中學GIS教育中存在的問題與解決途徑

南京師范大學地理科學學院（210023） 王濤玲 湯國安 楊秀萍

中學GIS教育中存在的問題與解決途徑

南京師范大學地理科學學院（210023） 王濤玲 湯國安 楊秀萍

國外中小學GIS教育方興未艾，而國內的中學GIS教育歷經近十年時間的教改，仍處于起步階段，中學GIS教育面臨諸多問題亟待解決。本文通過對目前國內外中學地理GIS教育的現狀調研，分析了中學地理學習GIS的必要性，探討了國內中學GIS教育在教學觀念、師資力量、資金設備、應用層次等方面的問題，并提出了增加課程教學比例、依托高校資源優勢、開展青年教師培訓、深化教育教學內涵等解決途徑，旨在為國內中學GIS教育更快、更好的發展和普及提供參考。

中學地理；GIS教育；問題；解決途徑

地理信息系統（GIS）是在計算機硬、軟件系統支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）的有關地理分布數據進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術系統[1]。GIS的出現，給地理學的研究思路與技術方法帶來一場革命性的變化。在一定的意義上講，GIS已經成為新一代的地理學語言。我國GIS理論與技術，經過近40年的發展，已處于廣泛應用的發展階段。而我國中學GIS教育，仍處于剛剛起步階段。本文通過大量的調研，將逐一介紹國內外中學GIS教育的現狀，深入分析GIS教育滲透中學地理的必要性，并重點歸納中學GIS教育存在的問題及相應措施。

一、國內外中學GIS教育現狀

地理信息系統最早萌芽于北美，相比而言，國外GIS基礎教育進展非常迅速。美國、日本、澳大利亞、加拿大、英國、德國等國，不但將其應用在地理教學方面，幫助學生更好地認識我們的地球、環境、歷史，甚至經濟情況，使學生了解最新的前沿科技，認識地理信息系統概念和技術、增強地學知識，提高計算機使用技能，還著重應用于培養學生理性地、科學地分析和解決問題的能力。1994年，美國制定了“生活化的地理學”國家地理標準，開始了對于GIS基礎教育的肯定。隨后便召開了首屆GIS在教育上應用的會議，著手實施Mapping Our City計劃，該計劃試圖利用GIS技術，使美國城市的中學生將地理課教學內容與所在城市的社會、環境等問題聯系起來，引導學生關注當地社會熱點問題，借助GIS技術將這些問題可視化并尋找解決方案，最終達到在青少年中普及GIS知識，同時提高中學生科學素質的雙重目的。英國教育和職業部1996年8月頒布了新的《國家地理課程標準》，非常注重學生信息技術能力的培養，要求學生使用信息技術獲取信息，輔助處理、分類和呈現數據。20世紀90年代初, 英國的地理信息協會的年會專刊中，已經有文章從不同的方面討論將GIS引入學校教育。如今，英國中小學各個不同年級的地理課程中，都已開展不同程度的GIS教育。此外，美國ESRI公司推出的K-12計劃在美國中小學進行GIS教育獲得巨大成功后，向世界許多國家，如：澳大利亞、加拿大、意大利、法國、日本等發達國家，以及中國、印度、非洲等發展中國家都推行了K-12計劃，幾十年來，影響深遠，改變了許多國家中學GIS教育落后的狀況，使GIS知識和文化在中學教育中得以推廣和普及。總體上，歐美以及日本、澳大利亞等國十分關注GIS基礎教育，大至公司（ESRI公司等）、高校（奧地利Salzburg等）團體，小至地理學者個人（Joseph Kerski[2]）都致力于GIS教育，他們的學生們不僅對GIS軟件操作熟練，還能運用GIS軟件結合實際問題做出分析和建議。

2003年4月，我國教育部修訂、頒布了《普通高中地理課程標準(實驗)》。在這之前，部分中學地理教材(如人教版高中地理選修第二冊、上海版高中地理)介紹了地理信息技術(GIS、RS、GPS)在國土整治中的應用，并在2004年全國高考《文科綜合能力測試》試題中，設計了城市交通圖層與城市人口分布圖層疊加、不同年度城市土地利用圖層分析的選擇判斷，分值為8分[3]。新課程標準頒布后，全國各地掀起了開展GIS輔助教學和選修課的熱潮，中學地理GIS教育研究應用的文章也多了很多。例如：2004年，廣州執信中學王萬里的《GIS的發展與中學生地理信息素養的培養》、首都師大林培英的《中學地理信息技術教學》；2005年，天津師范大學李佩武的《GIS 技術及其在地理教學中的應用分析》、廣東省佛山市南海區小塘初級中學陳夏詩的《借助GIS提高學生的地理學習能力》；2006年四川師范張燕的《GIS輔助中學地理教學的功能淺析》、西北師大李曉云的《GIS技術在高中地理教學中的應用與思考》等等[4-9]。但是，在實際的地理教學中，利用GIS進行輔助教學的情況很少，更談不上如何開發GIS技術的教育教學功能。

