地理信息科学的概念范文

导语：如何才能写好一篇地理信息科学的概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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【关键词】 激发兴趣

【中图分类号】G623.5 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2013）29-0-01

小学数学课教学，学生接触的大部分是规范的数学问题，这些问题对于学生学习掌握数学知识和技能是必要的。但传统的小学教学课堂往往让人感到沉闷，机械化的数学课堂就犹如一潭死水，缺乏生机。特别是低年级学生，他们好动天真活泼，面对教师呆板、单调、落入俗套的教学手段，学生的心智与情感的浪花就难以激起，甚至表现出对数学的厌学情绪。

而新课改理念下的低年级数学课堂教学改革，对传统的教学模式产生了巨大的冲击。课堂在发生着深刻的变化，一言堂变成了群言堂，多了动感和活力，有是还有孩子们的真知灼见。在多年的教学中我经常采取从学生喜闻乐见的生活情趣和客观事实出发，从图画情景的展示出发，使学生体验数学就在生活中，并给学生提供自主探索和合作交流的机会，使学生在获取数学知识的同事，让思维能力、情感态度和价值观等多方面有了进步。几年来，为了适应新课改的要求，本人在小学数学教学中进行了大胆的尝试。现在，就如何激发低年级学生学习数学的兴趣，谈谈自己几个观点。

一、培养学生良好的数学学习习惯

教师都知道，对低年级学生来说，培养良好的数学学习习惯非常重要。当然，良好的学习习惯不能得意地理解为只要求学生上课坐好，举手发言等外在形式。更重要的是逐步让学生学会独立思考、敢于提问、认真倾听别人的意见，用于表达自己的想法，乐于与人合作等内在学习品质。老师还要明确，学生这些良好的数学学习习惯的养成，不是一朝一夕就能完成的。教学中，不要急于求成，不要对学生过早地提出统一的，硬性的要求、循序渐进的方式，逐步让学生学会讨论、会交流、会思考、会合作，学会倾听、学会质疑、学会分享。这样慢慢地让学生养成良好的习惯，为学生学习数学打下基础。

二、把抽象概念形象化，激发学生的兴趣

在数学教学中，把抽象的概念形象化，是我们数学教师比用的手法，不过一些固定的呆板形象并不能唤起学生的心理效应。尽管低年级学生有意注意的时间短暂，但他们对感兴趣的电视动画片，却能长时间一动不动坐着看到底，对喜欢听的童话故事，也能坚持坐在那里兴致勃勃地听下去。因而，我们可以选在学生喜欢的神话传说或小动物编成故事进行教学。我在教（7的认识）这一节课时，考虑到（葫芦兄弟）是学生喜闻乐见的故事，它与7的分解与组成又能联系起来。于是我准备了7个不同颜色的葫芦兄弟，并以葫芦兄弟瓜熟落地动态形式出现，把学生带到一个“引人入胜”的境地，学生在轻松愉快的情景中掌握了书中知识，学得积极主动，又有兴趣，教学效果又明显。

三、教学知识生活化，为学生提供生活实践的机会。

教学离不开生活。如果我们善于从生活中控据素材运用到教学中，往往会收到可喜的效果。如以同学们踊跃给灾区小朋友捐钱，捐文具。每天的大课间活动为例，编出应用题，激发学生对学习的兴趣，同事还可以对学生进行祖国是个大家庭，一方有难，八方支援的教育。如教学《认识人民币》这节课时，我腾出一定时间复印出不同纸币和硬币，让学生在课堂亲临数钱，认识钱。并拿出自己准备的水果、文具、生活用品等，让学生“买卖东西”。学生在生活情景中拿钱找钱，会用钱，并让学生要爱惜人民币，初步学会识别人民币、加深对人民币的认识，掌握一定的生活技能。这样联系学生的生活实际，赋予教学时代气息、学生感兴趣，容易产生共鸣，又有新鲜感。

