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GIS的发展与中学生地理信息素养的培养

[3sNews按]近年来,国内对GIS已经日渐重视。据不完全统计全国开设的GIS及相关专业的高等院校已超过500所,受此影响,越来越多的中学也已经认识到GIS在未来社会中的重要地位和影响,部分中学已经先知先觉的行动起来。今天,3sNews特别刊发本文,希望对GIS教育工作者,尤其是中学的教育工作者能带来一些启发。

信息素养指个体对信息的意识以及对信息的获取、利用、开发等方面的修养和能力。地理信息素养指利用地图、计算机等工具获取、分析、处理地理信息,以及主动参与信息活动,传递地理信息的能力。

随着计算机技术及遥感、卫星技术的发展,地理信息系统(Geographic Information System,简称GIS)作为一门高科技应用技术,发展非常迅速,对地理学界乃至整个社会产生深刻的影响,利用GIS培养学生的地理信息素养,提高学生的综合素质,已经成为中学地理教学的一项新任务。


一、现代地理信息技术概况

1963年加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出GIS这一术语,并建成世界上第一个地理信息系统用于自然资源的管理和规划。之后随着计算机技术的发展,GIS迅速发展,逐步成为国土资源、农业、气象、环境和城市规划等领域的常备工作系统。我国GIS起源于1980年,经过十多年的发展,在1996年以后进入产业化生产阶段,国内不少IT企业都制造出优秀的GIS应用软件。

目前GIS的发展有两大趋势:(1)与计算机及遥感技术结合,提供数据的采集、储存、检查、操作与分析。组合式GIS技术的发展还使之与其他计算机信息系统集成,跨语言使用,提供无限扩展的数据系统;(2)最新的GIS技术已经发展到对地理空间信息进行可视化的动态分析,在三维图形中对信息进行交互操作,并结合网络、多媒体和立体视觉给人创造一个虚拟的数字地球和数字城市。

来自地理环境的信息大部分与位置和空间分布有关,所以GIS应用非常广泛。GIS的广泛应用创造了巨大的经济效益和社会效益。现代地理信息技术正深刻改变着人们的生活和工作,同时也冲击着传统的思维方式和教育观念。

二、中学地理教育渗透GIS的必要性

今天,推广GIS的基础教育任务,责无旁贷地要由地理教育担负起来,这就要求中学地理教育从基础知识的角度进行重新审视、整合,把最前沿的GIS知识渗透到教材之中,要求地理教师紧跟时代发展的步伐,树立新的教学理念,传授GIS的基础知识和基本技能,提高学生的地理信息素养,使他们能用GIS手段解决信息时代的基本问题。新一轮高中地理课程改革即将实施,其中把培养未来公民所必备的地理素养作为首要目标,强调信息技术在地理学习中的应用,只有把GIS纳入教学系统,地理教育才能适应知识经济和信息时代的要求。

新课程在地理“必修3”的第三节介绍了地理信息技术的应用,在选修模块7中专门安排了GIS的有关知识。但是,目前GIS在中学地理教学中的推广非常缓慢,面临的困难很多。只有教师转变观念,积极适应信息时代的要求,主动学习,选择有效的方法和途径,GIS教育就一定能受到学生的普遍欢迎,产生良好的效果。


三、中学地理教学中进行GIS教育的方法和途径

1.在课堂教学中渗透GIS教育

GIS的发展使地理制图手段发生了根本的变革,过去通过素描绘制的景观图和通过等高线分层设色绘制的地形图已经逐渐被遥感卫星图片所取代,这些图片经过技术处理呈现的真彩色便于判读。

在初中地理新教材中已经多处应用到这些图片,教师在讲述相关知识时可以结合教学内容介绍给学生。重点教会学生根据图片的形态、色彩和标志性建筑判断地表景观和地形起伏。例如:讲解西南地区的地形时,运用遥感图片,首先根据色彩判断雪峰和地表植被,然后观察山脉走向,判断山岭、山脊、山谷、鞍部等基本地形单元。其次,在课堂教学中教师可以利用GIS来辅助教学,在国家基础地理信息系统网上,可以随时调用各区域的地图并可以任意缩放,查阅各种地理事物的数据。该网站还有三峡、雅鲁藏布江大峡谷等地区的虚拟三维动态景观,教师可以充分利用这些网络资源,为学生展示丰富多彩的地理画面。

GIS辅助教学不但使地理课堂的信息容量增加,而且使学生对地理事物的空间关系认识得更加直观、具体。另外,教师可以结合教学内容穿插一些GIS的有趣故事和GIS的最新应用来调动学生的兴趣。例如:在重庆,小偷偷了带有定位跟踪系统的小汽车胆战心惊,把汽车藏在草堆里,过了几天,当他们拆除了报警铃把汽车开出来,还是被定位跟踪系统捕获而被警察抓住。

2.在地理活动课程中培养学生的GIS应用能力

在地理活动课程中,教师可以有计划、有步骤地培养学生的GIS应用能力。目前北京、上海、广州、深圳等发达城市都已经建立复杂的城市信息系统,可以让学生上网浏览这些城市的电子地图,通过GIS的任意缩放、漫游、查询等功能研究各相关城市的气候、水文、交通、建筑、旅游等问题。通过GIS还可以获得各地区地形、土壤、气候、植被、土地利用等的信息,再通过某些GIS软件进行动态分析,了解人类生产活动对环境的影响,让学生根据所学的知识制定可持续发展战略。

3.在研究性学习中激发学生的GIS创新能力

地理研究性学习要指导学生运用地图来分析问题,绘制地图来说明问题,所以在研究性学习中可以指导学生创造性地编制GIS。例如,学生选择的研究性课题是“广州市公厕的卫生、布局及设计现状调查”、“广州市人行道交通安全的调查”等,在这些问题的研究过程中,笔者首先指导学生利用GIS检索相关知识,查询地理信息,再通过调查、访问分析存在的问题,然后经过集体讨论和深入研究提出解决问题的途径。最后指导学生把相关知识制作成简易的电子地图,如“广州市公厕布局示意图”等。这样,在地理研究性学习的过程中,学生不仅掌握了GIS的检索功能、编程功能,而且创造性地学会了用GIS展示他们的研究成果,对于学生综合素质和创新能力的发展有很大的作用。

总之,GIS在信息社会具有举足轻重的地位,在中学地理教育中渗透GIS知识,培养学生的地理信息素养已经成为中学地理教师的当务之急。

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