近幾年來，部分學校結合教學內容和教學大綱的要求，通過使用相關的GIS軟件，進行了一些輔助教學的嘗試，同時也產生了一批有關GIS技術應用于地理教學設計的的文章雜志。例如，2006年張廣琴的《ArcMap在中學地理教學中的應用》一文，以普通高中課程標準試驗教科書(必修)地理(第二冊)第一單元第三節中的我國人口分布為實例，介紹了ArcMap在高中地理教學中的應用； 2009年石河子大學張建龍在《GIS在計算機輔助地里學中得應用》一文中，以地形圖判讀教學、東亞季風氣候成因教學以及農業布局原則為例，介紹了 Arcview地理教學中的應用；2010年陸慶花的《GIS在中學地理教學中的應用》一文，亦以普通高中課程標準實驗教科書（北師大版）必修三第一章第一節區域和區域差異中的中國三大自然區自然環境的差異內容為例，具體介紹了MapInfo的強大功能等等[10-12]。

綜上，中學GIS教育還處于較低層次的教學實踐探討和教學方案設計階段，并沒有如美國、日本等發達國家一樣在中學地理教學中得到普及，更沒有通過深層次的開發GIS技術的教學功能，在校園中形成一種GIS的文化氛圍。此外，我國臺灣、香港地區的GIS基礎教育也走在大陸前面。

二、中學地理學習GIS的必要性

著名的地理信息系統專家陳述彭院士認為：“定性描述是地理學的第一代語言，地圖是地理學的第二代語言，地理信息系統是地理學的第三代語言。”隨著信息技術的發展，地理學的表達形式正朝著多元化、技術化的方向發展。在現代化社會背景下，地理教育的目標、內容、形式，以及GIS技術自身強大的功能和優勢，決定了GIS技術應用于中學地理教學的必要性：

1. 信息技術社會的要求

21世紀的社會正處于知識大爆炸的信息技術時代，地理信息的搜集、地理素養的培養也日益受到人們的關注。孫大文在《拓展地理教育的視野迎接地理教育的春天》一文中說到：“地理教育不應單純追求地理知識的數量，而應更重視各種地理信息的收集和篩選能力。然而這一能力的培養和訓練，又和我們地理教學的計算機軟件建設密切相關。”[13]GIS技術的迅速發展和應用，正是迎合了現代信息技術社會背景下地理教學的要求。

2. 基礎課程改革的需要

2003年頒布的《普通高中地理課程標準(實驗)》前言部分提到:“全面推進素質教育，要求從學生的全面發展和終身學習出發，構建體現現代教育理念、反映地理科學發展、適應社會生產生活需要的高中地理課程。”[14]地理學科的迅速發展和素質教育的推進，對基礎課程的改革提出了新的挑戰。全面普及GIS教育，不僅可以有效地提高教師的教學能力和專業素養，更重要的是有助于培養學生的信息意識和信息能力，達到基礎課程改革培養未來公民所必備的地理素養的首要目標。

3. GIS技術自身強大功能和優勢

GIS作為一個獨特的信息系統，無論是在輔助教學功能上，還是在教學效果上，都有著極大的優勢。GIS是一門技術，有著自身強大的功能，如地理數據的可視化、地理數據的查詢、空間分析以及制圖等功能。在教學效果上，有助于提高學生的自主性，刺激學生多種感官，激發學生興趣，增強學生地理素養，培養學生獨立解決問題的能力等。GIS技術的滲透，為傳統的地理教學注入了新的血液，對地理教學的內容、形式和手段產生了深遠的影響。

三、中學GIS教育存在的問題

自高中地理課程標準頒布至今已有10年之久。一直以來，也不乏有地理教育者們積極研究如何將GIS教育更好的融入中學地理中來，關于中學GIS教育的理論成果也不在少數，但是，因受到軟硬條件等各方面的因素限制，中學地理GIS教育仍處于起步階段，并存在著種種問題，嚴重制約了GIS技術在中學地理教學中的應用與普及。

