中學地理教學中GIS的應用策略探討

歐陽玲

摘要：GIS在地理教學中的應用已經成為必然趨勢，在輔助教學及教學效果上有著極大的優勢.本項目以隨機抽查兩個中學為案例，通過對學生和教師GIS應用情況的調查、課堂教學情況的觀察和案例教學的研究，了解中學地理教學中GIS應用現狀，探析GIS應用中存在的問題，在理論和實踐研究的基礎上為中學地理教學中GIS的應用提出對策和建議.

關鍵詞：GIS;中學生;地理;案例分析

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

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.”[1]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技術已逐漸成為基礎地理教學的高新手段[2-4].因此急需一大批專業化的地理工作者來研究GIS在中學地理教學中的應用，并在實際的教學之中付諸實施，培養學生初步的GIS知識與技能[5]，以適應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（代碼分別為CF1和CF2）的學生和老師為研究對象.編制了《地理信息系統技術應用情況調查問卷（教師用）》和《中學地理教師運用案例教學情況調查問卷》《中學生對地理信息系統知識了解情況的問卷》.發放教師問卷40份，回收34份，回收率為94.44%.回收后的問卷經逐一審查，剔除無效問卷2份，有效問卷為32份，占回收問卷的94.12%.發放學生問卷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，這一調查結果是可信賴的，可以用于本課題的研究.在問卷設計中，我們將部分問題設計成相同或類似，希望從教師、學生不同的角度對這些問題的回答中，深入研究GIS在中學地理教學應用現狀及存在的問題.此外，本文結合課堂教學觀察，深入分析GIS教育在中學地理課堂中存在的問題.

2 研究結果

2.1 GIS在中學地理教學中應用現狀調查

2.1.1 學生對GIS的認識情況

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

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

GIS技術運用到中學課堂教學中，所有的學生認為讓地理課程變得簡單了，在教和學中學生更喜歡老師講授結合可視化GIS技術軟件（66.54%）、學生自己動手老師指導的方式（54.04%），多數的學生（60%）認為課堂上使用電子地圖和GIS技術會對于地理的學習能起到很好的效果（62.13%）.

傳統的紙質地圖已經不能滿足我們現在的需求， 72.43%的學生認為只靠紙質地圖已經不能很好的培養空間思維能了，52.21%的學生認為利用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的紙質地圖來得便捷得多.其中，11.03%的學生傳統地圖能夠很好的培養空間思維能力、27.94的學生認為GIS地圖和傳統紙質地圖一樣便捷，從以上的調查結果顯示絕大多數的學生認識到GIS在我們的生活和學習中的重要性，另外也看到部分學生對GIS的不了解，沒有看到GIS對于地理帶來了革命性的變化.

從后續發展看有80.51%的學生在大學里計劃學習GIS方面的知識，19.49%的學生希望從事相關的專業，69.49%的學生認為開設GIS選修課對將來的發展有很大的幫助，另外也有19.85%的認為沒有幫助.可見，大部分學生已經認識到GIS已經融入到我們的生活，對于GIS有著濃厚的興趣和學習的欲望.

2.1.2 教師對GIS的認識情況

教師調查問卷分為兩部分內容，分別為地理信息系統技術應用情況和運用案例教學情況的調查.教師對于GIS認識情況問卷反映四個方面問題：教師對于GIS的認知及期望、GIS在輔助地理教學中的應用、GIS應用的效果和案例教學中GIS應用情況.

59.38%的教師了解一些3S技術，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常接觸3S技術，12.50%的教師只是聽說過;關于GIS的相關軟件只有18.75%的教師經常使用，大多數的教師（59.38%）從來沒有用過或只是略知一二（21.88%），與其他軟件相比，認為GIS軟件難度較大（59.38%），只有15.63%的教師認為軟件很容易，關于GIS方面的培訓，有56.25%的教師很想參加，43.75%的教師不太想參加.可見，中學地理教師缺乏GIS素養，對GIS軟件不熟悉甚至根本不會操作.

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

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

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

在地理教學中GIS的應用發揮了很好的效果，96.88%的教師認為使用GIS地圖比紙質地圖便捷，僅有3.13%的教師認為兩類地圖差不多;所有的教師都認為使用GIS工具展現三維地形圖、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.

上圖顯示多數學生和教師都認為中學地理課堂中運用GIS地圖比傳統地圖便捷而且效果較好（圖4、5），認為沒有區別的教師只有極少數、相比學生的數量較高，教師的認同感高于學生.這主要是因為在中學地理教學中GIS技術沒有得到很好的運用和展示，沒能調動學生的積極性，導致部分學生的認同感低.

