李权国

襄樊学院 地理系，湖北 襄樊 441053

课程建设

空间信息技术与高等师范院校地理教育的整合

李权国

襄樊学院 地理系，湖北 襄樊 441053

本文分析了空间信息技术的内涵，探讨了空间信息技术与地理教育的关系。通过对地理科学专业课程的教学方法分析，研究了如何将空间信息技术与地理教育进行整合，提出了信息技术、地理信息系统、遥感技术、全球定位系统、数字地球平台等与地理教育的整合模式。

空间信息技术；地理教育；师范院校

空间信息技术具有多学科性的特点，与地理教育进行整合具有诸多优点，有利于优化课堂教学模式，提高课堂教学质量，增加课堂容量，培养创新能力，降低教学难度，提高学习兴趣，培养思维能力，增强情感体验，能有效地解决教学中的重点和难点等，在地理教学中的优势越来越明显，可以使传统的教学模式得以弥补和改善，相信将深入到未来的高等师范院校地理教育中。现代化教学手段的运用，为提高教学效果起到了巨大作用，地理科学前沿研究与高新技术发展融为一体，重大科学问题的解决需要跨学科持续、有效的联合研究，但如何有效将空间信息技术用于地理教学的实践过程是目前研究的空白，处于探索阶段。本文从空间信息技术的内涵出发，就如何方便地将空间信息技术用于地理教学实践之中，有效地与地理教育实现整合进行探索。

一、空间信息技术的内涵

当前，空间信息技术被看成是世界上继生物技术和纳米技术之后，发展最为迅速的第三大新技术。其中，地理信息系统（GIS）、遥感技术（RS）与全球定位系统（GPS）是地球空间信息技术的核心内容。童庆禧院士对空间信息技术的概念作过解释，认为空间信息技术也称为地理空间信息技术，从技术层面上看，它是遥感、地理信息系统、全球卫星定位系统与通讯技术、网络技术的综合集成，将空间对地观测信息的获取、处理、分析、应用结为一体的信息技术体系；从目标层面看，整个空间信息技术的主要目标是研究并支持社会可持续发展，并为经济发展提供决策依据[1]。

二、空间信息技术与地理教育的关系

1.空间信息技术作为教学内容纳入地理教育

地理教育把传授地理知识、培养地理技能和提高地理思维能力作为基本目标，在高等院校地理专业中实施空间信息技术教育不仅是落实地理教育的责任，也是落实教育本身赋予地理教育的任务。空间信息技术作为教学内容渗透于地理教育中，对学生信息技术的掌握、地理研究技术的了解与应用、地理领域系统思想的建立和地理空间思维能力的培养，以及其他地理问题的分析与处理等多方面都具有独特功能。

地理学是空间信息技术的科学基础，为信息科学提供了空间检索分析的对象和规律，也提供了整合地理特征的空间数据。空间信息技术的迅速发展极快地改变着地理学的面貌，已成为地理科学研究的技术手段和学科体系的一部分。它不仅提供了一个执行地理学规律的有力工具，而且对了解地球上的过程，积累和综合各种与空间有关的知识提供了帮助。目前所有高等院校的地理科学专业已经将空间信息技术的相关课程纳入了教学计划，如“地理信息系统”、“遥感技术”等都是地理科学专业的必修课程，“数字地球导论”、“遥感图像处理”等课程也被列为选修课程。另外其他课程在教学内容上也都适时适度地引入了空间信息技术的相关知识，进一步培养了学生学习地理的热情，端正了对地理学的认识，更体现了信息时代地理学的最新面貌。

2.空间信息技术作为教学手段辅助地理教育

地理教育要突出地理学科特点，运用多种教学方式、方法和教学手段，重视创新精神和实践能力的培养。空间信息技术作为人们生活中越来越重要的一种高新技术手段，其与地理教学过程的有机整合就是一个很适合在高等院校地理专业中开展的一种教学新模式。地理信息与其他信息的根本区别就在于其强烈的空间特性，现代地理学将空间分布与时间过程相结合，探求地理实体的空间分布格局及其成因和发展规律。分析地理事物的空间分布特征、时间变化规律时，完全可以适当借助空间信息技术中的相关知识。例如，进行空间信息的各种综合处理、仿真模拟教学时，传统地理教学模式想要清晰、高效地完成教学过程相对困难，而空间信息技术在这方面辅助地理教学具有极大的优势。

