時間:2022-07-24 06:50:29
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2實踐目標——運用能力的培養
地理信息技術教學過程離不開教學實踐,因此教學實踐環節的培養目標,就是培養學生應用地理信息技術來解決實際問題的能力,主要有以下幾個方面:
2.1初步掌握遙感圖像的讀圖技巧
遙感技術是地理信息技術中的一個重要的組成部分,因此學習遙感圖像的判讀是地理信息技術教學中的一個重要內容。讀圖的基礎就是對于一些地物的形狀、顏色等遙感圖像的特征要十分熟悉。例如,遙感圖像上人工建筑物的顏色往往會呈現淺藍色或者是灰白色;天然湖泊的邊界往往比較圓滑。同時,還要學會借助已知的地物來推斷未知地物。例如,與村莊或者城市相連的線狀地物往往是小路,而與湖泊相連的往往是河流等。在教學過程中,教師要注意為學生展示相關的遙感圖像,培養學生的讀圖能力。
2.2GPS手持機定位導航的實踐
當前GPS在生活中的應用越來越多,其強大的導航功能更是受到了越來越多的青睞。目前,GPS手持機的人機界面更加人性化,操作也更加簡單方便,使得GPS實際運用的教學難度也進一步降低。在地理信息技術教學的過程中,教師要安排相關的實踐活動來讓學生掌握GPS手持機的操作和使用。例如,教師可以開展野外拉練等活動,讓學生利用GPS手持機的導航功能來指導學生向著目標地前進,在實際應用的過程中讓學生掌握GPS的導航定位功能的應用。
2.3掌握一些簡單的GIS軟件的操作運用
目前有很多GIS軟件,其功能也是多種多樣。常用的GIS軟件有SuperMap、MapGIS等。在地理信息技術教學過程中,要使學生對至少一種相關的GIS軟件的操作能夠基本的掌握,同時能利用相關的軟件來實現一些數據的處理和加工。在GIS軟件學習的過程中主要培養以下能力:數據表的建立、簡單的數據查詢和數據分析方法的掌握、GIS窗口一些主要的快捷鍵的使用、通過網絡GIS地圖查詢相關的地理信息、利用GIS軟件制作一些專題地圖等,進一步提高學生對GIS軟件的實際應用能力。
3發展目標——思想認識的加深
3.1認識到地理信息技術的重要性
地理信息技術強大的數據獲取以及分析和處理能力在社會上的各個領域有著廣泛的應用。在實際的教學過程中,教師要讓學生對于地理信息技術在中國國民經濟發展過程中發揮的作用有更加深刻的認識,讓其感受到地理信息技術在國家進行建設決策過程中起到的支持作用。同時,它在生活中實際應用也進一步拓展了人們的生活空間,使人們的生活更加便利舒適,進而讓學生在對于地理信息技術的重要性有著充分認識的基礎上加強學生對于地理信息技術應用的意識。
3.2注重地理信息安全的保護
在地理信息技術教學的過程中,還要注重學生的地理信息安全意識的培養。目前信息安全是網絡安全中一個極為重要的組成部分,一些不合法的地理信息的應用可能會給他人帶來重大的損失甚至有可能觸及法律。在地理信息獲取和使用的過程中,要提高學生的地理信息安全保護意識,不將一些重要的地理信息外泄,不一些虛假的地理信息,不因個人利益而隨意篡改地理信息,不竊取個人使用權限之外的地理信息等,加強學生對于地理信息安全的保護意識,進一步規范地理信息技術的使用。
關鍵詞多媒體技術,地理信息系統,空間數據,屬性數據,區域分析,數據模型.
現今由于多媒體技術的迅速崛起和高速發展,越來越多的應用軟件都大量使用了多媒體技術.如果將多媒體技術應用于地理信息系統(geographicinformationsystem,簡稱GIS)軟件中,勢必大大增強GIS信息的表現能力,擴大GIS的應用領域.那么怎樣將多媒體技術應用于GIS軟件中呢我們認為應從兩方面來設計:其一是怎樣將多媒體數據溶于GIS數據庫中,并保證提供GIS軟件的雙向檢索及各種分析功能;其二是在應用過程中,怎樣實現多媒體的播放功能.以下就這兩個內容及其應用前景談談我們的看法.
1多媒體數據的有效管理
通常,應用軟件中的多媒體數據有兩種生成方式:一種是媒體播放之前,將其數字化到數據庫當中,播放時從數據庫中取數據;另一種是播放時,邊生成邊播放.而GIS軟件中的數據庫又分為空間數據庫和屬性數據庫,即我們可根據媒體數據的特性或應用軟件的要求將多媒體數據分別溶于空間數據庫和屬性數據庫中.
1.1GIS數據庫中多媒體數據的管理
1.1.1GIS空間數據庫中多媒體數據的管理目前,多數GIS應用軟件所能描述的空間目標都是靜態的,實際上,很多GIS所要表達和研究的空間目標都不會是一成不變的,因此,GIS研究者已廣泛關注能對時空過程和時空目標進行描述和分析的時態GIS(temporalGIS).時態GIS的組織核心是時空數據庫,即設計一個合理的時空數據模型是建立時態GIS的關鍵所在.雖然目前還沒有較成熟的能支持時態GIS產品的時空數據模型,一但時空數據模型的研究有所突破,不僅能解決時態GIS的應用問題,還將解決空間數據庫中動畫數據的管理問題,即可通過使用動畫技術來實現在屏幕上動態播放時空過程.如動態顯示衛星云圖的變化情況、地殼變動情況、森林沙化和城市化情況以及海岸或河灘的侵蝕或淤積變化情況等.
有關時空數據模型,張祖勛[1]提出使用分級索引方法來對基本修正法進行改進.這種方法就是不存貯研究區域中每個狀態的全部信息,而只存貯某個時間的數據狀態(稱為基態)以及相對于基態或鄰近狀態的變化量.在此基礎上,建立分級索引,以便能快速找到所需的時空過程的數據.
要使用這種建索引的基本修正法,需要考慮兩個問題,一個是如何建立索引;另一個是如何設計用來描述兩個狀態變化量的差文件.
關于建索引的問題,筆者認為:基態,亦a,b,c,d分別表示時態GIS的4個時期;T.時間軸;t0,t1,…,tn分別表示時態在GIS某個時期的n+1個時態,其中tn為基態,即“現在”時態一次數據狀態——“現在”時態總是變化的,每產生一個新的現在時態,就應生成一個現在時態與前一次時態的差文件,同時根據現在時態所處的時間位置來決定是否產生新的索引差文件.以四叉樹為例,如圖1所示,當n為2i(i=2,3,…)的整數倍時,就需產生tn-2i~tn的索引差文件.相應地為了減少索引差文件所占的存貯空間,而又不影響對任一時態的檢索速度,可將tn-2i+1~tn-2i的索引差文件刪掉,所刪的索引名文件個數正好比新建的索引差文件個數少一個.
關于差文件,筆者認為在設計中應考慮如下幾個因素.(1)由于差文件是通過對兩個時態的目標信息進行異或而產生的,這意味著差文件包含有兩類目標信息:一類是前一時態有而后一時態無的目標信息;另一類是前一時態無而后一時態有的目標信息.為了能根據差文件快速、連續地由一個狀態到過去另一狀態或最近另一狀態進行檢索,應在差文件中將這兩類目標信息予以標識區分.(2)兩個狀態之間目標變化應是有對應關系的,即01(目標從無到有);10(目標從有到無);1N(目標從一個變成多個);N1(目標從多個變成一個),以及目標空間信息無變化,屬性信息有變化;目標局部空間信息有變化等.為了能進行快速檢索,在差文件中應將兩類各目標之間的對應關系予以標明,當然,這會增加差文件生成過程的復雜性.(3)和所有地圖數據庫模型類似,差文件也由空間信息、屬性信息和關系信息組成,差文件中應將每個目標這3種信息之間的關系予以標明.
