課程標(biāo)準(zhǔn)的改革，以GIS技術(shù)作為支撐，中學(xué)教師和大學(xué)教師共同設(shè)計、開發(fā)中學(xué)地理教學(xué)案例，并運用到中學(xué)地理的課堂中，以此為契機，既能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的興趣，又能調(diào)動教師的積極性和主動性，在這個過程中，提高教師運用GIS相關(guān)軟件的能力.

中學(xué)地理教學(xué)中GIS的應(yīng)用還處于起步階段.多數(shù)學(xué)生和教師能夠認(rèn)識到GIS的優(yōu)勢和重要性，但主要源于師資的問題，基本沒有走進地理課堂.這與課程改革的要求還存在很大的差距，必須引起我們的注意.

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參考文獻：

〔1〕彭云龍，陳泰龍，褚君，王婕婷.初中地理自主學(xué)習(xí)調(diào)查現(xiàn)狀及教學(xué)啟示——以南師附中新城初中黃山路分校為例[J].地理教學(xué)，2018（23）：34-38.

〔2〕顧志宏.地理信息系統(tǒng)在中學(xué)地理教學(xué)實踐中的應(yīng)用與展望[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2018（18）：43-45.

〔3〕孟祥銳，禇麗娟，孟祥爽.3S技術(shù)在中學(xué)地理野外實踐教學(xué)中的應(yīng)用[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2019（04）：26-28.

〔4〕林培英.探討中學(xué)地理教學(xué)的“圖層方法”[J].課程.教材.教法，2014，34（08）：64-69.

〔5〕段玉山，周維國，周曉輝.1977年以來地理高考大綱及能力要求變遷研究[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2016（21）：16-19.

〔6〕夏志芳.關(guān)于高中地理教材改革的幾個問題[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2005（05）：4-6.

〔7〕林培英.名師的高度[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2015（23）：1-5.