如果能让学生把学到的知识运用到实践中去，实现“学以致用”。那么，就达到了“教”与“学”的完美统一。为此我主要从两个方面入手，为学生提供生活实践的机会。

（一）家庭作业生活化。在新课改理念下，家庭作业的布置必须打破传统，不能只是那些生字数学算式或课文内容的重复书写。要让学生放学回家，摆脱课堂的束缚，让他们有更广阔的活动空间。因此家庭作业的布置一定要以时间活动为主。例如：在教学完《一位数的除法》后，我让学生去观察，分析生活中哪些地方需要用到这种除法。第二天，学生纷纷向我汇报：“妈妈买菜时用到了这种除法。一斤芹菜2元钱，妈妈买了3元钱，买了几斤？算式3÷2”，“我们分值日组时用到了除数是一位数的除法。要求每组多少人？算式16÷4=4有四个组，每组4人”，“我家花500元买了2吨煤，要求一吨煤多少钱时用到了除法……。”听着孩子们一句句准确无误的汇报，我知道他们学会了到生活中去摄取知识，学会了把学到的知识运用到知识中去，我布置的作业为他们提供了兴趣化的舞台。

（二）开展丰富多彩的综合实践课。在学完了《米和厘米的认识》后，我组织学生上了一节“动手量一量”的实践课。我把学生带到操场上，让学生分小组动手亲自量一量，动脑算一算的实践活动。汇报总结时，学生发言活跃，向我汇报了操场的长和宽，旗坛的长和宽，树干的周长，乒乓球场地的长和宽。在学完《一位数的乘法》后，正赶上学校要搬迁新校，安装暖气，建锅炉房。我因地制宜，又上了一节“我为学校算一算”的实践课。学生通过采访调查，了解了各种材料的价格，列出了一份份账单。

这些实践活动，不但巩固了学生所学到的知识，而且是学生体会到生活中处处有数学，从而把数学与生活紧密联系起来。

四、在情境中教学，调节情绪

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关键词:地理信息系统;实验;原则

地理信息系统原理课程有较强的理论性和技术性，其理论抽象，技术复杂，难以理解，不便掌握，成为课程教学的难点。因此通过科学的实验项目与内容设计，让理论与实践结合，是不二之选，而实验设计的原则与方法则是首先要考虑的。

1课程性质

地理信息系统学科是融地理科学、计算机、遥感和地图学于一体的边缘学科，是“用于回答地理学问题的艺术、科学、工程和技术”的统称[1]。它首先是一个信息系统，只是数据管理的难度高于一般系统；它既是一门多学科交叉学科，还是一门技术性很强的学科，虽外观表现为计算机软硬件，内涵却是数据的流动；兼具工具、资源和学科三大属性，它有以空间操作和分析专业提供空间问题答案的工具属性，以整合多源数据与资源体现资源性，而学科属性则是指其相对独特的研究对象和技术体系，并正在逐步地发展为关于地理空间信息处理的专门技术、服务和科学等。地理信息系统原理课程是地理信息科学、测绘科学与技术、遥感科学与技术及相关专业的入门课程，也是学生的第一门专业主干核心课程，担负学科导论的作用。故课程具有理论性、技术性、实践性、综合性、先导性，它是确定教学目标、教学内容和教学方式的前提。