1.1.2GIS屬性數據庫中多媒體數據的管理有些G
IS的應用中,認為多媒體數據是一種特殊的專題屬性數據.怎樣選擇多媒體數據的數據模型,使得既能遵循其自身特點,又能有效地建立起它與空間數據的聯系,是多媒體技術在GIS應用中的關鍵所在.
目前,多數GIS屬性數據庫使用的是關系模型.為能將關系模型應用于多媒體數據管理系統中,就必須對現有的關系模型進行擴充,使它不但能處理格式化數據,也能處理非格式化數據.楊學良[2]就這個問題提出了3種技術策略:將多媒體數據文件名作為關系中元組某列(或屬性);將每個元組作為一個完整文件保存;元組中存貯格式化數據以及非格式化數據的引用項,而非格式化數據單獨存貯.
對比這3種技術策略,第一種技術策略方法簡單、容易實現,適宜于對多媒體數據進行播放.第二、三種技術策略雖然能夠實現并發控制和恢復,以及實現對多媒體數據進行編輯和拮取的應用,但由于此兩種技術策略將每個元組所對應的空間目標的專業屬性和多媒體屬性混在一起,這既增大了應用程序設計的復雜性,又不利于那些只需使用空間目標的專業屬性的一些應用的實現.為此,我們認為,在第一種技術策略的基礎上,增加一個或多個屬性項,用于存放多媒體數據的文件信息和數據流信息,當我們需要對多媒體數據文件進行特殊應用時,可根據文件信息和數據流信息對多媒體數據文件進行操作.
1.2GIS區域分析中多媒體數據的生成
多媒體數據生成的另一種方式是在GIS應用中,邊統計、分析運算,邊生成結果數據——多媒體數據.
1.2.1空間分析中多媒體數據的生成空間分析是一組分析結果依賴于所分析對象的位置信息技術[3],因此,空間分析要求獲得目標的空間位置及其屬性描述兩方面信息.空間分析主要有:地形分析、疊加分析、緩沖區分析和網絡分析等.
為了能更清楚地表示上述一些空間分析的結果,我們可用虛擬現實技術來實現.所謂虛擬現實[4]是一種由計算機生成的高級人機交互系統,即構成一個以視覺感受為主,也包括聽覺、觸覺、嗅覺的可感知環境,使用者通過專門的設備可在這個環境中實現觀察、觸摸、操作、檢測等試驗,有身臨其境之感.比如,可用虛擬技術來觀察地形分析或網絡分析得到的空間效果,使用者可用交互操作的方式來控制自己與觀察對象的角度、距離以及光照等,使觀察對象隨使用者的操作而動態旋轉.此時以動畫形式顯示的媒體數據隨使用者的操作產生并顯示.
1.2.2統計分析中多媒體數據的生成統計分析就是用數理統計方法開展區域分析.數理統計方法主要有:統計特征值、研究兩種或多種地理現象之間的相關分析,通過一組實際觀測數據分析系統變量之間因果關系的回歸分析,以及主成分分析等.
為了更加形象化,我們可以將數理統計結果以直方圖、曲線、曲面或區劃圖表示,甚至可以將重要的部分以醒目的顏色、特殊的符號或閃爍的顯示形式來告訴使用者,還可以配上解說詞,以增加系統的感染力,而表現這些現象的媒體數據是在統計分析之后由系統自動生成并播放的.
2GIS應用系統中多媒體功能的實現
在GIS應用軟件中進行多媒體功能實現,首先是受GIS應用軟件自身開發平臺的限制.多數情況下,GIS應用軟件的多媒體開發平臺宜選擇編程語言,如VC++,VB或BC++等,以利于和GIS應用軟件相結合.一旦多媒體開發環境確定下來,那么怎樣實現區域分析中多媒體功能
2.1空間數據庫中多媒體數據的播放
由前所述,空間數據庫中存貯的多是各期間的時空數據,這些數據的結構與MCI所能接受的多媒體文件格式RIFF(resourceinterchangefileformat)不同,所以應用程序不能直接調用MCI函數和API函數,必須根據時態GIS的空間數據庫結構,設計一個相應的動畫播放程序來實現動態顯示功能.
下面簡述動態顯示時態GIS中ti~tj狀態的算法步驟(0≤i≤j≤n,其中n為現在時態).(1)由基態開始檢索各索引差文件直到生成ti狀態信息.(2)顯示ti狀態信息.(3)根據ti差文件,擦除ti狀態有而ti+1狀態無的信息,顯示ti狀態無而ti+1狀態有的信息.(4)i+1i.(5)當i<j時,轉(3);否則結束.
字4
如果用上述算法來實現動態顯示時空過程,還有很多細節需要設計.首先,在(1)步驟,從基態開始,逐級逐步檢索,每檢索到一個狀態差文件,就需根據差文件來生成該狀態信息,直到ti狀態處;其次,在(3)中,需要用到動畫技術,擦除前一狀態信息實質為恢復該處顯示內容,而顯示后一狀態信息之前,需保存后一處信息內容,再予以顯示新狀態信息.
性數據庫中多媒體數據的應用
一般來說,多媒體數據主要應用于兩個方面:一個是簡單播放;另一個是對多媒體數據進行編輯和拮取.對于前者,只要使用MCI函數或API函數按屬性數據庫中其他屬性的要求進行播放;對于后者,這就要求程序員熟悉多媒體數據文件格式RIFF,根據多媒體數據的文件信息和數據流信息,通過調用多媒體文件輸入/輸出函數來實現多媒體的播放、編輯、拮取以及同步控制等操作.
3多媒體技術在GIS中的應用前景
(1)實現資源信息的科學管理,提供信息服務.GIS一改為用戶管理提供單一的圖表、數據信息形式,而在管理空間信息的同時,對圖形、圖象、視頻、聲音、動畫等形式的信息進行管理和播放,大大增加了信息的表現能力.(2)家庭教育和個人娛樂.將多媒體和GIS溶于一身,會豐富教育、娛樂軟件的內容及表現手段.比如有關地理、歷史等課程的教學軟件和娛樂軟件的設計.(3)銷售和演示信息系統.GIS和多媒體技術合為一體的這類系統會比以往的信息系統更具有表現力.比如房地產公司的銷售系統,既能表明所售住房的空間位置,又能從中檢索其住房環境及內部結構,而且可以動態地刪去當天已售出的房子,給出不同價格等;旅游導游系統,可以在為觀光游客制定導游路線時,就能對不同地方的景點產生身臨其境的感覺.總之,將多媒體技術和GIS技術相結合,是計算機應用領域的一個發展方向,它會改變人們的工作、生活、思維方式,推動信息社會的前進.
