浅谈中学地理GIS教学

1浅谈中学地理GIS教学何佳/成都市第十八中学校(610072)内容摘要：介绍了GIS（地理信息系统）的一些基本知识，GIS引入到中学地理的重要意义；重点探讨GIS引入到中学地理教学中存在的问题与对策。关键词：GIS；中学地理教学；素质教育一、GIS概述GIS是地理信息系统—GeographicInformationSystem的简称。GIS是由计算机硬件、软件、空间数据和应用人员组成的系统，该系统设计用来支持空间数据的采集、管理、处理、分析、建模和显示，以便解决复杂的规划和管理问题[1]。GIS主要具有以下功能[2]：空间数据采集与编辑；空间数据存储与管理；空间数据与变换；空间统计与分析；地图产品显示与制作。1963年，有“GIS之父”[3]之称的加拿大测量学家R.Tomlinson首次提出GIS这一术语。到目前，GIS已有40多年的发展历程，它极大地拓宽了信息系统技术的应用范围和应用深度，特别是随着计算机软件、硬件技术的快速发展，GIS技术也发生着日新月异的变化，目前正处在一个快速发展的阶段，其应用已不仅局限于测绘、地矿、制图、资源与环境管理等传统领域，其在设施管理、交通规划管理、工程建设、城市规划、灾害防治评估、文物考古、旅游规划管理等领域愈来愈扮演重要角色[4]。此外，GIS已进入了军事战略分析、商业策划、文化教育和疾病预防等领域。尤其是1998年1月31日，在加利福尼亚科学中心召开的OpenGISConsortium年会上，美国前副总统戈尔在发表题为“数字地球：二十一世纪认识地球的方式”(TheDigitalEarth:Understandingourplanetinthe21stCentury[5])的讲演中提出了数字地球的概念后，GIS作为数字地球建设的支撑技术，它得到了更广泛地应用、更快速地发展。近年来，GIS出现了以下发展趋势：①与遥感（RemoteSensing，简称RS）、全球定位系统（GlobalPositioningSystem，简称GPS）集成，即3S集成技术，构成了建设数字地球的支撑技术；②基于面向对象技术和组件式软件，构建COMGIS；③基于Internet技术构建WEBGIS；④基于网格计算技术，构建网格GIS(GridGIS)；⑤基于虚拟现实技术，构建VirtualGIS;⑥GIS应用全面走向社会化，GIS在生活中扮演着重要的角色。二、中学地理GIS教学的地位与作用地理学已经进入了信息化时代，这个时代以信息资源的科学管理和充分利用为特性[6]。据统计，人类社会大约80%的信息都与空间位置有关，而GIS的最大优势就在于能够实现空间信息和属性信息的有效关联和管理。在可持续发展受到了高度重视的今天，GIS已成为解决发展中的问题的有效手段。新的地理课程标准已经明确要求学生要知道电子地图、遥感图像等在生产、生活中的用途[7]。在现行中学地理教材中，高中《地理》（必修）下册第七单元中将数字地球作为自学阅读材料在自学园地里面提了出来，高中《地理》（选修）第二册第二单元第二节“现代化技术在国土整治中的应用”将3S技术及其应用进行了比较详细地讲解。这些说明了GIS教育已经引起了国家教育主管部门的高度重视，可以预见，在不久的将来，GIS在中学地理教育中将会扮演越来越重要的角色。如今高校GIS教育已经比较成熟，形成了本科—硕士—博士三级金字塔学科体2系，而中学GIS教育则刚刚处于起步阶段，还有许多工作要做。但是，可以预言，GIS教育进入中学地理将是大势所趋。笔者认为，将GIS引入中学地理教育，将会起到以下作用：1.在教学手段上引入GIS技术，可以改变传统的教育方式，扩充多媒体教学手段，优化教学信息环境，是实施素质教育的有效手段[8]。利用GIS技术，我们可以将教材上、地图册上、参考资料上的图片及其文字说明很方便地建成电子数据库，进行地理教学资源的有效管理，在需要的时候随时调用；利用GIS技术可以及时更新已经过时的地理数据，解决地理信息数据老化的问题；基于已有的GIS数据库，利用GIS技术，可以很方便地制作地理教学过程中需要的各种专题地图。2.在教学内容上适当地引入GIS知识，介绍数字地球时代地理学的前沿知识，扩展学生的知识面，激发学生学习地理知识的兴趣，尤其是引导学生利用GIS技术来分析解决日常生活中的问题，更能够培养学生的综合素质。3.引入GIS教育有利于我们保持与国际地理教学先进水平的同步[9]。将GIS应用到中学地理教学中已经成为国际上地理教学的趋势。在美国、日本、加拿大等国，GIS在中学地理教育已经用得很普遍，而中国大陆则刚刚起步。作为信息时代的地理教师，有责任和义务努力推进GIS在中学地理教育活动中的应用，紧跟国际发展潮流。4.让学生了解和掌握一定的GIS理论知识，可以为高等院校输送优秀的GIS本科新生。如今，高校GIS发展很快，特别近几年新招GIS本科专业的学校很多，但是生源却不尽人意，主要原因还是在于许多学生对于GIS没有一点认识，尤其是在西部地区，许多高校的招生指标往往被浪费。