地理信息技術在中學地理教學中的應用

袁 睿

（湖北師范大學文理學院 湖北 黃石 435002）

地理是一門自然性和社會性很強的學科，在傳統的地理課堂教學中，多采用定性描述和地圖圖表等手段。地理信息技術是依托信息化發展而來的科學技術，已成為地理學的第三語言[1]。2017 年教育部頒布《普通高中地理課程標準（2017 年版）》，并在2020 年發布了修訂版（以下簡稱為“2017 版高中地理課標”），該課標指出要充分利用地理信息技術，營造生動的地理教學環境[2]。與2003 版高中地理課程標準相比，“地理信息技術”一詞共出現了23 次，同時，地理信息技術在高中地理教學中的要求也更加具體，地理信息技術在教學中發揮著日益重要的作用。文章旨在研究地理信息技術在中學地理教學中的應用，以期為信息化地理教學提供參考依據。

1 地理信息技術的內涵與教學意義

地理信息技術（Geographic Information Technology）是借助計算機技術、網絡傳輸技術、遙感技術等獲取、整合、處理、生成地理信息的綜合技術。一般將全球定位系統（GPS）、遙感（RS）以及地理信息系統（GIS）稱為地理信息技術的核心技術[3-4]。地理信息技術也是2017 版高中地理課標要求掌握的內容，課標中的選修課程8 是地理信息技術應用。《義務教育地理課程標準（2022 年版）》（以下簡稱“2022 版義務教育地理課標”）指出能描述數字地圖和衛星導航軟件給人們生活帶來的便捷，描述數字地圖在城市管理、災害監測等方面的應用，引導學生運用地理信息技術等工具觀察并分析地理問題[5]。由此可見，地理信息技術在中學地理教學中扮演著重要的角色。

地理信息技術作為一種信息化教學方式，具有以下三點教學意義：

①提升學生的地理學習興趣，增強課堂的趣味性。中學地理課程涉及自然地理、人文地理、區域地理等知識，部分知識過于抽象，采用傳統的地理教學方式可能無法達到預期的效果，通過地理信息技術將這些抽象的知識形象地展現給學生，有助于逐漸提高學生的地理學習興趣。此外，地理信息技術的運用，告別了傳統教學的教具、教法，并以一種全新的方式融入課堂之中，課堂互動環節更加豐富多樣，這將進一步增強地理課堂教學的趣味性。

②培養學生的學科核心素養。2017 版高中地理課標和2022 版義務教育地理課標均提出了四大核心素養。地理信息技術運用于中學地理教學之中，可以促使學生更好地分析、解決地理問題的能力，在一定程度上有助于培養學生的地理空間思維[6]；人地關系是地理學的核心問題，區域地理更加注重探討人地關系，地理信息技術輔助區域地理教學，不僅能培養學生的學科核心素養，還可引導學生樹立人地協調可持續發展的觀念[7]。

③增強學生地理實踐能力。地理信息技術不僅是一種教學方式，也是一種地理實踐活動。2017 版高中地理課標指出：利用地理信息技術及相關工具、材料，分析與處理相關數據與信息，對地理事象進行科學解釋與評價，從而增強學生的地理實踐能力。

地理信息技術可提供豐富的地理數據和工具，將地理學與其他學科相結合，有助于拓展學生的視野，通過實踐能進一步培養學生運用地理信息技術解決問題的能力。

2 地理信息技術輔助地理教學的應用案例

2.1 以“部編版”高中地理必修2 第2 章第1、2 節“鄉村和城市空間結構、城鎮化”為例

在這一節中，教材知識重點探討了鄉村的土地利用和城鎮的內部空間結構。由于學生對土地利用方式、城鎮空間結構演變過程的理解比較困難，如果教師能夠基于地理信息技術繪制學生熟悉區域的土地利用方式、城鎮結構演變的專題地圖，就可以促使學生更直觀的理解土地利用的變化以及城鎮內部結構形成演變的過程。課后學生手繪土地利用方式等專題地圖，能增強學生的繪圖能力。地理信息技術能對鄉村和城市空間結構進行空間分析與可視化。教師利用地理信息系統進行空間疊加分析，將不同的數據圖層疊加在一起，例如人口分布、道路網絡、城鎮建筑物分布等，從而揭示鄉村和城市空間結構中的關系與特征。地理信息技術也可將這些空間數據以可視化的方式呈現，幫助學生更直觀地理解和分析鄉村和城市空間結構，加深對鄉村和城市空間結構的理解。

城市擴張演變是一個抽象、復雜的過程，教師在講課時可以借助地理信息技術，向學生提供城市變化衛星影像地圖以及人口及社會經濟等數據，讓學生更加直觀地感受城市擴張的過程。此外，課本中也提到了地理信息技在城市管理中的運用，針對這個知識點，教師可以讓學生調查學校附近的公安、物業管理等城市智慧管理系統建設情況，并撰寫調查報告，從而更好地培養學生觀察、解決地理問題的能力。