參考文獻
1張祖勛.時態GIS數據結構的研討.測繪通報,1996,(1):19~21
1、引言
根據國家退耕還林有關政策,積極治理現有坡耕地,對25度以上的坡耕地實行有計劃地退耕還林還草,不但有利于中西部的環境保護,而且對調整農業結構、提高農民收入有積極意義。因此能否為各地、市、縣準確提供轄區內各種坡度的土地分布以及土地坡向情況,是能否客觀制定該區域農業規劃和退耕還林還草計劃的關鍵;然而傳統的手工圈繪和主觀的''''估計''''水份太多,實地丈量不但勞民傷財而且精度低下。
我區廣大的測繪工作者多年來為廣西的國民經濟建設做了大量前期性、基礎性的工作,他們測制的1:25萬、1:5萬、1:1萬的基本地形圖為解決這一難題提供了物資基礎;特別是近年來GIS(地理信息系統)技術的發展,使得這些可貴的資料在數字化處理之后日見增值,為準確、快速、低成本地獲取地表的各種統計數據提供可靠的依據。
廣西基礎地理信息中心在為區黨委、區政府制作的《廣西綜合區情地理信息系統(9202工程)》之西部大開發專題中,使用美國ESRI公司生產的GIS軟件――ARC/INFO軟件為東蘭、樂業縣制作了數字地面模型,進行三維地形表面分析和坡度量算統計,取得了準確客觀的成果。
2、工作流程
在ARC/INFO中,管理、組織、存儲數據最基本的單位是圖層(coverage),一個圖層相當于一個專題圖,包含了地物的空間位置信息和屬性信息。利用ARC/INFO進行土地坡度坡向高程的分布統計的工作流程如下:
1、利用國土資源調查結果,提取耕地信息,在ARC/INFO中生成耕地圖層,給不同耕地分類賦予不同的屬性;
2、獲取該地區的DEM數據(DEM即數字高程模型,就是在一個地區范圍內,用規則格網點的平面坐標(x,y)及其高程(z)描述地貌形態的數據集);
3、分別生成坡度分布圖層、坡向分布圖層和高程帶分布圖層;
4、將耕地圖層與坡度圖層、坡向圖層、高程帶圖層分別疊加分析,得到耕地的坡度、坡向、高程屬性;
5、進行面積統計,疊加河流、行政區劃、道路、居民點等基礎地理信息生成專題圖。
3、坡度、坡向和高層帶分布圖生成
坡度、坡向、高程帶圖層利用ARC/INFO的TIN模塊,由DEM(數字高程模型)數據生成。
3.1DEM數據獲取:
目前常用的獲取DEM數據的方法有兩種:
用航天、航空遙感影像立體像對提取DEM;
用現有地形圖掃描數字化等高線,獲取高程數據生成DEM。
用航天、航空遙感圖像立體像對生成DEM,最大的優點是數據更新快,但購買影像費用高;用高程數據生成DEM,精度高于立體像對生成的DEM,但更新慢,周期長,僅對高程變化不大的地區適用。目前區測繪局具有的南寧市1:1000DEM數據由航空遙感影像立體像對生成;全區1:25萬、1:5萬DEM和部分地區的1:1萬DEM數據則由高程數據生成。
用ARC/INFO生成DEM的方法是:數字化地形圖,獲取高程數據,包括高程點、等高線、軟斷線(如邊界線等)、硬斷線(如河流、山脊、陡崖線等),生成TIN(不規則空間三角網,一種描述地形表面的方法),再由TIN內插成DEM。ARC/INFO軟件生成的TIN對點、軟斷線、硬斷線有不同的插值處理方法。根據筆者對ARC/INFO和國產軟件GEOTIN的對比試驗,ARC/INFO軟件生成的TIN在更大程度上擬合實際的地型,不足之處是加特征點的過程較為繁雜,生產時間較長。
3.2坡度圖、坡向圖、高層帶圖生成:
在ARC/INFO中,坡度、坡向是這樣計算的:DEM上每個格網點的坡度由相鄰8個格網點計算而成(圖1)。高程的最大變化率即為該部分表面的坡度。坡向為用于計算坡度的那條線的方向。
運用TIN模塊的分析功能可計算坡度、坡向和高程帶,使用命令的關鍵是建立好坡度、坡向、高程帶的分級定義查找表(LOOKUP-TABLE)。以坡度查找表為例,根據坡度分類的要求定義如下:
DEGREE-SLOPESLOPE-CODE2162153254905對應的坡度分類:(0°~2°)(2°~6°)(6°~15°)(15°~25°)(25°以上)
c="/Newspic/200881/1127448440.jpg"width=566border=0>
坡度查找表字段要嚴格定義如下:
4、圖層疊加:
GIS強大的分析任務之一是將獨立的特征類型合為一個新的特種類,代表了兩個輸入要素類的合并后的情況。圖層疊加,是將土地利用圖與坡度圖、坡向圖、高層分帶圖依次疊加,可研究它們之間的共同區域。運用OVERLAYEVENTS命令可進行疊加分析。
5、面積統計:
圖層疊加后,根據各種分類條件提取耕地,可得到耕地按坡度、坡向、高程帶的分布圖,利用ARC/INFO的面積計算功能進行面積統計。
精度情況:據清華大學人居環境研究中心黨安容等人研究,經國家測繪局驗收的1:25萬的數字地圖(高程精度為25米),在用于分縣土地坡度分級計算時,最小誤差是0.9%,最大誤差為4.9%[1],適合省級農業部門制定宏觀規劃。如果利用即將完成的全區1:5萬DEM和已經完成的1:1萬DEM(西江流域),將得到更高的精度,適合縣一級及縣以下農業部門制定本縣、本鄉的部門農業規劃。
值得注意的是,在坡度較大的地區,平面面積與三維地形表面積相差較大,筆者利用1:25萬高程數據生成的DEM計算東蘭縣平面面積為2438平方公里(國土部門公布的數據:2434平方公里[2]),曲面面積為3437平方公里,平面面積與曲面面積相差較大。東蘭地處大石山區,山嶺綿延,河谷深切,地形起伏較大,利用ARC/INFO的表面積計算功能統計面積應該更為合理。
6、輸出專題圖:
對生成的各種分布圖按照需要疊加河流、行政區劃、道路、居民點等基礎地理信息生成專題圖輸出。筆者在《廣西綜合區情地理信息系統(9202工程)》之子系統建設中,利用WebGIS將退耕還林試點縣東蘭縣、樂業縣的坡度圖制成網絡電子地圖(圖3),可供局域網上瀏覽和查詢。
【參考文獻】
2實踐目標——運用能力的培養
地理信息技術教學過程離不開教學實踐,因此教學實踐環節的培養目標,就是培養學生應用地理信息技術來解決實際問題的能力,主要有以下幾個方面:
2.1初步掌握遙感圖像的讀圖技巧遙感技術是地理信息技術中的一個重要的組成部分,因此學習遙感圖像的判讀是地理信息技術教學中的一個重要內容。讀圖的基礎就是對于一些地物的形狀、顏色等遙感圖像的特征要十分熟悉。例如,遙感圖像上人工建筑物的顏色往往會呈現淺藍色或者是灰白色;天然湖泊的邊界往往比較圓滑。同時,還要學會借助已知的地物來推斷未知地物。例如,與村莊或者城市相連的線狀地物往往是小路,而與湖泊相連的往往是河流等。在教學過程中,教師要注意為學生展示相關的遙感圖像,培養學生的讀圖能力。
2.2GPS手持機定位導航的實踐當前GPS在生活中的應用越來越多,其強大的導航功能更是受到了越來越多的青睞。目前,GPS手持機的人機界面更加人性化,操作也更加簡單方便,使得GPS實際運用的教學難度也進一步降低。在地理信息技術教學的過程中,教師要安排相關的實踐活動來讓學生掌握GPS手持機的操作和使用。例如,教師可以開展野外拉練等活動,讓學生利用GPS手持機的導航功能來指導學生向著目標地前進,在實際應用的過程中讓學生掌握GPS的導航定位功能的應用。