2实验教学要求

2.1总体教学目标

作为入门基础课程，旨在通过本课程的学习，让学生树立正确的空间认知观，了解数据采集规范，掌握数据输入、处理技术，熟悉基本空间分析和建模分析方法，明确GIS技术与专业应用的结合手段，提高解决实际问题的能力，学会平台软件的使用。具体教学内容可划分为基本理论、系统技术和应用方法三大模块。基本理论包括基本概念、信息传播理论、空间定位基础、空间分析理论及学科发展等，技术系统涵盖系统配置、数据结构、输入输出系统、空间数据管理、用户界面和支撑软件操作等，应用方法涉及专题分析模型、系统设计、各类技术手段及实际问题与技术的结合方法等，它们以知识的逻辑结构，形成相对固定的教学顺序。而伴随着地理信息科学的推广，将有更多创新的理论、思路、技术和实用模型被充实进来。课程教学目标可分为了解、理解、掌握三个层次，而课程学习中需深入理解和掌握的内容较多。概念多而严密，须加以深刻理解，并区分与日常生活和相关学科概念的内涵异同；其理论是学科的支撑，是地理信息科学的基石，恰恰是陌生的；技术系统———功能实现，杂乱、抽象、技术性强；应用方法，缺少思路，难以捉摸，难与具体决策结合；即使于了解层面，也需了然于胸，否则影响后续教学。既要求宏观体系的把握，又要细节的理会。综上所述，本课程教学具有任务重、类型多样、涉猎面广、知识点丰富、知识体系庞杂等特点，构成大一统的内容体系。教学过程表现出内容“虚”，理解难，基础内容多，要求学生基础全面、学习能力强，成为了教学的难点。化解以上问题，常辅以阅读材料、使用相关教学法和实验等手段。

2.2实验设置问题

有学者通过社会需求、教与学三个方面的分析，对理工科的教学方法进行研究，提出引导高校理工科学生“应用创新”的授课方法和手段，从而将教学落实到“实处”，成为有影响的教改思想。也有学者提出立体化教学方法、问题教学法等，皆为多手段并用，让学生充分参与，亲自动手。而随着地理信息科学的出现，有研究者提出针对地理信息科学方法论的教学机制，建立了地理信息本体论、科学方法、技术方法及创新机制与策略的教学体系，同样强调创新。前述方法中最突出的要求就是理论与实践结合。在教学过程中设立课程实验，这已是通行的方法。实验所用软件有MapInfo、ArcView、ArcGIS等等，它们虽有所差异，但都是成熟的支撑平台，均能满足课程需要。但现有实验存在针对软件功能而设置的问题[2-3]，如设立初识软件、数字化、数据库管理、数据操作、空间分析、制图等实验，重心是软件操作和功能实现，其实是一种验证实验，虽然对理解教学内容似乎起到一定作用，但往往目的并不突出，与理论教学和知识体系结合不紧密，并非针对课程，无法达到以实验巩固、化解知识的目标，突显教学目标和实验设计的矛盾。因此实验设置的目标就必须针对课程内容、教学目标和实验存在的问题展开，以此探讨设计原则。

3实验设计的原则

3.1一般原则

这是所有实验设置必须遵守的共同原则。首先是科学可行性原则。原理、方法、材料和结果要满足科学性，符合客观规律，不违背基本知识、基本原理，逻辑正确。做到实验目的明确、原理正确、手段恰当。其次是对照性原则。通过对照实验的设计消除无关变量影响，必须严格控制，要平衡和消除无关变量对实验结果的影响。再次是可重复性原则。实验都必须能够重复，这是可靠性的标志，也就是在相同实验条件下必须做多次独立重复实验，避免偶然性，提高试验可靠程度，要求控制实验条件、实验变量下重复实验，消除无关条件的干扰。还有就是最经济原则。不论什么实验，都有它的最优选择方案，这包括在资源的使用及时间的损耗上，可用产出和投入的比值来衡量，不可超越所拥有的实验条件。此外还有随机性原则。即研究样本可以从总体中任意抽取[4]。而平衡原则、弹性原则也是需要遵循的。

3.2专有原则

除通用原则外，结合课程特点还应该有需要遵守的专门原则。理论性原则。这是针对课程全新晦涩的理论和易混的概念，要求实验服务于理论，实验结论落实于理论、原理，而非别处，以实验加深对理论的理解。操作性原则。服务于技术操作功能，突出系统的基本功能和应用功能，便于学生对知识体系的把握。应用性原则。服务于应用，与方法结合，锻炼学生解决实际问题的能力。融合性原则。基于边缘交叉的学科性质，适当扩充，顾及其他，让学生扩大知识面。总之要服务于教学目标。实验内容设置应包含训练、综合、分析和验证多类别。具体的实验设计涉及实验目的、实验内容、方案设计等，宜展开后续研究。

