3S技術應用高中地理教學研究綜述

曾蘇清

一、引言

3S技術是遙感技術（RS）、地理信息系統（GIS）、全球定位系統（GPS）三者的統稱，是空間技術、傳感器技術、衛星定位與導航技術、計算機技術、通訊技術相結合，多學科高度集成的對空間信息進行采集、處理、管理、分析、表達、傳播和應用的現代信息技術。3S整體集成技術在測繪、農業、林業等領域中有較為廣泛的應用。尤其是近年來，3S技術教育逐漸被引入高中地理教學中。但由于我國3S技術在教學中的應用起步較晚，教育部門和高等院校還未全面積極介入，故目前3S技術的教學主要以教師講解簡單知識為主，學生大多不具備利用3S技術分析和解決問題的實戰能力。本文通過比較國內外相關研究進展，意在提出3S技術綜合應用高中地理教學中的重要性。

二、3S技術應用高中地理教學研究進展

1.國外研究進展

經濟發展狀況不同的國家對地理信息技術的重視程度有很大差異。總體上，經濟越發達的國家或地區，其地理信息技術在中學地理教學中的應用就越早，相關研究成果也越豐富。例如，發達的歐美國家中，3S技術不僅作為教學內容在中學地理教學中被引入，而且有效地用于輔助中學地理教學。1994年，美國制定“生活化的地理學”國家地理標準，著重培養學生理性地、科學地分析和解決生活地理問題的能力。隨著首屆地理信息技術應用于教育的會議召開，美國著手實施Mapping Our City計劃，試圖引導學生利用地理信息技術解決當地社會熱點問題，使美國城市的中學生學會將地理課程學習與所在城市的社會、環境等問題聯系起來，并運用GIS技術將這些問題可視化和尋找解決方案。隨后，美國ESRI公司推行的K-12計劃對地理信息技術的教育影響深遠，同時也改變了許多國家中學地理信息技術落后的狀況。

歐洲各國對地理信息技術教學提出較高要求。以英國為例，其教育和職業部在1996年8月頒布的新《國家地理課程標準》，增強對學生信息技術能力培養的重視程度，要求學生學會使用信息技術獲取信息，輔助處理、分類和呈現數據。英國部分地理學者已從不同角度討論如何將地理信息技術更好地引入中學地理教育中。在荷蘭，地理信息技術在中學教學中的應用也得到普及，荷蘭實施EduGIS 計劃，創建專門的地理信息技術學習網站，為中學生提供相關資料和學習課程。總體而言西方發達國家都十分重視地理信息技術教育，不論公司、高校，還是地理學者個人，都致力于地理信息技術教育，他們的學生不僅對GIS軟件操作熟練，而且能運用GIS軟件分析和解決實際問題。

在一些經濟欠發達國家如馬耳他，則對3S技術在中學地理教學中的應用相對較少。據調查，該國中學只有35%的學校使用電腦作為地理學習工具，大部分教師使用網絡工具（如Google Earth）輔助教學，還有些教師使用航空影像和可視化地點支持教學。但是，被調查學校中基本沒有教師使用3S技術進行教學。根據Yan Liu等人所做研究，在經濟相對發達的新加坡，也很少運用3S技術進行中學地理教學，主要表現在：①有50%的學校沒有安裝任何GIS軟件，安裝GIS軟件的學校中，很少有同時安裝ArcExplorer和ArcView軟件；②僅50%左右的學校有GIS資源庫，在有資源庫的學校，僅有3%的學校有屬于自己的GIS資源，其余學校都依賴NIE和ETD合作項目提供資源庫。雖有國家財政支持，但是資金缺乏仍是普遍問題；③少于50%的教師有過地理信息技術培訓經歷，且大多在五年前培訓過，過時的地理信息技術應用技能已無法滿足現今教學需要，并且其中也只有38%的教師在地理信息技術教學中使用GIS軟件。雖然目前新加坡中學地理教學涉及3S技術應用內容較少，但該國計劃在中學課程標準中對3S技術應用提出要求，將有助于3S技術在中學地理教學中的推廣和應用。

2.國內研究進展

20世紀80年代初，3S技術在我國中學教學中的應用研究開始起步，90年代逐漸進入快速發展階段，并取得一定研究成果。以我國臺灣學者研究為例，主要研究方向包括：3S技術在中學地理教學中的功能分析、3S技術在實踐教學活動中的應用、3S技術在高中地理教學有效應用的影響因素分析、3S技術在中學地理教學應用中存在問題和3S技術課程課時安排等。有學者指出：小學階段并不適合設置3S技術課程，應將3S技術知識融入高中地理課程中，有利于學生更好地吸收3S技術知識和進行實踐探究學習。

