基于GIS的人文地理學教學模式構建

劉毅華+黎倩雯

一、GIS在人文地理學研究及其教學中的趨勢

地理信息系統（簡稱GIS）是20世紀60年代中期逐漸發展起來的一門新技術，它是以地理空間數據庫為基礎，在計算機軟硬件支持下，對空間相關數據進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，為地理研究和地理決策服務而形成的計算機決策支持系統。GIS以其強大的空間可視功能、空間數據庫管理和空間分析功能等，廣泛應用于區域規劃、土地管理、水利水資源管理、旅游管理、城市管理、交通、衛生、農業、軍事等領域，成為目前一個全球性的重要行業。GIS 技術的使用也是現代地理學發展的重要標志，其在整合和分析各種數據尤其是空間數據方面優勢獨特。近年來，社會科學（包括人文地理學和一些應用社會科學）的一項重要進展即是GIS方法在研究復雜的人類社會系統中的應用。如美國加州大學圣達巴巴拉分校的社會科學空間綜合研究中心（簡稱CSISS）在美國國家自然科學基金資助下成立并發展起來，為促進GIS技術在社會科學中的應用發揮著重要作用。英國倫敦大學學院的高級空間分析中心（簡稱CASA）也集聚GIS、地理學、經濟學、物理學、計算機科學等多學科專家，集中研究社會經濟系統在時空演變中的客觀規律以及相應的政策與規劃手段。哈佛大學最近新成立地理分析研究中心，其宗旨是推動空間分析和GIS在人文與社會科學研究中的應用。屬于長青藤聯盟的布朗大學也在空間社會科學結構的旗幟下，致力于GIS與社會科學的整合。上述事例表明GIS作為在自然科學和工程技術領域已經流行的技術及方法逐步融入到國際人文學與社會科學研究范圍內，在學科交叉過程中扮演著極其重要的角色。

GIS技術不僅在人文地理學研究中蓬勃發展，其在西方發達國家人文地理學教學中的應用也日趨廣泛，各種層次的相關教材相繼出版（Goodchild & Janelle， 2004；Okabe，2005；Greene & James B.Pick，2005；F.Wang，2007）。GIS手段在教學及學習中的應用日益普遍，成為西方發達國家近年來人文地理學實現研究型、參與型教學模式中不可或缺的重要方面，反映出西方發達國家人文地理學教學改革的發展趨勢。

我國高校人文地理學教學與西方發達國家相比尚存在差距。總體而言，我國人文地理學教學強調知識和理論學習、輕視獲取知識和理論的方法傳授，重課堂理論教學，輕研究能力及方法培養。開設的專業課程以知識和理論為主，雖開設地理信息系統、計量地理地圖及遙感等現代技術手段課程，但幾乎未與人文地理學各分支課程進行關聯教學，學生掌握大量的知識與理論，卻不知道如何獲取，學習的新技術與手段，也未形成基本的專業研究能力，所對應的教學模式與創新型人才培養目標存在較大差距。近年來，已有不少學者開始關注這一問題，并進行積極探索，尤其是GIS技術對整個地理學教學影響重要性的探討，或GIS技術在某一具體教學內容的實現和應用方面探索較多。但GIS技術與課程和教學體系如何整合，基于GIS的人文地理學教學模式如何構建尚未形成一套行之有效的思路和解決途徑。因此，切實提高人文地理學教學質量，將GIS技術應用于人文地理學教學模式的改革將是現階段教學改革的關鍵。

二、 GIS在人文地理學教學中的應用

當代科學發展的基本特點是從單一運動形態走向多運動形態及其相互聯系、相互滲透的綜合研究，跨學科、多層次、廣手段的研究趨勢不可阻擋。地球系統的整體觀念和圈層作用，使現代地理學各學科的相互交叉、相互滲透成為必然。因此，在人文地理學的教學和研究中，運用地理信息科學的研究方法與手段已是大勢所趨。

GIS技術以其強大的數據處理和分析功能，為改變傳統人文地理學教學方法提供良好契機，可有效改變傳統人文地理學研究手段和方法在數據處理與分析中效率低下、周期長、準確性差等缺陷，為人文地理學更加方便、快速、準確地進行教學改革提供良好信息載體。

（1）教學表現方式創新。GIS能同時將文字、圖形、影像乃至聲音有效進行處理，其它任何方法均無法比擬。在人文地理學教學中，將教學所需的文件數據、地圖數據、學生數據等屬性信息與空間數據結合實行一體化管理，可為人文地理學教學更好使用地理圖像、圖表以及虛擬現實提供新的可視化方法，還可進一步為教學系統平臺的二次開發奠定基礎。

（2）空間認知及分析能力培養。GIS技術最重要也是最強大功能是能夠進行包括空間位置、分布、形態、關系等方面的空間分析，能夠將各種與空間有關數據和地理位置鏈接一起，進而從空間角度表達、分析各種數據，對培養學生空間認知尤其是空間分析能力具有重要意義。

（3）自主學習及創新能力發展。GIS操作性強，在教學中引入能強化人文地理學教學的實踐性，利于培養和提高學生的社會實踐與創新能力。學生利用GIS研究方法可全面提升學術研究水平和實際工作能力。

三、基于GIS的人文地理學教學模式構建途徑

由于GIS技術處理和分析空間數據具有獨特優勢，交互性、動態性很強的GIS技術支持下的教學模式將逐步取代傳統教學中信息表達單純使用紙質圖紙或靜態顯示計算機屏幕的方法。根據人文地理教學基本要求和GIS技術自身特點，基于GIS的人文地理學教學模式構建主要有以下三種途徑。

（1）GIS可視化功能與人文地理教學表現方法結合教學模式。空間始終是地理學及其各分支學科關注的焦點。教學過程中利用GIS軟件對地圖操作，不僅可進行靈活縮放、漫游和定位，還可進行二維或三維可視化表達及虛擬現實模擬，直觀易懂，對學生空間想象和思維能力培養起到傳統紙質地圖難以達到的效果。

（2）GIS空間分析功能與人文地理探究教學結合教學模式。利用GIS的空間定位、查詢和分析功能可對研究的地理要素空間分布及其關系進行分析，從而將研究和分析過程融合教學過程中，達到完美輔助教學之目的。

（3）GIS研究方法與研究性學習結合教學模式。GIS一方面是非常強大的信息載體，教學過程中可隨時根據需要擴展信息量和教學內容，開闊學生知識視野，激勵思維發散及創新思維生成；另一方面操作性強，無論是專題地圖制作，還是空間查詢、緩沖區、疊置、網絡、三維等分析，都涉及到大量動手操作、問題設計及實現地圖配色與美術審美、團隊合作等知識與能力，是真正能體現研究性學習與自主學習理念的創新教學模式。▲

本文為廣東省教育科學“十一五”規劃課題（2010tjk200），廣州大學2012年度教學研究項目成果。endprint