基于开放GIS和RS地理教学方案思考

张翀

摘  要：本文基于开放GIS和RS地理教学方案，应用文献研究法、内容分析法和数理统计，以目前国内外的研究趋势为研究背景，首先对现代地理教学现状和传统地理教学方式进行比较，分析了GIS和RS技术应用于地理教学的优势;其次，根据计算机的普及和互联网的数据支持两个方面，对GIS和RS应用于地理教学的可行性进行了分析;最后分析了将GIS和RS技术应用于地理教学中的意义。研究发现，GIS和RS技术在地理教学中的应用将对中学地理的师生及教学产生重要的积极意义。希望本文能为地理教学模式创新提供新的思路，促进学生的全面发展。

关键词：GIS;RS;地理;教学方案

中图分类号：K90-0    文献标识码：A    文章编号：1673-7164（2021）39-0110-03

GIS技术和RS技术自20世纪60年代产生以来，在西方的一些国家发展比较迅速，美国实施“Mapping Our City”计划之后，为了使GIS技术得到更加广泛的普及、被更多的人了解，美国众多协会及公司等联合起来推出了“GIS日”，加拿大成立了地球空间信息科学国家中心，日本组建了一个名为“数字化道路地图”的协会，西班牙也成立了地理信息系统协会。国外许多国家的GIS和RS技术都发展快速，两项技术在美国的中小学地理教学中普及程度比较高，学生们可以通过互联网获取一些地理数据，利用相关软件对所生活的社区进行环境分析并得出结论。GIS和RS技术作为有效的教学手段，逐渐融入地理教学中，为GIS和RS技术教育的发展奠定了基础[1]。

我國GIS和RS技术是从20世纪90年代开始迅速发展的，21世纪初期开始被广泛地应用。20世纪，由于我国的GIS和RS技术教育还没有得到普及，在中学地理教学中的使用很少，2000年以后，我国GIS和RS技术才刚刚起步，处于探索阶段。2002年，我国北京、南京、上海等多个城市加入了“K-12计划”，并且和ESRI公司合作开办了“中学现代地理信息系统教学示范基地”，这极大地促进了我国中学生对GIS和RS技术的认识与学习[2]。2011年之后，随着科学技术和网络技术的发展，我国GIS和RS技术进入了快速发展的阶段，在农业、国土、规划等许多方面的应用越来越广泛，这两项技术在实际的地理教学中的可行性也越来越高，但和其他的发达国家的普及程度相比还存在着一定的差距[3]。因此，在中学地理教学新课程改革的趋势下，很有必要分析GIS和RS技术在地理教学中的应用。

中学地理教材中，不同的章节，内容不同，其教学方法及难度也不尽相同。因此存在一些学生比较容易理解的“简单课”，这些课程在一定程度上靠学生自己的理解能力就能够掌握，只需利用较少的时间便可充分学习，空余时间为地理方法学习、提高地理学习能力提供了有利的条件[4]。将传统的地理教学模式与GIS、RS技术相结合应用于中学地理教学中，形成一种新的教学方式[5]。本文的研究目的就是探究GIS和RS技术应用于地理教学的优势及可行性，通过将GIS和RS技术以教学手段应用于中学地理课堂中，为教学模式提供新的思路，促进学生的全面发展。

一、GIS和RS技术在地理教学中的优势

现阶段中学地理教学中主要是利用文字描述、图片展示等方式来展示地物的形态，很少全方位呈现地物的动态变化，地理教材和纸质地图册具有一定的滞后性，一些地物的变化无法展示出来。通过遥感卫星数据的快速更新、获得信息范围广等特性，能够将地物的变化得以展现。因此，地理课堂中，引入遥感图像进行教学是学生获得知识的重要方式之一。

传统的地理教学活动主要以教材、教师、板书为主，所表现出来的都是二维图像，不利于培养学生对三维空间的想象能力和思维方式。目前市面上的一些软件都可以完整地展示出三维空间的地表形态，能够激发学生的学习兴趣，提升地理教学效果。现已有许多学者对遥感技术和GIS技术在教学中的应用做了深入研究，但是遥感影像在教学应用的广泛性还有一定的上升空间，所以将遥感和GIS技术运用于地理教学中有很大的教学优势。

