浅谈GIS对于开展地理教学的影响

王 莉 阿里木江·卡斯木

（新疆师范大学地理科学与旅游学院 新疆乌鲁木齐 830054）

人类生存的地理环境由复杂的水、岩石、大气、生物等多个圈层构成，人口、资源、环境与发展问题是21世纪人类社会面临的世纪性难题。随着新时代的不断发展与进步地理学也迎来了属于地学领域的新时代，作为一门经世致用的学科地理学研究的核心是“人地关系地域系统”，其综合性体现在地理学研究需要动态的眼光来看待研究 “以人类社会发展为主体的人类社会动态”，因而地理学在现代科学体系中占据着重要地位。在中学阶段的地理课程主要包含自然地理、人文地理与区域地理，知识具有很强的系统性和学科边缘性，地理核心素养要求培养学生综合思维能力、区域认知能力、地理实践力、人地协调观等素养是由地理课程性质所决定的。新课改背景下对于落实中学地理学科核心素养提出了更高的要求并着重强调要通过合作探究等学习形式开展调查、实验等多种实践活动达到培养学生的地理实践力的目的。

一、GlS技术简介

（一）GlS概念及产品

地理信息技术是集计算机软硬件为一体的支持矢量、栅格、地图、文本等多种数据，能够进行处理分析、建模与显示的现代信息技术，广泛应用于城市管理、资源调查、环境监测、自然灾害防御监测、国土资源管理、国土开发规划等领域。从不同的学科角度出发定义也不尽相同，GIS技术相关的产品包括ArcMap、ArcGIS、MapGIS、SuperMap、Google Earth等，其中在全球占有率最高的当属Esri公司推出的ArcGIS软件。

（二）GlS在中学地理应用的背景

较发达的欧美国家早在20世纪80年代就已经开始了将地理信息技术服务于中学地理教学，重视利用地理信息系统思想来解决地理问题，注重学生对地理信息进行整理、分析的能力。例如荷兰在中学地理教学教材中加入了地理信息系统内容的同时也提供免费的配套软件和所需数据。我国对于结合地理信息系统进行中学地理教学的建议的提出相对于欧美等发达国家较晚，起初教育颁发的2003年版《普通高中地理课程标准（实验板）》提出设置“地理信息技术应用”内容作为选修内容是推进素质教育进程的一项重要举措，目前地理信息系统在中学地理的教学应用也越来越受重视，在新课标中指出要深化信息技术应用，改变评价方式以促进地理学习的拓展和深入。

二、GlS功能及与地理教学

（一）基于“图层”，制作专题地图

地图是表示地理信息的传统手段，通常包含图例、比例尺、指向标等要素，传统中学地理教学中教师往往借助纸质版地图和挂图来开展地理教学活动，纸质地图的缺点是缺乏灵活性，板书不便且不容易保存。有时课程内容涉及多个地理要素不能在一张地图上显示，导致不能全面地分析地理事物的特征。地理信息系统之所以能够进行资源管理、自然灾害监测预防离不开“图层”技术，“图”是GIS支持下的专题地图，“层”则由多幅专题地图叠加组成，当涉及的地理问题涉及多个地理要素时可以选择需要分析的图层要素单独显示，也可以同时勾选多个图层在同一视图下显示各地理要素叠加后的图层进行综合分析。GIS的相关软件产品可以支持不同地理数据具有强大的制图功能的ArcGIS软件的ArcMap程序，可以呈现地理数据视图和地图布局视图，不同视图下可以有针对性地进行地图制作，在数据视图中能够对不同图层的地理数据进行符号化或数据分析，在布局视图能够添加经纬度格网、比例尺、图例等地理要素美化修饰地图。用地理信息技术制作的专题地图可以直接导出为“JPG”格式，方便保存或者便于教师制作课件多媒体投影教学使用，克服了传统地图地理数据保存和易破损的困难。

（二）依据属性查询与空间分析，开展直观教学

地理信息技术除了“图层”显示与制作专题地图的优势以外还具有属性查询和空间分析功能，在GIS相关软件以ArcGIS为例的Layer（图层）属性表中，可以与表格数据属性连接增加图层属性后，依据关系表格SQL双向属性查询功能筛选所需范围地理要素。对于不同格式的数据也可以数据格式转换工具进行转换后进行空间分析，如数值统计计算、缓冲区分析或属性叠加分析等。例如在进行人教版高中地理必修2人文地理“人口的数量变化”一节的内容讲解中可以借助地理信息技术将课前收集到的2020年第七次人口普查表格数据导入ArcGIS软件并结合中国行政区区划地图作属性连接后指导学生分小组制作全国人口密度专题地图，然后根据0—14岁、15—64岁、大于65岁三个阶段分析中国最新人口年龄结构。将地理信息技术引入中学地理课堂能够提升学生的地理学科学习兴趣，逻辑思维能力和地理学科的核心素养等能力。通过不同的尺度人口密度专题地图的分析有利于通过空间区域的角度培养学生的区域认知能力，人口密度专题地图制作过程中通过自主学习、合作、探究等方式有助于提升学生的地理实践力与综合思维能力，最终达到学生能够关心我国人口问题基本国情的目的。