2.3掌握一些簡單的GIS軟件的操作運用目前有很多GIS軟件,其功能也是多種多樣。常用的GIS軟件有SuperMap、MapGIS等。在地理信息技術教學過程中,要使學生對至少一種相關的GIS軟件的操作能夠基本的掌握,同時能利用相關的軟件來實現一些數據的處理和加工。在GIS軟件學習的過程中主要培養以下能力:數據表的建立、簡單的數據查詢和數據分析方法的掌握、GIS窗口一些主要的快捷鍵的使用、通過網絡GIS地圖查詢相關的地理信息、利用GIS軟件制作一些專題地圖等,進一步提高學生對GIS軟件的實際應用能力。
3發展目標——思想認識的加深
3.1認識到地理信息技術的重要性地理信息技術強大的數據獲取以及分析和處理能力在社會上的各個領域有著廣泛的應用。在實際的教學過程中,教師要讓學生對于地理信息技術在中國國民經濟發展過程中發揮的作用有更加深刻的認識,讓其感受到地理信息技術在國家進行建設決策過程中起到的支持作用。同時,它在生活中實際應用也進一步拓展了人們的生活空間,使人們的生活更加便利舒適,進而讓學生在對于地理信息技術的重要性有著充分認識的基礎上加強學生對于地理信息技術應用的意識。
3.2注重地理信息安全的保護在地理信息技術教學的過程中,還要注重學生的地理信息安全意識的培養。目前信息安全是網絡安全中一個極為重要的組成部分,一些不合法的地理信息的應用可能會給他人帶來重大的損失甚至有可能觸及法律。在地理信息獲取和使用的過程中,要提高學生的地理信息安全保護意識,不將一些重要的地理信息外泄,不一些虛假的地理信息,不因個人利益而隨意篡改地理信息,不竊取個人使用權限之外的地理信息等,加強學生對于地理信息安全的保護意識,進一步規范地理信息技術的使用。
所謂的教學軟件其實就是指課件,是軟件應用于教學領域內的獨特稱呼。在地理教學中,多媒體教學軟件是比較常用的一種軟件,一般都是使用powerpoint、authorware以及Flash等軟件。信息技術的應用為地理教學灌注了新鮮血液,它把難以用語言表達出的知識直觀地展現在學生面前,這樣學生接受起來就比較容易。但是,有時由于教師準備得不充足,或者沒有完全發揮出其主導作用,導致課堂氣氛雖然活躍了起來,但這些都只是表面現象,學生從中能夠真正了解和接受的知識其實很少。因此,在高中地理教學中,對于課件的使用一定要選擇合適的時機,要根據教材的內容、教學大綱以及學生的心理特點來選擇和制作課件,使學生在輕松的氣氛中接受和理解更多的地理知識。只有這樣,才能真正體現出信息技術在高中地理教學中的作用,從而提高教學的質量和學生學習的效率。
(二)高中地理教學中對教學軟件的具體應用
高中生處于青少年階段,其思維正逐漸從感性思維轉變為理性思維,因此,在教學過程中,對課件的內容一定要進行科學選擇。課件作為一種教學工具,在使用的過程中一定要保證其所具有的科學性。在進行高中地理教學的過程中,對于一些固定概念和比較感性的內容是不需要使用課件的。如果是單純的概念,只要教給學生合理的方法對其進行記憶就可以了。對于比較感性的內容,例如旅游地理這一類知識的講解,只需很少的一部分圖片便可以完成教學任務,根本沒必要去制作大量的課件。課件的運用主要針對的是那些難以用語言表達的內容,這樣在課堂上可以直觀地將其展示在學生面前,教師只從旁引導即可。教師在制作課件的時候要認真,可選擇合適的時機插入一些和教學內容相關的動態畫面或者是圖片,以便對一些學生難以理解的問題進行闡述。同時,在教學的過程中還可以適當播放一些音頻和視頻,以活躍課堂氣氛。但是,在使用課件的過程中,教師一定要將教學內容作為依據,在課件中體現出教學目標,加強對學生的引導,使學生對知識進行更好地感悟。例如,在對《地球宇宙環境》一課進行講解時,如果以傳統的教學方法進行教學,即單純地用語言敘述,那么無論教師的口才多么的出色,講述得多么清楚,學生也很難理解。但如果將信息技術運用到教學中,情況就完全不一樣了,教師在講解之前,可以將太陽系的運行畫面以動態的形式展示出來,讓學生清楚地認識到地球自轉和公轉的規律,然后教師再對教材內容進行講解,學生就會更好地進行理解了。運用這種方法進行教學,學生不但能夠快速地接受和理解知識,同時還能夠加深學生的記憶,從而有效地提高學生的學習效率和高中地理的教學質量。
二、教學軟件的作用
(一)常用的教學軟件及其使用簡介
在高中地理教學中,最常使用的教學軟件就是GoogleEarth,這款教學軟件是由Google公司用于提供地圖搜索服務的網絡軟件,它能夠提供非常清晰的遙感影像,小到居民的住宅,大到整個空間都能夠非常清楚地展示出來,可以讓學生在封閉的校園內對宇宙進行觀察,掌握全球動態。將這款軟件應用到高中地理教學中,對于提高學生的學習效率和教師的教學質量有著至關重要的作用。為了有效培養學生的動手能力,完成“過程與方法”的目標,在安裝GoogleEarth軟件時,教師應該讓學生親自動手,自己在旁邊對學生進行正確的引導,當軟件安裝完成之后就可以利用它進行高效率的地理教學了。
1.信息技術對GIS專業人員的重要性
近十幾年來,信息技術得到了飛速發展,快速地滲透到各個行業,各個領域,取得了驚人的成就。GIS界也不例外,從最早的微機地理信息系統到今天的開放式地理信息系統平臺,GIS在融人信息技術以后,已由古老的地圖,沙盤時代跨人到了今天的電子GIS時代。
信息技術(Information Technology,簡稱IT),是主要用于管理和處理信息所采用的各種技術的總稱。它主要是應用計算機科學和通信技術來設計、開發、安裝和實施信息系統及應用軟件。它也常被稱為信息和通信技術(Information and Communications Technology, ICT)。主要包括傳感技術、計算機技術和通信技術。
從地理信息系統的學科交叉來看,計算機科學與技術、信息技術是地理信息系統重要的學科基礎;從技術層面看,本質上說信息系統,計算機軟硬件系統與信息處理是地理信息系統的關鍵;從理論支持來看,空間信息表達、3S集成技術都需要信息技術的支持。因此,信息技術是地理信息系統重要的理論和技術基礎,相應在教學層面上,地理信息系統專業必然要對信息類課程提出較高的要求[1]。
2.課程設置中存在問題
信息類課程在地理信息系統專業教育中的地位和作用至少體現在以下幾方面:
1.信息類課程是地理信息系統專業課程體系的重要基礎和組成部分。相對于其他一些專業中信息類課程僅是一種技術性、輔課程,信息類課程本身是地理信息系統專業產生、發展與教育的重要基礎和主要內容,其體系結構與教學水平將直接影響到地理信息系統專業教育水平與學生培養質量[2]。
2.信息類課程是地理信息系統專業教育上水平、上臺階的重要推動力。當前地理信息系統發展的前沿問題如網絡地理信息系統、組件式地理信息系統、虛擬地理信息系統、多維動態地理信息系統等都需要現代信息技術的支持。在培養合格的應用型和開發型地理信息系統人才方面 ,信息能力與應用水平同樣是一個重要方面。因此要培養適應社會需求的、 面向地理信息系統技術前沿的人才 ,信息技術教育將是關鍵之一[3]。
如今,計算機圖形字,計算機控制技術信息技術,多媒體技術,數據庫,計算機通信等信息技術滲透到地理信息系統,3S集成,測繪技術的各個方面免費論文。而目前GIS專業信息類課程教學卻與GIS新技術的發展顯得極不適應。信息技術應用水平的高低,勢必影響到受教育者的素質。