高中地理實踐教學方面，1999年，臺灣教育主管部門編制的《高級中學選修地理科目課程標準》將3S技術內容納入高三地理選修課程，主要單元內容包括地理信息獲取、地理信息處理和地理信息系統建立。對于高三學生而言，學習3S技術知識主要為應付高考，因此3S技術在高中地理教學中的應用沒有受到重視。2002年，“GIS融入高中地理教學研發”計劃和“E時代GIS資訊人才培育計劃”在臺灣開始實施，計劃工作項目包括GIS資料庫建立、GIS教育訓練和GIS資料庫整合等，搜集大量優秀教學案例，編制適合高中學生使用的電子地圖。學校不僅對教師進行培訓，也對學生展開課外訓練。在地理奧林匹克競賽中，臺灣學生將GIS作為地理問題分析工具，并取得優異成績。

與臺灣學者不同，我國大陸學者主要將注意力集中于3S技術課程教學方法和3S技術輔助教學應用的研究。如潘立新、劉曉等學者都明確指出3S技術在中學地理教學中的重要地位，包括作為課程教學內容的必要性和作為教學手段的優越性等。從3S技術在高中地理教學中作為一門選修課程獨立之后，段玉山等對高中地理課程3S技術應用的選修模塊內容進行詳細解析。隨后，有些學者對3S技術課程教學方法展開研究，闡述高中地理課程中3S技術的課堂教學策略。

隨著地理信息技術發展和國外學術研究深化的影響，有學者呼吁把3S技術應用在中學地理教學中，并取得一些成果，主要體現在以下方面：①3S技術輔助教學，如利用Maplnfo、ArcView等軟件制作地圖，簡單分析并講解教學內容。②3S技術輔助學生進行研究性學習，將3S技術滲透到地理學科相關的實驗教學中。③對作為教學內容和教學手段的3S技術教學模式進行分析。如段玉山從理論與實踐兩個角度，對“作為基礎教育內容的GIS”和“作為教育技術的GIS”的教學模式進行構建，并設計GIS軟件平臺——BISPGIS；④適合中學地理教學的GIS軟件模塊的開發和利用。如設計適合中學教師教學的課堂教學模塊和便于高中生學習的課后練習、研究性學習模塊等。很多學者在研究過程中意識到我國3S技術教學還存在較大障礙。如林培英從教師知識背景和設備軟件兩方面分析現行3S技術教學中存在的潛在問題，可見目前3S技術教學任重而道遠。

我國中學3S教育起步晚，目前處于探索階段。據調查，2002—2011年發表的學術論文中，涉及地理信息技術的論文70 600余篇，其中與中學地理教育相關的僅79篇。從論文數量看，目前我國對有關地理信息技術教學研究的文獻非常有限；從研究內容看，對于中學地理教學應用的研究，主要集中在地理信息技術如何有效輔助教學，而較少涉及引導學生將3S技術作為學習工具，用于收集、分析、利用地理信息，解決生產生活存在問題等研究。

三、存在問題及未來展望

20世紀80年代后，美國地理學中研究地理信息科學成為發展最快的專業方向之一。美國是世界上最發達的國家，美國地理學研究的領域、方向及其變化，基本代表世界地理學的整體發展規律。由此可知，世界地理信息技術將不斷發展，而3S技術在高中地理教學中的重要性將越來越凸顯。國外不僅對3S技術應用教學理論研究較成熟，其實踐教學進展也推進很快。歐美國家的教育部門甚至是地理學者個人、公司都十分重視在中學地理教學中如何有效運用3S技術等問題。

3S技術尚未廣泛有效地應用于國內中學實踐教學過程，雖有部分學者探討3S技術與地理教育之間的關系，也分析其中一種技術在高中地理教學中的應用或者是某兩種技術的綜合應用研究，但很少涉及RS、GIS和GPS三技術的綜合應用研究，也沒有深入研究如何讓學生通過親自動手操作GIS軟件去體驗3S技術的功能及應用價值。由此，高中地理課程如何在獨立設置地理信息技術課程的基礎上，強化RS、GIS、GPS三種技術的綜合利用值得研究。▲endprint