在地理教育中运用空间信息技术不仅可以使学生接触到尖端科学，赶上时代的步伐，同时对于一些地理知识也更容易直观了解，达到更好的教育效果。通过对传统地理教学模式的分析，只要充分发挥空间信息技术的作用，完全可以突破传统地理教育的局限性，最大限度地扩展学生的知识获取。一方面可以根据已学的知识溯源其时空出处，另一方面也可以通过空间信息的虚拟环境来探索其未来发展，这将对高等院校地理教育的教学内容和形式都有极大的影响。另外可以通过空间信息的可视化，培养学生的空间想象力，建立现实世界空间关系的模拟环境，还能使学生对于空间中各事物的状态有非常直观的感受。

三、空间信息技术与地理教育的整合

1.信息技术与地理教育的整合

信息技术与地理课程整合是教育技术应用的核心，是改革地理教育模式、教学方法和教学手段的重要途径，在地理教学中的优势非常明显，使传统的教学模式发生了极大的变化，而且这种新的地理教学模式也将深入到未来的地理教学中。信息技术教学应用环境的基础是计算机、多媒体和网络环境。

计算机可以不受时间和空间、宏观和微观的限制，可以无限延伸学生的多种感官和思维，通过图像、声音、色彩、动画将地理教学所涉及的地理事物、现象、过程、分布、联系等直接展示出来，使学生一目了然，且身临其境，形象、直观地感知和认识地理事物，从而掌握地理知识。

多媒体课件是教师为辅助课堂教学精心设计的教学软件，是信息技术与地理教育整合的具体形式，具有直观形象、动感丰富、新颖有趣、交互便利、音乐优美、感染力强等诸多优点，因而能够促进学生多种感官参与教学。

网络化环境使数字化的教学资源具有信息显示媒体化、信息传输网络化、信息处理智能化和学习环境虚拟化的特征，师生通过网络平台，利用电子邮件、在线学习管理系统、计算机模拟、在线讨论、数据文件数据库等，开展协商讨论、合作学习，并通过对教学资源的收集利用、探究知识、发现知识、创造知识、展示知识的方式进行学习。

2.地理信息系统与地理教育的整合

地理信息系统（GIS）是现代地理学的技术核心，能充分发挥地理空间性和综合性的特征，作为现代地理教育技术手段，具有数据多来源、空间多层次、更新速度快、信息深加工、信息多时态、产品多形式、多精度需要的应用特点，有利于培养学生的地理能力素质，优化教学信息环境[2]，其强大的地图展示、处理与分析功能可以为学生创造一个良好的学习环境。教师运用GIS可以对教材内容进行重组和再完善，对课堂教学结构进行再优化，对学生认知结构再开发。GIS软件能提供界面友好、形象直观的交互式学习环境，GIS制作的多媒体电子地图，画面清晰、色彩协调，加上视频和声音的配合，具有很强的感染力和人机交互性，容易培养学生的学习兴趣[3]。学生通过操作GIS软件进行自主学习，可以改变课程教材只是为教师讲授提供蓝本、学生被动接受知识的传统形式。通过GIS与地理教育的整合，有利于学生的主动发现、主动探究能力的培养。利用GIS强大的三维分析、缓冲区分析、叠加分析、网络分析等空间分析功能，让学生从地理数据库中提取自己所需的信息加以分析和展示，有助于培养学生的地理分析能力，提高学习兴趣。

3.遥感技术与地理教育的整合

随着遥感技术（RS）软件平台的大众化、遥感影像的普及化，高等地理教育已把遥感课程作为基础课程，地理教学应用遥感影像向学生展示和描述地理现象，应用遥感技术来解释、分析和说明地理现象已成为可能。它不仅给学生带来直观的空间认识，如城镇、河流、植被等分布，还能通过遥感技术提取出间接的信息，如生态环境的变化、土地利用的变化、城市的扩展，甚至地下地质情况也能判断。通过收集所需要的空间信息，并加以加工、分析、处理和运用，是地理教学的一项基本技能和重要任务[4]。尤其是利用多时相的遥感影像对展示地理现象的动态变化是其他教学方法不可比拟的，例如讲解城市化进程时，学生很难想象城市的扩展过程，但借助几期不同时相的遥感影像，就能够非常直观清楚的让学生理解，大大提高教学效果。还可以通过遥感监测案例及其影像，帮助学生对地球环境进行立体观察，帮助认识全球环境的整体性与变化过程。地表许多自然灾害从影响区域来说，可能涉及一个很大的区域，RS的宏观监测特征有助于在教学过程中帮助学生理解这些区域性过程。地理环境与自然资源教学中，可以利用遥感图像帮助学生识别地质构造、地貌类型、地形分布与自然资源调查、分布等。

