3S技术在中学地理教学中的应用，本文主要内容关键词为：地理论文,中学论文,技术论文,教学中论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
所谓“3S”是指RS、GIS和GPS的合称。随着科技的进步，3S技术日益成熟，被广泛应用于环境、资源、土地、农林、地矿、政府、规划、商业、军事、通信、交通、设施管理、公用事业、房地产、保险等各领域，并正在走进人们日常的工作、学习和生活中。目前在发达国家，3S已经成为中学地理教育不可缺少的工具和组成部分。在我国新一轮的课程改革中，3S技术已经被纳入地理必修课程的内容范围，并把它列为七大地理选修模块课程之一。3S凭借其强大的功能，使其不仅作为学习内容引入中学地理课程，还可与其他计算机技术一起作为教学技术手段应用于中学地理教学，其中以GIS的应用最为广泛。将3S应用于中学地理教学，将会对中学地理教学的目标、教材、教法、学法、学生素质和能力的培养等方面带来深刻的变革，同时也给广大教师带来一个新的挑战。
一、3S技术在中学地理教学中的作用
3S技术是地理课程独特的辅助教学技术。基于地理学科的特点，将信息技术中的高端3S技术用于中学地理教学过程中，有助于使课堂教学整体优化，激发学生学习地理的兴趣。
首先，3S图像和数据可以形象、直观、生动地揭示地理现象和规律，可以被用做先进的、直观的教学工具来增强地理教学的有效性。国外的经验表明，成功的应用3S信息进行教学应该是启发式、探索式的。其特点是引导学生在教学过程中发现、分析和解决实际问题，而不是寻找现成的答案。
其次，3S技术在中学地理教学中的运用，有助于使鼓励性评价、形成性评价和终结性评价相结合。传统的教学只有粉笔加黑板，教师只有语言加板图，地理课堂也相对比较单调、枯燥；而对于自然奥秘的探索和对社会生活环境的认识都强调的亲临其境，又是学生的时间所不可能达到的。所以，3S在中学地理教学中的运用，学生可以通过专题地图和相关信息在很短的时间内了解自然和社会，并可以进行地理实验和地理专题研究。由于3S技术的动态性效果，不仅可以让教师看到学生学习的结果，还可以让教师知道中学生的学习情况，使学生的学习过程能够实时反馈给教师，便于教师对学生学习过程的监控，实时地给予学生鼓励性评价。
第三，3S技术在中学地理教学中的运用，可以使学生学会通过多种途径、运用多种手段收集地理信息，尝试运用所学的地理知识和技能对地理信息进行整理、分析，并把地理信息运用于地理学习过程中，适时反思自己的地理学习和了解自己学习探究的结果。运用3S技术与教学内容相结合，可引导学生利用地理数据库中的空间信息和专题信息自己主动地去探求和发现地理空间的规律性。教师可以用这种方法形象地展现这一思维重组，有利于学生学习过程与方法的形成。
最后，3S的动态效果与形象逼真的图片，让学生体验美和真，激发学生探究地理问题的兴趣和动机，养成求真、务实的科学态度。巨大的信息容量可以使学生在较短的时间内了解更多的国内外地理信息，进而关心我国的地理国情，理解国际合作的价值，初步形成正确的全球意识，从而意识到学生学习之间的合作、互助是非常重要的。3S信息的快捷性使学生能够及时了解全球的环境与发展问题，增强对资源、环境的保护意识和法制意识，形成可持续发展的观念，增强关心和爱护环境的社会责任感，养成良好的行为习惯。
二、RS信息在地理教学中的应用举例
RS在中学地理教学中的应用较为广泛，下面列举其中的几个例子，以供参考。
1.城市化
城市化的具体表现有：城市土地规模的扩大、城市人口和城市数目的增多。这些结论都可以通过让学生判读某一城市或者某一区域城市发展过程的RS图像总结得出。比如，展示西安市1978年和2008年的RS图像，进行对比（实际上可以取更多的时间点，可以制作动画连续播放）；还可展示日本1977年至2001年RS解译图像，进行判读、对比分析，学生会很容易得出结论：城市化的具体表现之一是城市占地规模的不断扩大。
2.森林砍伐
在高中地理教材中，强调当今世界森林面积减少的趋势还在继续，尤其是热带原始林正在遭到毁灭性破坏。以巴西亚马孙河流域的热带雨林区为例，展示森林植被RS图像，通过对比20世纪70年代和90年代植被覆盖状况，学生就会有触目惊心的深刻记忆，树立保护森林资源的意识。
3.湖泊退化
在高中地理水资源和环境问题部分，涉及到湖泊退化问题时，这里可以取学生熟悉的、并且退化明显的湖泊RS图片展示给学生。比如，通过里海1972年和1987年的卫星影像的对比，可以明显看到里海的面积缩小到原来的几分之一甚至是十几分之一。
4.沙漠化
涉及到土地沙漠化问题时，可以取一些典型的沙漠化地区的RS图片展示给学生。比如，通过对比毛乌素沙漠近几十年的卫星照片，可以看到毛乌素沙漠面积明显地增大，继而分析其原因、危害及对策等等。
三、GIS在地理教学中的应用举例
1.大气环境保护
（1）收集与大气环境问题有关的数据。此外，还需要收集其他一些有助于深入分析的相关数据。例如，为了分析自然条件对环境的影响，需要地形、地貌等自然条件的数据等。数据收集过程的关键是数据来源，因特网是信息社会最大的数据源，大量与大气环境问题有关的数据和数字地图数据可通过网络获取。