地理信息系统（英文全称Geographic Information System，简称GIS）是3S技术的核心，因为地理信息系统功能的强大，所以在中学地理教学中运用相关技术，不仅能够让学生更直观地感受到地理知识，还可以加强学生对空间的感知能力，有利于学生形成良好的地理信息意识。遥感技术（英文全称Remote Sensing，简称RS）是20世纪60年代兴起的一种探测技术，是通过对地物信息数据进行收集和处理，产生影响来探测地面上的事物的一项综合技术。具备探测范围大、快速成像、信息量大等优点，被广泛应用于农业生产、地质考察、气象监测等多个领域。利用遥感数据和遥感影像，能够直观、形象地显示地理现象及其变化规律，可以很好地作为中学地理的教学手段，在很大程度上丰富授课的形式，提高课堂效率，对培养学生兴趣和引导学生学习有一定的积极作用。

二、研究方法

（一）文献研究法

本研究通过阅读和查阅大量的文献资料，比如利用学校图书馆查看期刊、论文、相关书籍等，了解当前的研究现状、中学地理教学的趋势和方向以及相关方法的应用，对所搜集到的资料进行分析和总结，为论文提供理论依据。

（二）内容分析法

在对文献阅读的基础上，本文针对中学地理教材中的相关内容，结合GIS技术和RS技术的应用，设计了相关教学案例，对论文的可行性进行相关论证。

（三）数理统计法

使用地图制作专用软件ArcMap和Excel对相关数据资料进行收集整理，完成对数据的相关数理统计运算和专题地图制作。

三、GIS和RS技术在地理教学中的可行性

将GIS和RS应用于中学地理，能够充分地发挥它们的优势功能，提高学生的地理学科核心素养。在理论上，本文从计算机的普及和互联网提供数据两个方面分析将GIS和RS应用于中学地理教学过程的可行性。

（一）计算机的普及提供可能

随着现代信息化技术的发展，计算机的性价比有大幅度提高，我国各个中学进行了计算机的普及，基本上所有中学都设置有计算机室，并且条件比较优越的部分中学还设立了专门的地理教室。在这样的条件背景下，许多学生都能够熟练地使用电脑，使GIS和RS技术运用在地理教学中成为可能。这两项技术产生至今，已经有许多成熟的产品进入人们的日常生活中，如全球定位系统、百度地图等。国外也开发出许多比较稳定的软件，如ArcGIS、MATLAB等，这些软件均适用于地理教学过程，这些软件的开发也为GIS技术和RS技术在教学中的应用提供了一定的可能性。

（二）互聯网的发展提供数据

陈述彭院士认为，地理学的第三代语言是地理信息系统（GIS）。由此说明了地理信息系统是时代发展的需要，而地理空间数据是GIS的重要因素，没有地理数据作为支撑就没有地理信息技术，但是地理数据的采集、整理和筛选又是一个复杂的过程。恰好快速发展的互联网可以有效地解决这一问题，教师只需要掌握基本的电脑操作，就可以通过相关软件（如Google Earth）快速地进行地理数据的获取、存储等，从而有效利用地理信息系统来进行中学地理教学。

四、GIS和RS技术在中学地理教学中的意义

（一）激发学生的学习兴趣

中学地理课程中所涉及的地球表层事物是比较复杂的，各种地理现象之间也有着千丝万缕的联系。比如大气运动、城市化等知识点对于学生的空间思维能力要求较高。但对中学生而言，所接触到的地理现象极其有限，对这些地理相关知识并不了解，会导致地理课堂枯燥乏味，从而影响教学效果。GIS技术应用中Google Earth的3D模拟查询到全球的各个地区高分辨率遥感影像，实现“足不出户而知天下”，对提高学生的思维和兴趣有比较好的效果;遥感技术可以让学生从太空等不同的角度对地球表层现象进行实时的观测，制作各个地区的遥感影像，从而激发学生的学习兴趣。将两项技术应用在地理教学活动中，通过计算机等相关手段来展示地理事物，可以开阔学生的视野、强化学生的想象能力，使学生形成具有科学性的思维方式，让学生更好地理解地理知识，学以致用。