4总结

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关键词：高师院校 GIS 教学

中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-0-02

在现代，反映综合国力的显著标志之一就是该国的IT教育和科普水平。地理信息科学是信息技术的典型代表，是数字化的集中表现。1998年，教育部新颁布了高等教育目录。其中，在地理学和测量学这两个一级学科目录中，新设立地图学与地理信息系统、地图制图与地理信息系统两个本科专业，以期培养地理信息系统理论和工程应用人才。由于地理信息系统的广泛应用和普及，地理学科下其他专业，如地理科学专业，资源环境与城乡规划管理专业都开设了地理信息系统课程。它是新型强有力的地学研究工具，这对所有教学层次是十分必要的。在全球信息浪潮的推动下，2012年，教育部对1998年专业目录再次完善，把地理学中的地理信息系统专业更名为地理信息科学，由此可见对地理信息系统教学的重要程度。以人为本加强地理信息系统教育，大力培养创新型人才，是地方高师院校教学改革的重要课题。文章从多方面阐述地理信息系统课程的特征，分析了高师院校地理信息系统教学的存在问题并提出了发展对策。

1 地理信息系统课程特征

1.1 多学科交叉集成，知识广泛

地理信息系统（Geographic Information System，GIS）于20世纪60年代兴起，是一门年轻却异常活跃的学科。它是地理学、测绘学、统计学与计算机和信息科学等之间的交叉学科[1]，已经渗透到各领域、各部门和各行业。GIS是数字地球的基础，是3S（GIS、RS、GPS）或5S（GIS、RS、GPS、ES、DPS）集成技术的核心，时刻影响和改变者人们的生产、生活、工作和思维方式。未来凡是与地理信息空间有关的社会、经济和人们生存、生活的98% 领域都将会应用到GIS技术。2007年，我国GIS产业规模达到500亿。据“中国地理信息产业协会”预测，到2015年，我国GIS产业规模将达到5000亿。

1.2 理论与技术应用并重

地理信息系统既是一门理论学科，又是一门应用性很强的技术型学科，全面反映“概念―原理―方法―操作―应用”五位一体的特征。学习GIS和学习游泳的道理相同，既要掌握理论知识，又要培养动手能力。理论与实践两面都要硬。没有实践的理论是纸上谈兵，没有理论的实践是瞎子摸象。教学中要注重理论的讲授，同时要加强实践能力的培养。

1.3 空间抽象和空间分析

空间分析的强大功能是GIS区别于其他信息系统的根本标志，也是GIS成熟发展与地理信息系科学发展的标志。空间实体的表达相对抽象，不易理解，可以借助PPT或一些实物，使之直观化、形象化，加强学生的感性认识。

1.4 更新快

GIS是地理学的第三代语言。发展了近50年的地理信息系统有着巨大的变化。从最初的GIS萌芽到现在的COMGIS、WEBGIS、VRGIS、时态GIS等，GIS正朝着一个可运行的、分布式的、开放的、网络化的全球GIS发展。GIS必将发展成为集社会科学、自然科学于一体的全球性、综合性巨型软科学。

2 高师院校GIS教学现状和存在问题

2.1 学时较少，兴趣不浓

地方高师院校开设的地理信息系统课程一般只有50学时左右，其中包括了理论课时和实践课时。这对于非GIS专业的教学来说是远远不够的。在我国，中学阶段对GIS的基础教育普及率不高。地理在高中阶段被分在文科类，地理科学专业和资环专业招生计划也受到影响，过多地招收了文科学生。尽管进行了高数、计算机技术和等级考试的学习，但数理基础薄弱，计算机知识缺乏，导致对GIS课程学习很吃力，并且兴趣不浓。

2.2 重理论轻实践

GIS实践性强，教学中需要安排大量的实践环节。但是由于高师院校地理科学专业、资源环境与城乡规划管理专业用于实践教学的软硬件设备配备不齐，并缺少必要的空间数据，只能偏重于理论教学，在动手能力培养上达不到要求[2]，教师难讲，学生难学，使实践教学无法深入，得不到巩固，阻碍了GIS教育发展。