信息技術在GIS界得到了廣泛的應用,引起了世界各國的關注,然而我國GIS教育界卻沒有表現出應有的重視。國內各GIS院校GIS專業的教學計劃中只有《計算機基礎及應用》這門基礎課,其它課程均為選修課或考查課(非主要課程),教材內容也落后于現狀的需要,如選用的教材內容膚淺、陳舊、課時少。有些專業課程,比如《空間數據庫技術》及《GPS原理》都要求有信息類課程的基礎,但課本里只是泛泛帶過,學生并沒有信息前導類課程的學習[4]。
3.GIS專業學生信息類課程的特點
針對GIS技術類專業對信息類課程的需求特點,選擇正確的教學摘要涵蓋信息管理與信息系統,數據庫技術以及電子的定位導航等課程在內的一個廣泛的信息課程體系。
1)GIS專業學生通常與諸如信號,圖像,方程,表格等實體打交道比較多。為了能夠對GIS類的學生有所幫助,信息基礎課程須教會他們如何表示這些工作中會用到的數據,以及如何操作這些數據,對學生不太會感興趣的諸如復雜數據結構和算法則進行適當的調整,增加用例。
2)GIS專業對學生的要求往往是能夠熟練運用工作中所遇到的各種信息化工具,而非自身的興趣所在,更非其職業追求的目標。他們通常對信息技術已有所接觸,能夠在家里輕松自如地運用信息技術進行一些圖像編輯,多媒體合成等簡單操作。在課堂上學的枯燥的原理和繁瑣編程很容易讓他們產生一種復雜的錯覺。
3)課程中引用的例子應盡量與專業相關,使學生都可直覺接受的。特別是一些和學生學習生活相關的例子信息技術,是學生所喜聞樂見的。
4)GIS專業學生在信息類課程上的學習時間十分有限,他們不太可能系統地學習這些課程。由于GIS的相對復雜性。GIS專業的學生除了要掌握有關信息類知識外,他們對其他有關GIS的專業知識,GIS相關的體系的知識也要有相應的掌握和理解。
5)用于GIS科學的軟件包很多,要選擇一些對其未來工作中接觸機率大的。目前GIS商用工具軟件有數十種之多,其應用和功能各有側重,如果讓學生完全掌握如此多種的軟件實屬困難。所以在教育教學中應采用一些主流的應用軟件進行教授。
4.信息類課程的設置方案高校信息技術(包括計算機基礎)教育的目的是培養學生的基本信息素養和信息能力,使學生能將計算機與信息技術用于其工作領域,成為既熟悉本專業知識又掌握信息技術的復合性人才。在進入信息時代的今天,信息基礎教育對于提高21世紀大學生的素質和能力有著十分重要的作用。多年的教學實踐使我們認識到大學生的信息技術教育是一個循序漸進的教育過程,要著眼于學生信息素養和信息能力的培養,包括通識素養和能力與應用創新素養和能力。通識素養和能力是對所有大學生的基本要求,是指在接受高等教育之后,在信息技術方面應該具備的基本知識和能力。例如計算機的基本知識,信息表述能力、信息交流能力、信息系統的使用能力等。應用創新素養和能力是指學生能自主學習,具備較強的創新意識和開發能力,能靈活自如地把信息技術用于專業研究領域。實踐證明,許多在信息技術領域有成就的人是非信息專業畢業的學生。他們既具有本專業的知識,又掌握信息技術,跨學科的人才知識面寬,富有創造精神。關鍵在于正確引導和培養。
國內外很多高校為GIS專業開設了多種不同類型的信息類課程,大體上可分為三種:1導論課程(計算機文化基礎、信息系統基礎)。2原理課程(電子技術、導航原理、數據庫原理)免費論文。3應用課程(GIS軟件應用、GIS 軟件應用)。在研究GIS專業信息技術課程設置和教學時應當充分圍繞這兩個層次素質與能力。為此提出“1+3+X”(1門基礎課+3門限選課+X門任選課)的分層課程設置方案。 其中,1門基礎課是“大學計算機基礎”公共通識課,課程主要涉及計算機基礎性和適用性的概念、技術和應用,它在培養學生的計算機知識、能力和素質方面起到基礎性、先導性的作用。可以幫助學生對信息課程有一個概述上的了解和認識。在1門基礎課程學習完成之后,各專業可根據需要在“數據庫技術及應用”、“計算機網絡技術及應用”、“電子技術”、“導航原理”、“地理信息系統原理”、“通信原理”中選擇三門作為專業限選課。這些課程在已有“大學計算機基礎”的基礎上讓學生更好理解和接受,同時也是對一些GIS高年級課程所必不可少的基礎。只有在這些課程的基礎上學生才能更好的把握有關GIS專業知識信息技術,將各種技術、方法更好的應用和融合。
為了達到新形勢下培養學生動手實踐能力的目的,學校可以在學分制下采用的是多模塊、多層次的進階式教育模式。由于學生的基礎各異,學校還提倡學生根據自己的基礎知識、興趣愛好和實際應用需要選修實用技能課程。為此,我們可還設置了一系列信息類選修課程,供學生自主選擇。可以結合GIS專業的實際的情況,適當開設“地理信息系統軟件應用”、“導航軟件應用”、“局域網的組建與管理”、“GIS模擬軟件應用”、“數學建模軟件”、“GIS計算軟件應用”中選擇X門作為專業任選課。這些選修課可以在學生已經有的限選課的知識基礎上,可以更好、更有效率的學習GIS專業知識,把握有關技巧,所有知識融會貫通,有得于提高學習效率,加快知識層次的升華。
5.結束語課程設置和建設是一個系統工程,涉及到方方面面的問題,比如學校定位、學生來源、專業特點、師資結構等。我們對課程設置所做的工作和將要進行的改革目標都是為了提高我校信息技術教學的教學質量、教學效果,最終使學生受益。同時我們要充分試識到GIS在引入信息技術后所呈現出新的特點,不斷補充新的知識,及時調整課程體系結構,以適成GIS技術發展的需要。
參考文獻
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規劃部門逐漸引入一些信息技術來規劃城市,比如:城市三維仿真技術、煙感技術、地理信息系統等,這些技術的應用在城市規劃決策之中具有非常顯著的價值。可是,現在城市規劃中地理信息技術的應用層次還不是非常高,還沒有健全的系統和明確的發展思路,急需從策略這一角度對地理信息技術進行深入研究,提高其競爭能力,進而使地理信息技術的經濟效益以及社會效益得以顯著提升。
一、有關理念的介紹
(一)眾多學科相互交叉的理念
城市規劃為具有較強綜合性的一門學科,它與生態學、地理學、美學以及建筑學等眾多學科間都存在著聯系。地理信息學這門學科結合了地圖學、遙感、測繪學以及衛星定位技術和通訊技術等[1]。所以,將綜合性非常強的地理信息技術用于規劃城市是一項多學科交叉的復雜工程。因此,規劃城市的工作人員與從事地理信息的技術人員應該互相學習,引進各種學科思想,促進這些學科的融合,建立一個長效的體系,使城市的規劃成果更具科學性。
(二)應用多元化的理念
地理信息這項技術有著非常強的技術延伸性以及數據挖掘潛力,應用此項技術的時候應該立足于GIS技術、GPS技術和RS技術,對他們的優勢加以有效強化,保持它們所具有的創新性,把地理信息技術貫穿于城市規劃的整個過程中,應用新型科技對地理信息的數據平臺進行完善。地理信息技術為城市的規劃提供了既準確又快捷的服務,使城市規劃更具嚴肅性以及先進性,從而使測繪的產業鏈得以延伸,從多方面參與到編制和管理城市規劃的過程中,使地理信息技術的多元化應用得以很好的實現。
二、實際要求
(一)從靜態轉變成動態