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

2.1.3 教師運用案例教學情況

隨著地理課程改革的推進，其課程理念發生了變化，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，注重對地理問題進行探究，新的理念推動中學教師教學方法的轉變，在實際教學中注重培養學生的各項地理能力，運用地理原理探究實際生活中的地理問題[6].而地理案例教學正適應了這一要求，讓抽象的知識與實踐生活相結合，在具體的情境中提出解決問題的辦法，從中培養學生的地理能力.案例教學是中學地理教學重要的教學方法，將GIS技術融入到地理教學案例中還處于嘗試階段.

為了解中學教師運用案例及GIS技術與案例教學的實際運行情況，本項目開展了教師案例教學情況調查，主要反映三個方面的問題：對案例教學的關注和運用情況、案例教學的設計和效果、案例素材的來源.首先，對教師基本情況進行統計，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年以內的教師僅占21.87%.從年齡結構看，中學地理教師缺少青年教師.

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

2.2 中學地理課堂教學觀察

高質量的地理課堂觀察是一種研究性活動，它在教學實踐和教學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，處理觀察數據[7]，并分析GIS教育在中學地理課堂中存在的問題.

課題組成員對CF1的課堂教學情況進行了觀察，主要從教師的講授方式和學生的聽課狀態兩方面進行評價.本節課教師講授的內容是“黃河”，在授課過程中教師主要采用講授法進行教學（教室中有投影儀，老師沒用，主要的內容在黑板上板書，并勾畫出黃河的大體輪廓），輔助教學工具為地圖冊，主要講了黃河的基本情況、流經的省份、黃河的治理等內容，整體看教師按照大綱的要求完成了教學計劃，授課條理清晰，重點突出.從學生的聽課狀態看，只有少部分前排的學生能夠跟著老師的思路認真聽課，大部分學生聽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，如此的授課方式學生處于被動層面，無法調動學生的積極性.

同時，課題組對赤峰學院教育實習生在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，認真聽課的學生數量在不足10人，學生遲到、睡覺、說話、玩手機、做作業等現象非常普遍.因受高考指揮棒的影響，中學地理課堂教學動力不足，關于GIS在課堂中的應用，多數教師反映受學生的升學壓力的影響，心有余而力不足，只能高考考什么，學生學什么.雖然GIS在地理教學中的應用是必然的趨勢，但是也只能圍著高考的指揮棒走.

3 中學地理教學中GIS應用對策分析

GIS應用地理教學中的問題應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中學地理教學中存在的問題，參考課程改革中提出的要求，中學地理GIS教學應該從政府的支持、地理信息數據庫和師資培訓三個方面提出對策.

GIS的開展需要社會各方面的支持，發達國家在GIS興起之初，政府和企業都投入了巨大的關注，我國應該借鑒國外的經驗，政府和教育主管部門應該統一推行GIS基礎教育計劃.由教育主管部門、研發公司、高校和中學地理教師共同合作，根據中學地理教學大綱的內容和要求、中學生的特點等師生的不同要求研發中學地理GIS輔助教學軟件.調查結果中顯示多數的學生更喜歡自己動手教師指導的方式，而學生的操作需要實驗室的支持，所以學校建立GIS實驗室，開設GIS應用的選修課程.

GIS教學需要海量的數據，而我國中學GIS教學的資源又十分匱乏，GIS數據是教學的基本保障，這需要社會各部門為中學GIS教育創建專業的網站和數據平臺，提供符合中學地理教學內容的教學資料，并及時更新數據，使得GIS能夠很好的融入中學地理教學.

由于GIS是一門綜合性、技術性很強的學科，作為輔助教學的工具，對教師的GIS的理論和技術的要求很高，目前的非GIS專業的教師能夠講解課程中的相關內容，但是相關的軟件大多不能操作.在調查中有56.25%的教師希望參加GIS方面的培訓，引進GIS專業的人才，并組織進行地理教師的培訓，是進行GIS有效課堂的前提.基于中學地理課程標準的改革，以GIS技術作為支撐，中學教師和大學教師共同設計、開發中學地理教學案例，并運用到中學地理的課堂中，以此為契機，既能激發學生學習地理的興趣，又能調動教師的積極性和主動性，在這個過程中，提高教師運用GIS相關軟件的能力.

中學地理教學中GIS的應用還處于起步階段.多數學生和教師能夠認識到GIS的優勢和重要性，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.初中地理自主學習調查現狀及教學啟示——以南師附中新城初中黃山路分校為例[J].地理教學，2018（23）：34-38.

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

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

〔4〕林培英.探討中學地理教學的“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].中學地理教學參考，2016（21）：16-19.

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