（二）有助于培养学生的能力

GIS和RS技术融入地理教学过程中，符合新课程改革的要求。现在的社会对人才的要求也有所提升，要求人才具有信息化的思维方式，GIS和RS技术与教学相结合，可培养出更易掌握现代信息化的学生，有助于学生能力和核心素养的提高。

（三）培养学生个性化发展

GIS和RS技术和地理教学方法相结合后，把传统注重知识学习的方式转变成注重学生实践能力的方式，使用GIS技术进行数据的采集与分析，可以有效地解决地理教学中的问题。如发生洪涝灾害时，利用遥感技术以及全球定位系统确定出现灾害的具体受灾位置和流域的汇水面积等因素，推断区域的流量情况，解决群众转移等一系列问题，学生也可以根据自己的兴趣爱好灵活地转变学习模式，从而更加独立自主地解决现实问题，实现学生的个性化发展。

（四）转变地理教学模式

《基础教育课程改革纲要》明确提出，需要加大地理信息技术推广力度，将其运用于教学实践可整合并拓展教学资源，极大地丰富教学内容，优化教学手段和教学模式。现如今信息的更新速度加快，普通的纸质地图册基本被电子地图取而代之，在信息化的时代中，中学地理教学模式亟须转变。利用地理信息软件可以加强老师和学生之间的互动，使学生成为主体，参与教学方式的转变。除此之外，GIS技术可以将教学从二维平面转向三维空间，进一步解决一些教学上的难题，如基于Google Earth的“WWWH”教学模式在区域地理中的应用。

（五）提高教师技术能力

对教师来说，在计算机网络日益普及的社会背景下，教学的内容、方式、方法都在变化，传统的教学形式已经逐渐不能满足目前的教学状况，这就要求教师具有娴熟的教学技能。GIS技术和RS技术是现在地理技术的前沿，也是顺应时代的发展趋势，它们的合理运用可以很好地解决教学中的一些难点和重点。自20世纪90年代以来，我国高校地理专业基本都开设了“地理信息系统”“遥感导论”等地理信息技术相关的课程，学生通过这些课程具备了一定的专业能力，再进入中学地理教学岗位就提高了中学地理教师的地理信息技能。

五、结论

本文以GIS技术和RS技术目前在国内外的研究趋势为研究背景，首先，将现代地理教学现状和传统地理教学方式进行比较，阐述了GIS和RS技术应用于地理教学的优势;其次，从计算机的普及和互联网的数据支持两个方面，对GIS和RS应用于地理教学的可行性进行了分析;再次，分析了将GIS和RS技术应用于地理教学中的意义，得出GIS和RS技术在地理教学中的应用将对中学地理师生和教学都产生重要的积极意义：可以激发学生学习的兴趣，促进学生的能力和核心素养提高，实现学生的个性化发展，提高教师教学技术能力，促进现代化地理课堂教学模式的转变。

参考文献：

[1] 晓仁. GIS教育方式的变革——对话ESRI教育培训部负责人大卫·迪拜斯[J]. 中国测绘，2012（02）：32-33.

[2] 张新国. 3S技术在中学地理教学中的应用探究[J]. 中国教育技术装备，2018（11）：29-31.

[3] 郭雷. 谈RS技术在中学地理教学中的应用[J]. 才智，2018（01）：88.

[4] 朱承熙. “简单课”讲出“地理味儿”——论人口迁移的教学逻辑[J]. 地理教学，2015（11）：45-48.

[5] 卫建文，涂杰楠. 遥感技术与GIS在中学地理教学中的应用研究[J]. 教学与管理，2019（21）：110-112.

（荐搞人：文彦君，宝鸡文理学院副教授）

（责任编辑：淳洁）