我國現在正為經濟變革和轉型的階段。城市規劃不應該只對城市的繁榮加以關注,還應該對規劃城市的動態發展進行重視,增加對地理信息數據方面的要求。因此,信息數據在結構上一定還要具備多層次性,在內容上具有多屬性。同時可以實現動態的更新、可以直接觀察到,并且還可以進行綜合的分析,進而使時間具有現勢性、空間具有精準性、數據具有多樣性[2]。
(二)從地上轉移到地下
我國大部分城市雖然已經完成了普查地下管線工作,可是地下管理的完整性以及現勢性還沒有達到開發利用地下空間的要求。這就需要管理和應用地下空間和管線、正射影像等數據時,應該通過對數據標準的編制、數據接口的完善來構建數據平臺,進而對市政規劃進行服務。
(三)從專業轉變成公眾
現在我國通常都是由專家來對城市規劃進行審議,很少有公眾的參與,很難將存在于規劃中的隱患挖掘出來。對于規劃民本和陽光時應該秉承公開、公平以及公正的原則,其中可以對地理信息數據所具有的直觀性和快捷性優點進行利用,對規劃內容的公示和公告進行展示,使城市規劃能夠很好的和百姓生活相結合。
三、可供選擇的服務方法
(一)對地理信息系統進行建立
現在,我國眾多城市在規劃過程中都應用了信息技術。地理信息系統在城市規劃過程中不但為一主要設施,還為促進城市向現代化管理方向發展的一重要技術。在對城市規劃進行管理的過程中,地理信息系統這項技術已經被城市規劃這一領域所關注。我市規劃決策系統當中,應用空間數據資料對城市規劃審批的整個過程進行服務,應用第二節數據庫和推層的方法,把一切的現狀信息、項目信息以及規劃信息都組合顯示到一張圖上,使城市空間的發展有效地實現了可視化、空間資源的利用實現了集約化以及城市規劃的管理實現了精細化,還有促使信息實現了網絡化、決策實現了智能化、辦公實現了協同化、服務實現了社會化以及政務實現了公開化等眾多應用目標[3]。
(二)構建服務社會
作為支撐空間技術的地理信息技術,已經成熟的應用在了“一書兩證”這項規劃審批之中,可是在建設服務社會方面依舊還有缺陷存在,因此,應用地理信息技術對城市規劃進行服務時還應該在經濟建設的近期規劃、年度計劃以及五年計劃方面進行加強。在城市基礎設施、建設居民住宅、生態環境保護以及公共服務設施等方面,可以應用地理空間資源來對近期的建設管理以及空間布局等加以明確。
(三)對難點問題進行解決
從我市目前的規劃管理情況來看,應該重點研究城鄉統籌和陽光、生態以及民本方面的規劃,根據地理信息技術的實際應用,制定一些解決問題的方案。在進行城鄉統籌的時候,想要在規劃編制方面不進行城鄉統籌非常的困難,致使鄉村與城市中生活的居民在生活方式和經濟增長模式方面都有很大的差異存在。可是,如果能夠合理的應用地理信息技術,可以使眾多城鄉統籌得到大力支撐,比如:為城鄉統籌提供衛星定位系統、資源管理系統等。在對民本進行規劃時,通常會涉及到民享、民生以及民行和民居方面的規劃,可以對地理信息系統進行開放。在規劃生態方面,完全可以應用遙感技術來對生態所具有的敏感性進行分析,而對綠地覆蓋的分析我們可以應用地理信息系統這項技術。在對城市進行精細規劃時,可以把將重點不斷突出和擴大這一觀念作為主導思想,來實施城市的三維仿真規劃,同時還可以按照管線可視化以及道路透明化這一規劃要求來精細地管理城市管線。
結語:
總而言之,想要應用地理信息技術來對城市規劃進行有效的服務,必須以城市發展戰略為指導方向,對邏輯推演這一思想加以借助,選擇眾多科學的方法來進行相應的完善以及創新,并且還要按照形勢的具體發展情況對策略進行相應的調整,促使兩者互相協助,一同發展,進而使空間布局更加協調、資源配置更加優化、公共利益得到很好的維護。
參考文獻:
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20世紀90年代初,在科技全球化發展的新形勢影響下,我國臺灣省教育部啟動了一系列教育改革方案,并于1995年新修訂了《高級中學地理課程標準》,該標準列舉了地理技能及方法的重要性,強調學生解決實際問題的能力。臺灣高中新地理教材的第三學年選修課程中增加了GIS教育課程,并引發了高中地理教師學習進修GIS相關課程的熱潮。為了加強GIS教育的推廣,臺灣教育部門積極組織大量的教育專家和一些學科教師,進行高中地理GIS教學資源的研發,包括GIS教學網絡資源、GIS教育范例、教學配套教材等,大大促進了GIS教育的普及工作。
2.大陸地區現狀
在2003年以前,我國的GIS基礎教育還只是處于一個剛起步的實驗性階段。2000年ESRI公司將K-12計劃引入我國,北京、上海、南京、成都等城市都有中學加入這一計劃,如上海東延安中學和北京市潞河中學。不少公司和學校還合作建立了“中小學現代地理教學示范基地”,整個“示范基地”建設于2005年第一季度完成。該“基地”主要開展以Arc View GIS軟件為平臺的GIS教育,幫助學生了解最前沿科技,認識地理信息系統概念,擴展地理基礎知識,培養他們用科學和理性的觀點來解決問題的能力。以上有關GIS基礎教育種種嘗試,為我國2003年新地理課程標準的頒布奠定了一定的基礎。
我國最早以官方形式規定GIS進入高中課程是在2003年4月,國家教育部在新一輪課程改革中頒布了《普通高中地理課程標準(實驗)》,標準強調地理信息技術在地理學習中的應用。標準中有關地理信息技術內容得到大幅度增加,主要分布在必修3模塊和選修模塊中,且每一部分都由標準和活動建議兩部分構成。但是目前我國還沒有出現像ESRI一樣自主研發的專門用于基礎教育階段的GIS軟件平臺。這種現狀引起了國內一些教育機構與研發部門的關注和重視,如北京大學清華同方教育技術研究院地理教育技術研究所開發的“教學地理圖編輯平臺”。此外,社會上一些公司(如北京超圖公司)也日益關注GIS教育事業。
二、我國GIS基礎教育存在的問題
1.信息化水平低且發展不平衡
GIS基礎教育不同于傳統地理學科教育,要求學校要有一定數量的計算機機房、軟件系統、投影、數字化等設備,能夠讓學生在學習過程中有充分的上機實踐的機會。雖然近年來我國的信息化水平不斷以較高速度發展,但是總體水平仍比較低下且發展很不平衡。據2001年底統計,北京和上海分別為14.87名學生和16.7名學生擁有一臺計算機, 而云南、貴州和甘肅等, 這個數字分別為18.6、11.8 和9.3。此外,學生能夠熟悉計算機的基本操作是GIS基礎教育順利開展的前提,但是目前絕大多數的中學,由于受學校計算機硬件以及計算機教師專業素質低的影響,學生計算機水平很難達到要求。
2.GIS教學軟件、教材及其它配套資源缺乏
目前,我國常用的GIS軟件主要是美國ESRI公司提供的ArcInfo系列產品、MapInfo公司的MapInfo系列產品以及MapCIS等國產軟件,這些軟件的共同特點:價格昂貴,功能強大、過于復雜,短時間內難以上手,對中學地理師生而言都是極大的挑戰,不適用于中學教學。
通俗易懂的GIS教材及配套讀物也很稀少。近些年來,隨著GIS的廣泛應用,有關地理信息系統的教材及參考書籍層出不窮,但是絕大多數語言生澀難懂、程序復雜,只適用于高等院校教學,而通俗易懂,適用于中學教學的教材及配套讀物卻很少。這種現象十分不利于GIS普及教育的發展。
3.教師地理信息技術水平不高