1. 備受高考試題影響，課堂教學動力不足

據調查統計，以全國高中地理考試大綱說明為例，《2007年高考全國統一考試地理考試大綱》第三部分區域可持續發展中，首次將地理信息技術的應用部分納入了考試大綱。但是，對這部分內容的考試要求，僅僅停留在一些簡單的含義、功能及應用層次，試題形式多為簡單的選擇題，所占分值很低，其他自主命題省份的考試大綱（說明）也大多如此。多數地理教師對于GIS技術在中學地理教學中的應用，無奈抱著“高考考什么，學生學什么”的態度。而事實上也是如此，全國各省真正開展GIS教育的學校屈指可數，很多教師抱怨，心有余而力不足，學生升學壓力很大。盡管地理信息系統在中學地理教學中的應用有著必然的趨勢，課堂的教學內容卻只能跟著高考指揮棒走。

2. 基本素材投入不夠，制約GIS教育實施

新世紀以來，我國中學的基礎設施建設有了很大的提升，尤其隨著信息技術的發展，中學建立計算機微機房已不是難事，但是要建立配套的地理信息系統實驗室還頗具難度。一是，目前GIS技術軟件多為商業化軟件，不僅價格昂貴，而且系統龐大，不適宜用于中學教學。另一方面，缺少豐富有效、適用于基礎教育的免費數據和教材。地理信息系統是以地理空間信息為支撐的，相應的地理數據自然顯得尤為重要。但是，目前我國只有少數中學確立為GIS教育的基地，其他中學迫于軟硬條件的限制，很少能夠開展GIS教學。

3. 專業師資力量缺乏，知識講解無法到位

我國GIS技術應用于中學地理教學起步晚，許多地理教師平時忙于學科教學及學校各種瑣碎事務，無意或無暇抽身于地理信息系統基礎理論知識和基本技能的學習與操練，自身GIS素養不專業，GIS軟件操作不熟悉。稍懂皮毛的教師也只是為了迎合GIS技術發展趨勢，在參加賽課等活動時，運用一些簡單的GIS軟件，設計教學案例輔助教學，并不能夠廣泛掌握地理信息系統的專業知識，熟練操作相關軟件，更不用提如何將GIS技術與中學地理自然、人文、區域等教學內容緊密聯系、互相滲透，形成一套完整的、系統的地理信息技術教學體系。總體上，我國中學地理教師還難以勝任GIS的教學工作。

4. 技術應用停留表層，未達到應有教學效果

從我國中學地理GIS教育的現狀可以看出，目前，大部分中學GIS技術的應用都還停留在利用一些著名的GIS平臺軟件，對地理數據的可視化、信息查詢、空間分析、制圖等進行輔助教學的層次。雖然也有一些成效，如引發了一部分學生對地理學科的興趣，但始終未能很好的發揮地理信息技術應用于地理教學應有的教學效果。中學地理教育的使命是要引導學生關注全球問題和我國改革開放以及現代化建設中的重大地理問題，弘揚科學精神和人文精神，培養創新意識和實踐能力等，GIS技術的引入，不應該純粹的為使用而使用，走形式而不注重GIS技術背后對地理教育的強大推動力。

四、解決途徑

我國中學地理教育者也看到了中學GIS教育存在的問題，并簡要提出了相應意見、措施。作者在前人的基礎上，結合當前的實際情況，總結了如何更好的推動中學GIS教育發展的途徑。

1. 增加課程教學比例，全面推進素質教育

地理空間是地理學永恒的主題，地理信息系統與其它信息系統的獨特區別在于其數據的空間定位特征。在中學地理教學中融入GIS教學，有利于推動中學生地理素質的培養，而地理素質教育是中學生全面素質教育的組成部分之一。因此，地理教育者們應該緊跟課程改革的步伐，滿足時代對素質教育的要求，擺脫應試教育的限制，適當增加GIS課程的教學比例。青年教師更要在經驗豐富的老教師帶領下，積極開發適合本校學生層次，符合本校教學環境的GIS校本課程，為全面推進素質教育和普及GIS教育打下基礎。

