3S技术应用高中地理教学研究综述

曾苏清

一、引言

3S技术是遥感技术（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）三者的统称，是空间技术、传感器技术、卫星定位与导航技术、计算机技术、通讯技术相结合，多学科高度集成的对空间信息进行采集、处理、管理、分析、表达、传播和应用的现代信息技术。3S整体集成技术在测绘、农业、林业等领域中有较为广泛的应用。尤其是近年来，3S技术教育逐渐被引入高中地理教学中。但由于我国3S技术在教学中的应用起步较晚，教育部门和高等院校还未全面积极介入，故目前3S技术的教学主要以教师讲解简单知识为主，学生大多不具备利用3S技术分析和解决问题的实战能力。本文通过比较国内外相关研究进展，意在提出3S技术综合应用高中地理教学中的重要性。

二、3S技术应用高中地理教学研究进展

1.国外研究进展

经济发展状况不同的国家对地理信息技术的重视程度有很大差异。总体上，经济越发达的国家或地区，其地理信息技术在中学地理教学中的应用就越早，相关研究成果也越丰富。例如，发达的欧美国家中，3S技术不仅作为教学内容在中学地理教学中被引入，而且有效地用于辅助中学地理教学。1994年，美国制定“生活化的地理学”国家地理标准，着重培养学生理性地、科学地分析和解决生活地理问题的能力。随着首届地理信息技术应用于教育的会议召开，美国着手实施Mapping Our City计划，试图引导学生利用地理信息技术解决当地社会热点问题，使美国城市的中学生学会将地理课程学习与所在城市的社会、环境等问题联系起来，并运用GIS技术将这些问题可视化和寻找解决方案。随后，美国ESRI公司推行的K-12计划对地理信息技术的教育影响深远，同时也改变了许多国家中学地理信息技术落后的状况。

欧洲各国对地理信息技术教学提出较高要求。以英国为例，其教育和职业部在1996年8月颁布的新《国家地理课程标准》，增强对学生信息技术能力培养的重视程度，要求学生学会使用信息技术获取信息，辅助处理、分类和呈现数据。英国部分地理学者已从不同角度讨论如何将地理信息技术更好地引入中学地理教育中。在荷兰，地理信息技术在中学教学中的应用也得到普及，荷兰实施EduGIS 计划，创建专门的地理信息技术学习网站，为中学生提供相关资料和学习课程。总体而言西方发达国家都十分重视地理信息技术教育，不论公司、高校，还是地理学者个人，都致力于地理信息技术教育，他们的学生不仅对GIS软件操作熟练，而且能运用GIS软件分析和解决实际问题。

在一些经济欠发达国家如马耳他，则对3S技术在中学地理教学中的应用相对较少。据调查，该国中学只有35%的学校使用电脑作为地理学习工具，大部分教师使用网络工具（如Google Earth）辅助教学，还有些教师使用航空影像和可视化地点支持教学。但是，被调查学校中基本没有教师使用3S技术进行教学。根据Yan Liu等人所做研究，在经济相对发达的新加坡，也很少运用3S技术进行中学地理教学，主要表现在：①有50%的学校没有安装任何GIS软件，安装GIS软件的学校中，很少有同时安装ArcExplorer和ArcView软件；②仅50%左右的学校有GIS资源库，在有资源库的学校，仅有3%的学校有属于自己的GIS资源，其余学校都依赖NIE和ETD合作项目提供资源库。虽有国家财政支持，但是资金缺乏仍是普遍问题；③少于50%的教师有过地理信息技术培训经历，且大多在五年前培训过，过时的地理信息技术应用技能已无法满足现今教学需要，并且其中也只有38%的教师在地理信息技术教学中使用GIS软件。虽然目前新加坡中学地理教学涉及3S技术应用内容较少，但该国计划在中学课程标准中对3S技术应用提出要求，将有助于3S技术在中学地理教学中的推广和应用。

2.国内研究进展

20世纪80年代初，3S技术在我国中学教学中的应用研究开始起步，90年代逐渐进入快速发展阶段，并取得一定研究成果。以我国台湾学者研究为例，主要研究方向包括：3S技术在中学地理教学中的功能分析、3S技术在实践教学活动中的应用、3S技术在高中地理教学有效应用的影响因素分析、3S技术在中学地理教学应用中存在问题和3S技术课程课时安排等。有学者指出：小学阶段并不适合设置3S技术课程，应将3S技术知识融入高中地理课程中，有利于学生更好地吸收3S技术知识和进行实践探究学习。