地理信息技術是一種比較先進的現代技術,要真正掌握,對中學地理教師是一項很大的挑戰。目前,我國大多數中學地理教師對GIS軟件不熟悉,信息技術的素養不高,因此,很多學校的GIS教學均是由信息技術課的教師擔任,而這些教師地理知識缺乏,在教學過程中難以很好地結合地理知識和規律進行教學,使GIS課缺乏地理特色,不利于學生地理空間思維和能力的培養。
4.GIS基礎教育研究十分薄弱
自2003年4月教育部頒布《普通高中地理課程標準(實驗)》以來,已經經歷了9年的時間,表面上看我國當前GIS基礎教育進行得轟轟烈烈,絕大多數中學都開設地理信息技術課程,但多數只是形如虛設,很少向學生開展,其中重要原因之一是我國GIS基礎教育缺少有中國特色教育理論的指導。在網上通過對中國期刊全文數據庫(CNKI)發表的論文進行檢索,2003—2011年,有關GIS或者地理信息系統的論文有20 060余篇,其中涉及到教育的有86篇,而僅有十幾篇涉及到GIS的普及教育,其它都是以GIS專業為研究對象。此外,相關著作也比較少見。因此,我國GIS基礎教育的重要性雖然得到社會普遍認可,但是教育實踐缺乏我國特色教學理論的指導,最終將難以擺脫混亂的困境。
三、我國GIS基礎教育有效實施建議
1.積極采取多層次教學
多層次教學是指針對不同學習對象提出不同的教學要求。由于我國當前各地區計算機硬件普及率、經濟發展水平、教育水平等還存在很大差異,且在短時間內難以全面提高。因此,要真正落實GIS基礎教育,需要根據各地實際教學環境(硬件、軟件、學生狀況、教師隊伍),采取分層次、分地區、分級別有區別地對待。筆者認為,可以根據全國的經濟分區(西部、中部、東部地區),給各地區GIS基礎教育設定不同的層次要求,實現各地區GIS基礎教育最優化發展。具體情況見表1。
2.逐步開發GIS教學資源
(1)開發適合中學地理GIS教學的軟件。據了解,目前我國的GIS專業軟件公司開發的GIS專業軟件接近國際水平,已經完全有能力開發出GIS基礎教育軟件平臺。因此,非常有必要組織一些GIS軟件開發者、相關教育專家以及一線地理教師進行軟件的開發,借鑒國外先進經驗,在成熟的商業或專業的GIS軟件的基礎上對原有的界面和功能進行簡化,實現GIS軟件的二次開發,試圖開發出一些符合中學生年齡特點及知識水平的中文版GIS軟件,這是開展GIS基礎教育的當務之急。
(2)組織編寫出版優秀地理信息技術中學教材及配套讀物。優秀地理信息技術教材和配套讀物是中學生快速了解和認識GIS基本知識的有效工具。建議出版機構積極組織國內知名地理信息科學技術專家、學者以及中學地理教師,針對中學生年齡特點、知識水平、接受能力,編寫并出版一些通俗易懂的中學GIS教材和配套讀物,激發學生對地理信息技術的興趣。
(3)建立GIS基礎教育網站。目前,我國還沒有一個專門的GIS基礎教育網站,而在歐美等發達國家,都曾先后建立了專門的網頁在互聯網上進行經驗交流、問題解答、資料下載等服務,實現了GIS的教育資源共享,大大節省了人力、物力。筆者認為這一做法非常值得借鑒,建議有關機構牽頭建立專門的GIS基礎教育網站,聯絡各個中學和高校,收集有用的教學資源,提供有償或無償的資源下載空間,并鼓勵網上進行教學經驗的充分交流等。
3.不斷加強GIS師資隊伍建設
(1)加強現有中學地理教師的培訓。高水平的地理教師隊伍是順利開展地理信息技術教育的基礎和前提,為提高中學地理教師的地理信息水平,應大力開展各種教師地理信息技術培訓,鼓勵骨干地理教師進行繼續教育,盡快使現有的骨干教師成為我國中學地理信息技術教學中的砥柱。
隨著社會經濟的發展與國家基礎建設的進一步發展,很多學校與教師個人都配備了個人電腦,以微電子技術的使用成了社會發展的一個必然的趨勢。然而由于電腦在中國迅速發展的歷史特別短,所以很多人對于電腦技術的運用還很單一或根本不知道怎么運用。這在中西部地區表現尤為突出。很容易造成電腦成了學校家庭的一個擺設或造成利用率不高,造成現代教育資源的極大的浪費。地理教育是一個函括很廣的學科,利用網絡與地理教育相結合,有利于地理教育的實施。地理教師怎樣運用好網絡,提高網絡資源的利用率,提高相關的教育技術與利用的作用、范圍來提高學生的學習的積極性、參與性,達到理想的學習效果,這在很多學校地理學科教育成了一個大的難題。地理教育與信息技術結合難。
首先.由于歷史的原因,以前把地理學科當成一門豆芽課,即使是現在地理已拿入了高考,很多學校出也存在把地理學科當成高考課目當中的一個弱視科目,通常地理教育地位是排在后面的。當然有限的資源的情況下,地理的教育的信息技術的利用(簡稱地理信息教育)也很難受到重視。
第二,由于地理教育的教員較少,特別是21世紀受到中國電腦知識運用普及教育的人員較少。老教師師有經驗、知識的積累,可是在電腦的運用方面普追較為久缺。而新畢業的學生,對于教材、國家的地理教學教綱的把握、學生的教學能力,學生的學習能力以及思維訓練能力方面又有些實踐經驗不足。這造成了地理的信息教育方面的優秀的資源不多。如優秀的電腦課件、備課、練習題、探索開放創新案例等的資源不多,除了現在少數的學校搞了網校資源。可這些都是要交費的造成很多學校用不起,也造成很多有硬件資源的得不到充分的利用。
第三,地理信息的教育這是一個邊緣的學科,新生的學科是信息教育與傳統地理教育交叉形成的,這就在一定程序上造成學校在其認識不夠。大多數學校能認識到、利用現代化的手段進行地理教育的是必然趨勢,也能進行鼓勵學校教師多運用現代的教育手段。可在這一方面資源怎么用,怎樣有效的利用有限的人力資源、硬件資源配套方面.學校還未統籌方面的安排。導致單個教師遇到困難得不到幫助、幸苦做出的教學資源卻得不到應用。也導致了很多教師不愿意去做,而把地理信息教育束之高閣。
第四,學校的評價監督機制未改變。大多數學校還是以傳統的評價監督機制,如通常以檢查手寫標準的教案作為教學相關方面的教學的檢查。這有其有利的一面,其弊端也顯而易見把備課等同于寫教案。這也導致了很多教師為了應付學校的教學教案的檢查而無暇顧及地理信息技術的學習及信息資源的制作(寫一個完整的教案3000字,那他需要寫一個半小時,這還不包括教師對教案的構思、翻閱資料等方面)更不要談廣泛應用信息技術了。
第五,對于信息技術只是手段認識不清。常認為高科技、現代化的東西都是好東西、包治百病能解決教學中的一切問題。而沒能認識到中學信息的運用只是一個手段,培養學生思維、識圖、識記、解決問題等的能力沒有改變。結果把地理信息教育搞成了展示課,學生一堂課下來。只看了一堂展示,沒有參與到其中。效果差也導致了不愿意采用。
解決措施
第一,要把地理信息教育結合好,學校首先應改革學校的備課檢查的評價機制、由書面的形式檢查到課堂的聽課檢查、學生的評課檢查。由單純的知識點檢查到多想法子促進學生思維學習的課堂檢查中去。由書寫備課到靈活的現代備課的檢查中去.如電子備課的習題新典型題及創新題題庫、課件等教學的檢查
第二,學校應對學校的教師組織培訓,提高地理教師信息教育的水平、同時學校應提供相應的教師地理信息教育的服務、保證教師相應的地理信息教育的資源能夠轉化,不要出現教師做得多、耗時多但轉化得少。
以教育理論為指導,運用教育研究的基本方法,把調查、學習、研究、實踐、總結等有機結合,保證了整個研究的計劃性、整體性、真實性和有效性。強調課題研究的核心突破,注重成果教學整合的實用性。