2. 依托高校資源優勢，科研反哺中學教學

我國中學GIS教育雖起步較晚，但許多高校GIS教育已逐成體系，并且在GIS理論和技術方面的科研成果頗豐。如筆者所在的南京師范大學地理科學學院的GIS專業建設和科研成果都已相對成熟，附近的中學完全可以依托高校軟件、數據、師資等各方面資源，通過與高校共建實驗室，聘請高校教師進行講座等，反哺中學GIS教育的建設。高校也應積極配合中學GIS教學建設的要求，努力提升自身專業建設，以便更大范圍的輻射所在地區的中學GIS教育，同時也有利于各中學向高校輸送高素質、能力強、 “上手”快的生源。

3. 開展青年教師培訓，提高教師專業技能

教師的自身素質是制約利用GIS輔助教學的活躍因素[15]。只有教師的GIS專業素養提高，操作技能過硬，才能熟能生巧，將GIS技術與中學地理教學內容更好地結合起來。要提高教師的專業技能，一方面要積極開展對在職教師的GIS培訓，具體的可以利用寒暑假時間，將各中學的地理教師集中起來，請高校專家進行有針對的訓練。另一方面，GIS技術應用于中學地理教學已成為必然趨勢，各高校在培養地理師范生時，應該未雨綢繆，對他們進行將地理信息系統、遙感等專業與中學地理教學內容相結合的專門訓練，將GIS技術知識作為高校學習的重要內容之一。

4. 深化教育教學內涵，重視學生創新意識

GIS技術強大的軟件功能，為教師教學案例設計帶來了極大地便利，打破了傳統的教學模式，對教師教學手段、教學形式也有很大的影響。然而，GIS技術應用于中學地理教育，應更多的著眼于學生，以培養學生的空間思維、地理素養為主要目的。充分發揮教師的主導性和學生的主體地位，深化GIS技術教學內涵，調動學生學習的積極性，啟發學生主動思考的意識，發展學生的空間智能，鍛煉學生獨立解決問題的能力，并在運用GIS技術解決實際問題的過程中，重視學生創新意識的培養。從而發揮出地理信息系統應用于教育教學的強大功能，使地理信息技術脫離僅僅用于輔助教學的低層次應用。

當代GIS的發展已經逐步面向大眾，成為“尋常百姓”可以共享的技術。GIS技術應用于中學地理教學是未來地理教育必然的趨勢，地理教育者應該深刻認識到GIS技術強大的功能，勇于克服各種困難，大膽探索，積極地將GIS技術引入中學地理教學中，讓GIS技術成為改革傳統課程教學模式、教學手段的有力工具，成為培養學生地理素養、空間思維的現代化技術載體。

[1] 湯國安,劉學軍,閭國年等.地理信息系統教程[M].北京:高等教育出版社,2007.

[2] http://www.josephkerski.com/

[3] 林國銀.GIS在中學地理地圖教學中的應用研究[D].福建師范大學教育碩士學位論文,2005.

[4] 王萬里. GIS的發展與中學生地理信息素養的培養[J].中學地理教學參考,2004 (6)：45.

[5] 林培英.中學地理信息技術教學[J]. 課程?教材?教法,2004,24 (7):58-62.

[6] 李佩武,周江,荊平.GIS技術及其在地理教學中的應用分析[J].天津教育,2005 (6):52-53.

[7] 陳夏詩. 借助GIS提高學生的地理學習能力[J].信息技術教育,2005 (11):48-50.

[8] 張燕. GIS輔助中學地理教學的功能淺析[J].地理教育,2006 (6):33.

[9]李曉云. GIS技術在高中地理教學中的應用與思考[J].甘肅科技,2006,22 (5):229-230.

[10]張廣琴.ArcMap在中學地理教學中的應用[J].福建地理,2006,21 (2):164-167.

[11]張建龍.GIS在計算機輔助地理教學中的應用[J].中國科教創新導刊,2009 (13):163-164.

[12]陸慶花,李培鑫,杜靜.GIS在中學地理教學中的應用[J].時代教育,2010 (10):289-290.

[13]孫大文.拓展地理教育的視野迎接地理教育的春天[J].中學地理教學參考,2000, (Z1):4-6.

[14] 中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準(實驗)[S].北京:人民教育出版社,2003.

[15] 姚曉軍,張富學,孫美平.GIS在中學地理教學中的應用芻議[J].四川教育學院學報,2006,22 (10):55-58.

（責任編校：楊靜）

①根據等溫線判定，該地在＿＿半球。

②A、B兩地處在陸地上的是＿＿，處在海洋上的是＿＿。

③如果圖上的三條等溫線是受地形影響而形成彎曲的，

那么A、B所處的地形類型不同A為＿＿＿＿，B為＿＿＿＿說明判斷根據：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ 。

（責任編校：楊靜）