高中地理实践教学方面，1999年，台湾教育主管部门编制的《高级中学选修地理科目课程标准》将3S技术内容纳入高三地理选修课程，主要单元内容包括地理信息获取、地理信息处理和地理信息系统建立。对于高三学生而言，学习3S技术知识主要为应付高考，因此3S技术在高中地理教学中的应用没有受到重视。2002年，“GIS融入高中地理教学研发”计划和“E时代GIS资讯人才培育计划”在台湾开始实施，计划工作项目包括GIS资料库建立、GIS教育训练和GIS资料库整合等，搜集大量优秀教学案例，编制适合高中学生使用的电子地图。学校不仅对教师进行培训，也对学生展开课外训练。在地理奥林匹克竞赛中，台湾学生将GIS作为地理问题分析工具，并取得优异成绩。

与台湾学者不同，我国大陆学者主要将注意力集中于3S技术课程教学方法和3S技术辅助教学应用的研究。如潘立新、刘晓等学者都明确指出3S技术在中学地理教学中的重要地位，包括作为课程教学内容的必要性和作为教学手段的优越性等。从3S技术在高中地理教学中作为一门选修课程独立之后，段玉山等对高中地理课程3S技术应用的选修模块内容进行详细解析。随后，有些学者对3S技术课程教学方法展开研究，阐述高中地理课程中3S技术的课堂教学策略。

随着地理信息技术发展和国外学术研究深化的影响，有学者呼吁把3S技术应用在中学地理教学中，并取得一些成果，主要体现在以下方面：①3S技术辅助教学，如利用Maplnfo、ArcView等软件制作地图，简单分析并讲解教学内容。②3S技术辅助学生进行研究性学习，将3S技术渗透到地理学科相关的实验教学中。③对作为教学内容和教学手段的3S技术教学模式进行分析。如段玉山从理论与实践两个角度，对“作为基础教育内容的GIS”和“作为教育技术的GIS”的教学模式进行构建，并设计GIS软件平台——BISPGIS；④适合中学地理教学的GIS软件模块的开发和利用。如设计适合中学教师教学的课堂教学模块和便于高中生学习的课后练习、研究性学习模块等。很多学者在研究过程中意识到我国3S技术教学还存在较大障碍。如林培英从教师知识背景和设备软件两方面分析现行3S技术教学中存在的潜在问题，可见目前3S技术教学任重而道远。

我国中学3S教育起步晚，目前处于探索阶段。据调查，2002—2011年发表的学术论文中，涉及地理信息技术的论文70 600余篇，其中与中学地理教育相关的仅79篇。从论文数量看，目前我国对有关地理信息技术教学研究的文献非常有限；从研究内容看，对于中学地理教学应用的研究，主要集中在地理信息技术如何有效辅助教学，而较少涉及引导学生将3S技术作为学习工具，用于收集、分析、利用地理信息，解决生产生活存在问题等研究。

三、存在问题及未来展望

20世纪80年代后，美国地理学中研究地理信息科学成为发展最快的专业方向之一。美国是世界上最发达的国家，美国地理学研究的领域、方向及其变化，基本代表世界地理学的整体发展规律。由此可知，世界地理信息技术将不断发展，而3S技术在高中地理教学中的重要性将越来越凸显。国外不仅对3S技术应用教学理论研究较成熟，其实践教学进展也推进很快。欧美国家的教育部门甚至是地理学者个人、公司都十分重视在中学地理教学中如何有效运用3S技术等问题。

3S技术尚未广泛有效地应用于国内中学实践教学过程，虽有部分学者探讨3S技术与地理教育之间的关系，也分析其中一种技术在高中地理教学中的应用或者是某两种技术的综合应用研究，但很少涉及RS、GIS和GPS三技术的综合应用研究，也没有深入研究如何让学生通过亲自动手操作GIS软件去体验3S技术的功能及应用价值。由此，高中地理课程如何在独立设置地理信息技术课程的基础上，强化RS、GIS、GPS三种技术的综合利用值得研究。▲endprint