随着GIS在经济建设中的重要性的日益增强，GIS人才的需求量越来越大。目前，中国GIS人才有几十万人的缺口，要解决这个问题，必须依靠高校多培养GIS人才。因此，在中学地理引入GIS，让学生更多的了解它，将会为GIS人才培养输送更多的优秀生源。三、中学地理GIS教学存在的问题与对策GIS由计算机硬件、软件、数据和人员组成。我们可以从以下几方面分析中学地理GIS教育面临的问题，寻求一些对策。1.从硬件看，大多数中学都建有计算机机房，计算机及其相应的硬件配置能够满足构建GIS的基本要求；2.从软件看，GIS教学是实践性和操作性很强的,要进行GIS教学，我们首先就面对一个GIS软件选择的问题。目前，无论是国外还是国内商业化GIS软件的市场价格都是非常昂贵的，如美国著名GIS软件厂商ESRI公司的ARC/INFO，其市场价格是每套几十万人民币；而国内的GIS软件，如MAPGIS、SUPERMAP软件的价格也是几万人民币一套。GIS软件价格将是影响GIS在中学地理中普及应用的重要因素。3.数据是GIS的血液，没有数据的GIS也只是一个空架子。数据的缺乏也是影响GIS在中学地理中普及应用的一个重要因素。4.中学GIS的人员组成将是教师和学生，而教师作为知识的传播者，占据主导地位。目前的中学地理教师，除了少数刚刚走出大学校门的年轻教师接受过一定的GIS教育外，大部分教师对GIS是一无所知的。教师对GIS的掌握，将是影响GIS在3中学地理中普及应用的至关重要的人为因素。总之，GIS要在中学地理中得到普及和应用，将会面临很多的、具体的问题，这些问题的解决将是一个长期的过程，而且需要各方面的共同努力。在此，笔者提出一些自己的看法，以供参考。针对地理教师缺乏GIS知识的问题，一方面，高等师范院校的地理系作为培养地理教师的基地，必须开设一些GIS相关的课程，让这些准地理教师在大学里面就接受良好的GIS教育，目前高等师范院校地理系要作到这一步，没有太大的问题。另一方面，在职的地理教师需要加强GIS相关知识的继续教育，提高自身素质。针对GIS软件的问题，对于少数有经济实力的中学可以自己直接购买商业化的GIS软件，而对于大多数学校这是不现实的。在此，有三条思路可以考虑。一是寻求与GIS软件厂商合作，建立GIS实习基地，如ESRI中国（北京）有限公司同北京人大附中和成都七中签署了GIS软件赠送协议，和这些学校一起共同建立“现代地理教学示范基地”；为促进GIS知识在中学生中的普及，北京超图公司向北京市海淀区中学科技创新研究所遥感实验室捐赠了价值数万元的软件。二是与相关高校合作，目前许多师范、农林、理工、石油、地质、交通等高校都有GIS本科专业，有的还有硕士点、博士点，依托高校优势，也能够推进GIS在中学地理的普及应用。三是GIS软件开发商开发出适合以中学地理教学的并符合其实际的GIS软件。例如，2005年5月27日，由人民教育电子音像出版社与国内知名GIS企业北京超图地理信息技术有限公司联合开发的中学地理教育软件——《超级地图》问世。据悉，该软件是国内首个面向中学地理教育的GIS软件[10]。GIS走进中学地理教育，也为GIS软件开发商开拓了新的市场领域。解决数据缺乏问题相对容易一些。地理教师可以充分利用现有的各种地理图片、文字资料经过收集、整理建成GIS数据库；与高校合作，获得与中学地理教学有关的大量的电子数据；Internet是重要的信息载体，通过Internet的搜索引擎，输入GIS等关键词，可以快捷地查询到大量与GIS有关的信息，如GIS基础知识介绍、GIS有关学术论文、GIS课堂教学与学习资料、GIS软件介绍、GIS免费测试软件下载、与GIS有关的电子在线刊物、最新GIS学习书籍学术著作介绍、免费数据图片（图像）下载等。知识经济时代，谁掌握了信息谁就占据了主动权。Internet是信息获取的重要途径，已经成为信息时代主要联系和交流方式之一。无论是教师还是学生都能够很方便地获得GIS免费资料，这将大大有利于GIS在中学地理教学中的应用与普及。四、结束语GIS教学纳入中学地理教学内容是一个不可阻挡的趋势,GIS引入中学地理是地理教学改革的需要，也是国家社会、经济发展的需要。GIS引入中学地理具有很大的挑战性，作为新时代的地理教师，推动GIS在中学地理中的应用责无旁贷。参考文献：[1]胡鹏，黄杏元，华一新.地理信息系统教程[M].武汉：武汉大学出版社，2002[2]黄杏元.地理信息系统概论(修订版)[M].北京：高等教育出版社,2001[3][4]汤国安，陈正江，赵牡丹.ArcviewGIS地理信息系统空间分析教程[M]科学出版社，2002[5]Al.Gore,TheDigitalEarth:Understandingourplanetinthe21stCentury,，1998.[6]李奕,董俊娟.地理信息系统知识及地理信息系统在中学地理教学中的应用.[7]=34&i=26985&t=26985[8]李奕.地理信息系统与中学地理教学4[9]文合平.GIS和中学地理教学.[10]