4.全球定位系统与地理教育的整合

全球定位系统（GPS）在辅助地理教学的应用中没有GIS和RS广泛，但随着空间信息技术的快速发展和教学条件的不断改善，挖掘GPS的辅助教学功能，加强其教学应用，也是空间信息技术教学应用的一个重要内容[2]。借助GPS辅助讲授制图、气象、交通、工程等教学内容，通过向学生介绍GPS的广泛应用性，使学生了解空间信息技术与生活的关系，增强学生学习的信心和兴趣，拓宽知识面。地理是一门空间性很强的学科，建立起客观世界的空间概念，是地理教学的一个基本任务，也是培养学生地理能力的重要内容。GPS精确的空间导航定位功能可以帮助学生建立空间概念，通过指导学生阅读地图，帮助学生记住地理事物、地理现象分布的位置。尤其是地理专业进行野外实习和调研的过程中，GPS方便、快捷、精确的导航定位功能，可以帮助师生迅速获取平面坐标位置、路旁标记和航路点、路线、高度、航向、方位角等信息，对辅助教学起到了其他传统教学设备不可替代的作用。

5.数字地球平台与地理教育的整合

数字地球的核心是按照统一的地球空间坐标，将三维地球上的地图、社会经济数据、人文信息等组织起来，构成一个具有多分辨率、多类型、多时相的三维地球数据集，提供有效、直观的检索和显示手段。运用数字地球可以任意选择、逐级放大或缩小所感兴趣的观察对象，可以快速、形象地了解地球上各种宏观、微观情况，获取普通地球仪上无法得到的许多信息，是目前辅助地理教学的最好工具。当前主流的数字地球平台包括Goog le Earth、Wo rld W ind、Virtual Earth、Skyline Globe等，都拥有各自优势的技术。以Google Earth为代表的数字地球平台采用了成熟的宽带流技术，实时地为用户提供数据，Google Earth关键功能和技术特点主要包括[5]：（1）强劲的三维引擎和超高速率的数据压缩传输；（2）多源影像数据和完整的分类数据库支撑；（3）紧密结合搜索引擎，提供快捷、免费的通用服务。能够为地理教学提供了资源信息丰富、表现直观、获取便捷的大量免费教学资源，能够分解复杂的教学信息，使认知过程由难变易，将复杂的地理知识变得形象具体、生动有趣，能够激发学生兴趣，提高学习效率。学生还可以自行操作，加深对概念的理解。

四、结语

通过空间信息技术与高等师范地理教育进行整合，以突破地理课堂教学原有的信息传递结构，即改变以知识传授为中心、以教师为中心、以教材为中心和单一人才培养的传统教学模式，进而建立一种基于空间信息技术的新型地理教学模式，从而使学生从消极被动地接受地理知识、技能和方法转变为积极主动地获取地理知识、掌握地理技能，也学会学习地理的方法。但是地理教育与空间信息技术的整合是一个长期而艰巨的任务，目前还仅仅处在探索与磨合阶段，还没有建立一套完全意义上的基于学科整合的教育教学指导或参考系统的机制与体系。随着地理课程整合实践的深入，必将提高师生使用空间信息技术的意识，改变传统的教学模式，必将大大提高教学效率，进而推动地理教学改革的进程，高师地理教育与空间信息技术整合必将成为信息时代中占主导地位的教育模式。

参考文献：

[1] 童庆禧.地球空间信息科学之刍议[J].地理与地理信息科学，2003，19(4)：1-3.

[2] 段玉山.地理信息技术辅助教学功能初探[J].中小学教材教学，2005，(3)：53-55.

[3] 李权国，康玲.论空间信息技术在地理教学改革中的作用[J].襄樊学院学报， 2009， 30(2)：82-85.

[4] 王功文，陈建平.“3S”技术课程在地球科学领域中的教学实践探讨[J].中国地质教育，2007，16(1)：54-56.

[5] 唐桂文.基于数字地球平台的地理信息服务[D].北京:首都师范大学，2008.

Integration of Spatial Information Technology and Geography Education in Normal Schools and Universities

LI Quan-guo
Xiangfan University, Xiangfan 441053, China

This paper discusses the content of spatial information technology, then analyzes the relationship between it and geography education. Through analyzing the courses teaching methods of geography science, the paper studies how to integrate spatial information technology effectively w ith geography education, and puts forward integrated model of spatial information technology and geography education, such as information technology, geographic information systems, remote sensing, global positioning systems and digital earth platform.

spatial information technology; geography education; normal schools and universities

G 643

A

1006-9372 （2010）03-0115-04

2010-08-25。

湖北省教学研究项目（2008216）；襄樊学院教学研究项目(JY0826)资助。

李权国，男，讲师，主要从事空间信息技术的教学与研究工作。