二、實驗課題的目標
處于信息高速發展的時代,培養學生樹立正確的地理觀念,培養學生對地理信息的獲取、篩選、應用的能力,已顯得更為重要,為此,我們要激發學生對地理知識的興趣,讓他們養成自主創新學習、終身學習的能力,使地理知識服務于他們的學習、生活及未來的工作。多媒體技術和網絡技術為地理信息時空一體化提供了展現舞臺,為地理事物和圖像信息的立體化、形象化呈現,提供了技術平臺。顯然,科學技術的發展為教育提供了動力,還為教育發展指明了方向,預示結果,引導教育遵循著科學的軌道前進。教育技術的提高,能夠改變教育者的觀念,影響教育的內容、方法、手段和質量。因此,課科組成員結合我校教學的特點,經過反復研究,課題將達到幾方面成效:
第一、鼓勵青年教師,加強多種可視化軟件的學習,比如Flash、PhotoshopCS2、3DSMAX力求以現行中學地理知識為背景,創設出靜態、動態的各種地理情景,可以創設情境,引發學生學習的興趣和思考。
第二、各種地理情景的創設立求做到深入淺出,突出重點,從而達到提高課堂教學的質量。
第三、現代教育技術必須與傳統教學相結合,貫徹和體現地理課堂教學原則。
第四、培養學生的空間思維能力。
第五、培養和提高學生讀圖能力。
第六、運用用現代教育技術進行地理課堂教學有利于培養學生的觀察力和創新能力。
三、實驗過程
(一)、構建體系、實施方案、隨時調控
1、宣傳發動所有地理教師都參與課題組,并積極與電教中心相互協作配合。
2、制定嚴格的課題管理與研究制度。為調動教師參加課題研究的積極性,保證課題研究的順利進行,學校將課題研究納入教師的考核中。
3、我校的硬件設施經過多年的累積發展,已形成一定的規模和優勢。每個教室都配備多媒體。為每個辦公室配備了電腦,建設了校園網絡中心。本課題組可以隨時優先使用以上各種資源。
4、組織教師學習教育教學理論和教育心理學理論,樹立新的教學觀念。
5、運用教學設計理論來進行課程的教學設計,建構信息技術與課程整合的新型教學模式。我們組織全體地理教師認真學習教育理論,挖掘教學潛力,要求能運用現代教育理論設計出基于信息技術、適合學生的新課型。經過學習、討論、觀摩等,我們在課上創設情境、提供資源,要求學生自主學習、協作學習,發現問題、解決問題并反饋信息。突出了學生的主體地位,調動和激發了學生的學習興趣、學習積極性和主觀能動性。
6、課題組制定了嚴格的管理措施,注意日常研究中的記錄、收集和材料整理,撰寫論文。同時,走出去請進來,去兄弟學校學習取經;購買了一些先進學校的課堂教學實錄VCD和課改資料,組織學習,啟發思維,激發靈感。這些研究工作的開展,對課題組成員較好地實施現代信息技術環境下的課堂教學工作起到了很好的促進作用。
(二)實驗研究方法
1、“實驗研究法”與“實踐研究法”相結合。
“實驗研究法”:課題組確定實驗班和對照班,采用隨機抽樣辦法,提取一定數量的樣本,作為重點實驗對象。進行重點實驗時,對共變量實行有效控制,實驗班運用現代信息技術進行教學。“實踐研究法”:在自然狀態下,圍繞實驗目標組織教學過程,通過觀察、調查、測試等方法積累相關資料,作為實驗結果分析的輔助材料,以提高實驗效率。
2、自變量與因變量的確定
(1)自變量:
科學合理的應用現代信息技術,建構新型教學模式,優化教學過程,優化學習方式。
(2)因變量:
提高課堂教學效率和教學效果。培養學生自主學習能力,提高地理學科的讀圖能力。
(3)干擾變量的控制:
a、實驗對象的選取:采用按學生成績分層取樣的方法在高一年級選取學生成績相同,其他客觀條件也相同的班級分別作實驗班和對照班。
b、保證授課時數相同,不得隨意增加實驗班和對照班的輔導時間,避免實驗結果失真。
c、實驗班和對照班的教師教學水平相當,實驗方案一經設定,實驗過程中必須堅持實驗班按實驗方案教學,對照班用傳統教學方法授課。
三、研究的初步成果
通過近兩年的探索,我們在該課題的研究上邁出了取得了一定的成績,取得了預期的成果。
(一)探索并初步形成了信息技術與課程整合的教學、學習模式
1、初步形成了一支具有先進的教育思想和較高業務能力、掌握現代信息技術的地理學科教師隊伍。
2、學生信息能力、綜合素質、創新能力得到了培養和提高。
(二)開發、建設了地理教學資源庫。
(三)實驗效果
1、轉變學生的學習方式,提高學習生活質量
實驗結果證明,運用多媒體技術可以充分發揮學生多種感官的功能去認識、識記、理解;可以促進學生自由選擇、自主探究學習。現代信息技術環境有利于激發學生的學習主動性和積極性,培養學生的學習興趣和動機,培養學生積極的學習情感和態度,提高學習生活質量。
年級調查人數感興趣不感興趣無所謂
20**級高一25178.49%13.15%8.37%
20**級高一25474.41%15.75%9.84%
2、培養學生的創新精神和實踐能力
運用現代信息技術建構創新型教學模式,優化了教學情境,優化了教學結構,學生動手操作,勤于實踐,自主、創新學習,培養了學生的創新精神和實踐能力。
3、提高了教學質量
實施現代信息技術環境下的計算機多媒體輔助教學,引起了學生學習方式的改變,認知策略和思維過程的轉變,培養了學生的創新學習能力,提高了學生學習成功的可能性,效果顯著優于傳統教學方法(表2)。(表中四個班是高一年級進行分組實驗。對比班在傳統教室上課,實驗班采用多媒體輔助教學)。其它課堂效果檢測也得出了類似結論。
表2:地理《洋流的分布規律》多媒體輔助教學與傳統教學的課堂效果檢測比較
班級均分標準差r值顯著性水平
高一(4)(5)對比班81.7011.602.370p<0.01
高一(6)(7)實驗班89.108.58
(四)理論認識
1、現代信息技術對教學活動產生了革命性的影響,為提升教學活動的創新品質創造了條件。
(1)現代信息技術為師生提供了教與學的新平臺。
(2)現代信息技術為現代教學提供了更加豐富的學習資源。
(3)現代信息技術為學習方式的轉變提供了可能。
2、基于現代信息技術的新型教學設計和教學模式,有利于培養學生的創新精神和實踐能力。
(1)現代信息技術環境下的教學創造了情境化學習環境。
(2)新型教學模式優化了學生的學習狀態和情緒。
(3)現代信息技術教學培養了學生適應信息社會的新型學習能力。
(4)新型教學模式改變了教學的存在方式和具體形態。
(五)教師成果
在實驗過程中,學校教師們均能隨時將實驗體會、感想和收獲,撰寫成教育論文,在課題實驗進行期間,課題組教師撰寫的論文參加了校、區、市現代信息技術論文征集,且多次擔任校、區及全市公開教學觀摩課任務。
四、課題成效
1、形成一批研究的物化成果。(1)內容較豐富的電子教學資源庫(2)多媒體課件、素材(3)教師論文(4)典型教學設計案例
2、匯總實驗材料,分析數據,得出結論,完成實驗報告、論文、成果資料;
3、課題組結題報告、驗收;資料歸檔、成果申報。
4、本課題的成果形式主要是課題論文、建構創新型教學模式及其可操作程序、軟硬件資源、文本及音視資料。
五、研究方面存在的問題
1、如何充分發揮教師在信息技術學習環境下主導地位
學生成為學習的主體,并不等于放棄教師的主導作用。在信息技術學習環境下,教師如何能成為教學情境的創設者,學生運用信息技術進行學習的指導者,學習工具運用的幫助者,協作學習的組織者。