（2）数据获取后，通过相关软件进行建库，实现各类数据，如属性数据、矢量数据、影像数据和数字高程模型的融合，建立起一体化的三维数据操作可视化机制，提供三维逼真的动态交互式的运行环境。通过数据融合处理，实现虚拟现实管理，重建和还原地形、地貌，真实再现地面景观，对三维物体表面贴图，进行视点变换、角度旋转、光源设置、色彩调配、明暗变换、三维飞行浏览，实现可视化表达。
（3）利用GIS的数据分析功能研究相关问题，GIS软件提供的分析功能包括查询分析、叠加分析等。其中，查询分析就是GIS回答问题的操作，如GIS能够快速地告诉我们世界上酸雨最严重的地区在哪里、臭氧洞的分布等。叠加分析是一种多因素的空间关系的分析操作，将不同要素特征的图层叠加，可分析地理要素间的影响关系，如将世界上酸雨最严重地区的分布与人口分布图叠加，即可观察人口分布对大气环境的影响。
（4）将上述数据分析的结果实现地图可视化和图表表达。GIS的分析结果最终需要通过地图可视化（二维或三维）表达，并可附以统计图表等。可视化的表达方式使得我们可以清楚地观察到地理现象的分布、空间的联系等，从中归纳总结，最后形成结论。地理分析的可视化由GIS丰富的专题地图制作功能实现，如根据对世界主要温室气体排放国家所排放的二氧化碳数量进行分级，按级别设置不同的颜色，形成环境问题的专题地图，或者利用三维制图功能，直接根据排放的二氧化碳数量生成柱状图等。这种可视化功能，以及其极富感染力的表达方式，对帮助学生理解地理知识有相当大的作用。根据对数据的分析和可视化结果，学生可以非常方便地找到问题的答案，从而得出结论。
2.地形图判读
在地形分析中，等高线地图对山峰、山谷、山脊、鞍部与陡崖等概念是通过等高线值的高低、疏密程度和弯曲方向来表达的，表达形式抽象，教师讲解难度大，学生不易理解。但是，如果利用Arcview3.2软件的数字高程模型创建模块，将等高线图矢量化处理，制作出相应的数字高程模型，并进行可视化表达处理，便可展示出一幅立体的地形图，可直观地观察山峰、山谷、山脊、鞍部、陡崖等多种地形。具体制作过程如下：
（1）利用Arcview3.2软件，将一幅典型等高线图矢量化或绘制一幅等高线矢量图，并给等高线输入高程值。
（2）利用Arcview3.2的数字高程模型功能，生成DEM图，相当于一幅分层设色的地形图，地形的高低起伏在图上直观地表达出来。
（3）将等高线与DEM图叠加，既有助于理解等高线的概念，也使各种地形特征与等高线的分布相吻合，便于等高线图上各种地形的理解。
3.东亚季风气候成因
（1）利用Arcview3.2的DEM生成技术，制作1月和7月气压场趋势面图；
（2）分别将1月、7月气压趋势面图与世界海陆分布图叠加，在图上学生可以直观地看出冬、夏高压中心和低压中心所在位置。
（3）根据1月、7月气压趋势面图，可以帮助学生清楚地得出冬季风发源于高纬大陆，风向偏北；而夏季风发源于低纬海洋，风向偏南。
（3）根据冬、夏季风的源地和方向，不难得出冬、夏季风的特点：冬季风寒冷干燥，夏季风温暖湿润。
（4）将气压趋势面图与全球海陆分布图叠加，可以得出冬夏季风的发源地，从面得出冬夏季风的特点。
4.我国农业布局原则：因地制宜、适当集中、发挥地区优势
（1）运用Arcview软件制作中国政区、中国地形、中国气温及中国降水、粮食分布、人口分布专题图层。
（2）运用Arcview软件的叠加分析功能，将中国地形、气温、降水三个图层进行叠加分析，得出我国自然条件空间分布组合特点，认识到我国自然条件地区差异大，所以各地必须因地制宜发展农业。
（3）利用MapInfo强大的专题地图生成功能制作各省粮食分布图和产量柱状图，突出显示产粮大省；将粮食分布图与地形图、气温分布图、降水分布图叠加，分析产粮大省的自然条件，认识到自然条件严重制约着农业发展。
（4）利用MapInfo将人口分布图与粮食分布图叠加，利用统计分析功能计算出省人均产量，利用专题地图生成功能制成人均粮食产量柱状图，与我国人均粮食消费水平比较，得出粮食商品率高的省份。
（5）通过总结得出我国几大商品粮基地建设的条件和布局的理由，从而帮助学生加深对我国农业生产“因地制宜、适当集中，发挥地区优势”原则的理解。
四、结束语
地理教育与3S技术结合是现代高新技术发展的必然结果。实践表明，CAI技术的应用给中学地理教学带来了很大方便，活跃了课堂气氛，但同时也存在对复杂空间信息难以取舍补充的难题，而GIS引入CAI后，利用其强大的空间信息管理功能，使地理信息的分析、显示变得简单、方便和快捷，使CAI的功能更加强大完善。因此，3S在地理教学中有着广泛的利用前景。3S是功能强大的地理实用工具，3S的地理观念正在改变着地理工作者的地理思维方式，它作为地理空间信息处理的基本手段之一，必将成为中学地理教学的重要内容和必要工具。虽然在推广中存在硬件达不到要求等问题，但其发展趋势将不可改变。因此，我们应该勇于探索、善于进取，提高3S在中学地理教学中的应用发展水平，并逐步缩小与发达国家中学地理教学的差距。