（三）适应数字化时代，开展地理研学旅行活动

美国最早在20世纪80年代提出建设以互联网为基础，以地理空间数据为依托，以虚拟现实等高新技术为特征的数字地球，之后我国也加大了相关资金与技术投入。近年来作为边缘性学科的GIS技术在中学地理研学旅行课程中的价值也日益凸显，地理研学旅行是一种具有创新授课性质，依托社会资源面向中小学生以集体食宿的形式有目的、有计划开展野外实践体验、探究性学习的旅游教育活动，具有“自然探索”与“社会实践”相渗透的特性，因此自然与人文要素有机组合而成的地理学科与研学旅行的结合具有其他学科不可比拟的独特优势，也体现出地理学科发展与研学结合的必然趋势[1]。2016年《关于推进中小学生研学旅行的意见》首次为研学旅行活动开展指明了方向，主张将理论与实际相结合尊重学生的自我发展、以地理学科的视角培养学生独立分析和解决问题的能力、创造思维能力和人际交往能力[2]。由于研学旅行契合了落实地理学科核心素养、开展素质教育和培养全面发展人才的要求， 2017年颁布的《中小学综合实践活动课程指导纲要》正式将研学旅行作为综合实践课程纳入学校教育教学计划。研究发现近几年全国各地的地理教师在研学旅行实践过程中不断探索并积累经验，地理教育研究者多以研学旅行的特点为基础、研学与核心素养的培养作为核心研究，实施策略作为研究的关键，研学旅行课例和资源开发作为重点研究[3]，但实际开展过程中尚存在一些问题未解决，所以笔者意从GIS视角为研学旅行的现实困境寻找策略。

三、研学旅行现实困境与破解路径探析

（一）研学旅行现实困境

1.存有认知误区

学校以及教育教学研究者对《中小学综合实践活动课程指导纲要》认识不够深刻，导致大众对于研学旅行认知上存在一定的误区。“只研不学”现象突出，研学地点集中于旅游风景区且过多强调旅行体验忽略了研学活动的课程性甚至把研学活动等同于春游、夏令营活动，这种蜻蜓点水式的学习方式使得研学效果大打折扣[4]。此外也存在教师或旅行机构过多对研学旅行课程进行设计，降低了学生的参与度从而造成研学深度不够的现象。

2.研学资源短缺

研究发现国内的研学旅行课程资源多集中分布在地理特色鲜明的新疆、内蒙古、云南等省份并且地理学科研学旅行课程资源多集中于特色旅游资源，存在与课程脱节现象。Anderson对美国、加拿大和德国三个国家在博物馆的旅游教育活动状况展开了研究，结果表明博物馆不能针对教师和学生的教学活动需要与师生很好地协作，这种现状对学校与博物馆的合作产生了不良的影响，最终提出了为促进双方间合作博物馆的设计策略需要针对服务于教育教学的需求改进的建议[5]。

3.客观条件限制

裴欣彤[6]在中学地理研学旅行时间安排问题研究中认为，学生是研学旅行教育活动中的主体，所以研学活动时间安排要顺应青少年身心发展规律，《关于做好全国中小学研学旅行试验区工作的通知》中也提到应该分学段错开旅行高峰期并结合学校实际情况灵活安排研学旅行时间。应试教育下中高考决定着学生未来的发展、教师绩效以及学校声誉，所以在实际研学时间安排过程中易与教师正常教学安排产生冲突。处于探索阶段的研学旅行这种集体食宿的形式缺乏完善的资金支持政策，交通费、食宿费、门票各种费用开支需家长承担，此外研学期间在途中乘坐交通工具，用餐，住宿或者到达目的地开展活动的每个环节都涉及学生的安全问题，时间、资金与安全三大客观因素是研学旅行教育活动开展面临的主要困难。

（二）GlS技术与研学旅行实施困境破解

1.筛选研学课程资源

借助GIS技术采用计量数学与地图学的方法先将搜集到的研究区内研学旅行资源作为数据通过 Google Earth 软件获取经纬度坐标后导入ArcGIS，选取好坐标系输出可视图后可以进行核密度计算并分析研究区内研学旅行资源的空间分布特征，为后期整合资源与规划研学旅行路线提供了技术支持。康丽芳[7]借助GIS在对乌鲁木齐研学旅行资源评价与空间分布特征研究中得出将乌鲁木齐市天山区作为人文景观为主的研学旅行活动重点，乌鲁木齐县和达坂城区作为自然景观为主的研学旅行区域的结论，并通过地理信息技术将乌鲁木齐旅游资源作了细致的划分，为用乌鲁木齐市的一线地理教师选取研学地点与主题提供了很大帮助。

2.有针对性地开展研学活动

根据预先设定的研学主题在Google Earth软件中浏览高度清晰的卫星图片和直观逼真的景观三维模型，预览符合所需要研学特征的景观地貌之后再实地考察选择研学地点，能够规避教师实地踩点耗时长、任务量大的缺陷，可以达到节省研学旅行时间和研学经费、提高研学旅行活动效率的目的。根据预设研学地点教师可以通过GPS导航软件和团购App选择合适的出行方式和方便研学的住宿，不仅为研学提供便利还能提高师生安全保障。

综上所述，这种快速完成信息采集的方式规避了传统地理信息数据处理方式人力资源投入大、工作繁浩的问题，借助GIS技术制定研学路线并开展研学活动对于稳定旅游业经济收入和提升研学资源的质量，促进研学旅行专业化发展具有重要的推动作用。