2.2 以“人教版”初中地理七年級上冊第1 章第3 節“地形圖的判讀”為例

在本節中，學生需要重點掌握地形圖的判讀方法。由于學生剛接觸地理這門課程，他們在判讀山脊、山谷等地形時有一定的障礙。《義務教育地理課程標準（2022 年版）》明確提倡多采用地圖、遙感影像等呈現學習內容，教師可以使用地理信息技術設計多樣化的教學情境，通過下載衛星高程、遙感影像數據，借助Arc Map 軟件向學生演示數字高程模型、等高線、坡度坡向的繪制過程，將地形圖以數字化形式展示，使學生能夠更清晰地觀察地貌特征。

地理信息技術運用于地理教學中，學生能更直觀地學習并掌握地圖中各種地貌地形的分布規律，如山脈、河流等地形。地理信息技術的能夠將地形圖以三維形式呈現，使學生可以更加逼真地觀察地貌景觀。例如Arc Scene 軟件可以實現3D 可視化，能夠創建3D 場景視圖，通過相關操作，學生可以更全面地理解地形圖中的地貌特征。

2022 版義務教育地理課標將地理實踐活動和地理工具的使用貫穿于宇宙與地球的關系和人地關系之中，并形成了學科知識與學科活動一體化的課程內容結構（圖1），由圖1 可知，初中學生地理學習的兩大核心模塊就是認識全球和認識區域，地理工具側重于地球儀、地圖等基礎知識的運用，借助地理信息技術相關軟件，學生的地理知識學習效率可以得以提升。

圖1 地理課程結構內容

通過這些軟件，學生可以直觀地觀察地球表面的各種地理特征，比如山脈、河流，輕松理解它們的形成和影響因素。此外，實訓軟件還提供了互動性的學習體驗，為初中學生提供了一種創新的地理學習手段，不僅提高了他們的學習效率，還能幫助他們更好地關心身邊的地理現象，培養對地理學科的興趣。

2.3 以“人教版”選修地理3 旅游地理為例

旅游地理是地理學課程的重要組成部分，地理信息技術在旅游地理中也有較為廣泛的使用。在教學中，地理信息技術有以下3 方面的運用：①空間數據采集與處理。地理信息技術可以用于采集和處理與旅游地理相關的空間數據。通過使用地理信息系統和遙感技術，可以收集旅游資源分布、景點位置、交通網絡等相關的數據，并進行處理，從而為旅游地理研究提供準確的空間信息。②旅游資源評價。地理信息技術可以幫助評價和規劃旅游資源。學生通過對旅游資源的空間分析，可以確定特定區域內的旅游資源的類型、數量和分布情況，并對旅游資源作出簡要的評價，可以提高學生分析地理問題的能力。③旅游地圖制作與展示。地理信息技術可以用于制作旅游地圖和展示旅游信息。學生可以利用Arc GIS 等軟件制作旅游地圖，將旅游資源、景點位置、交通等信息整合在一起，通過動手制作旅游地圖，有助于培養學生的地理學科實踐能力。

不僅如此，未來地理信息技術在旅游地理教學中大有可為。隨著技術的發展和創新，地理信息技術將更加智能化、集成化，譬如結合人工智能、大數據等技術手段，可以輔助學生更全面系統的學習旅游地理專業知識，學生可以借助地理信息技術對旅游資源進行深層次的評價、制定個性化的旅游路線等，從而做到學以致用，這有助于培養學生對地理的興趣和地理實踐力。總的來說，地理信息技術在旅游地理的教學中具有重要的作用。

3 地理信息技術在中學教學中的困境

3.1 硬件設備限制

中學目前已經安裝了多媒體教學設備，如投影儀、平板電腦等，但地理信息技術對硬件設備要求較高，可能面臨缺乏軟件許可和數字地圖數據的困難，購買和維護GIS 系統需要投入大量的資金和人力資源，這可能限制一些學校的教學實踐。學校應積極建設地理多媒體專用教室，可以提供相關的模擬實驗用具，配備星空觀測軟件、遙感影像數據資料等數字教學資源，以幫助學生更直觀地學習地理知識。

3.2 教師素養限制

地理信息技術對地理教師的專業素養提出了更高的要求，中學地理教師的GIS技術水平和應用能力可能不足。在推進地理信息技術融入地理課堂教學的過程中，一方面，教師需要進行地理信息技術的培訓學習，轉變以往的傳統教學方式，另一方面，也需要教師投入更多時間精力來備課和教學。教育部門應向教師提供地理信息技術相關的培訓，促進地理信息技術相關的公司與學校合作，提供軟件和硬件上的支撐。

3.3 教學內容整合困難

將GIS 技術與地理課程內容整合起來可能具有一定的挑戰性。如何將其與地理概念和理論相結合，并有效地融入教學中，目前尚未形成統一的共識，需要政府、學校和地理教師的共同努力，探討基于地理信息技術的信息化的教學機制。

3.4 教學評估局限

傳統的考試和評估方式可能無法全面評估學生對3S技術的理解和運用能力，由于中學階段學生課業壓力較重，尚不支持將地理信息技術進行單獨的考試，因此需要制定符合中學生實際的考核評估方式，從而科學全面地評價學生的學習成果。

盡管存在一些問題，地理信息技術在中學地理課堂教學中仍具有巨大的潛力，學校和教師可以有效地利用地理信息技術來提升學生的地理學習效果和興趣，相信在地理信息技術輔助教學下，中學地理教學會朝著智能化、信息化快速邁進。