2.3 师资力量薄弱

建立一支高素质教师队伍是教育改革的根本。地方高师院校中从事GIS教学的教师大都是从地理科学专业转过来的。盐城师范学院不只有一位教地理信息系统课程的教师，但仅有一位地图学与地理信息系统专业毕业的教师，这不能满足GIS课程教学的需要，会影响GIS人才的培养。

3 GIS有效教学途径探讨

3.1 从大环境着手，创造有利条件服务教学

3.1.1 转变教学观念，加强对GIS的重视

国家新颁布的《普通高中地理课程标准》加入了“地理信息技术应用”教育模块，该标准提出了对GIS的教学要求。因此在高师院校地理科学专业纳入并重视GIS教育相当重要。资源环境与城乡规划管理专业与GIS更是息息相关。学校应从师资队伍建设、教学科研等方面加以长远考虑与准备，应积极申办地理信息系统专业。

3.1.2 加强GIS软硬件设施建设

地理信息系统包括四大要素：地理空间数据和信息、硬件、软件和人员。近年来，计算机硬件价格大幅度降低，许多师范院校的地理系有自己的机房，只要再添加些设备，如大型扫描仪、数字化仪和大型绘图仪等[3]。再购买安装相应的地理信息软件，如ERSI公司的ARCGIS，国内超图公司的SuperMap、中地公司的MAPGIS等，就可以把普通的机房变为GIS实验室。除此之外，还需要购买地理数据和信息。当然，GIS教学软硬件离不开不菲资金的支撑。地方高师院校可以采取软件公司与高校共建实验室，即校企合作的方式以较小的成本获取正版软件。

3.1.3 师资队伍的建设

根据地方高师院校GIS课程培养的目标和要求，提高教师的GIS教学水平，可以通过派送教师进行GIS专业深造或引进GIS专业的高层次人才。

3.2 教学注重GIS特色

3.2.1 加强实践教学环节

实践是硬道理，只有实践才能出技术和人才。师范学校若忽视，难于适应培养创新型人才的大潮。为了确保教学效果，开课时间的选择很重要，最好安排在大三年级开设。这个时间段学生已经具备了高数、计算机、测量学、地图学、遥感的基础，已经掌握了一些学习方法，能接受地相对容易些，并且有充足的课余时间来实践。在讲授GIS基本理论的同时必须辅以必要的同步实验，例如地图数字化、创建专题地图、空间查询与检索、地图版面设计等。

3.2.2 强调与专业或专业方向相结合，适当调整内容

教师在教学中不仅要传道、授业，还要解惑。这要求GIS教育要本着解决实际问题原则。教师应抓住GIS社会化的契机，在第一堂课上，对绪论的讲解尤为重要，不能照本宣科，讲解GIS课程的学科前沿以及与实际生活息息相关的方面。地理科学专业，利用GIS软件制作地图、数字化地图等。资源环境与城乡规划管理专业，强调空间分析，如城市规划及管理、园林管理、房地产管理、城市管网、城市交通、土地管理和地籍管理等。采用案例教学，做到有的放矢，提高学生学习兴趣。

3.2.3 改进考核方式

考试不是目的，而是检验学习效果的手段之一。教学中应积极倡导学生参与式学习，结合课堂讨论与交流心得体会，拓宽学生视野，巩固教学成果。在考试中，加大软件操作题的比例和相关应用题。积极引导学生脱离死记硬背，期末考前“抱佛脚”的换习惯，尝试口试答辩、软件操作方式的考试，提高学习的创造性，与培养创新型人才接轨。考试内容不能局限于教材，不能划范围定重点，从而破坏高师院校的学风和校风建设。

3.3 学生利用共享资源主观能动地学习

21世纪需要的是人才，教学要扬长补短，激发学生的主体性和创造性。要积极配合国家的教育体制改革，勇于探讨专业教学的新理念、新模式和新方法，因材施教，因人而异，因势利导，有意识、有重点的培养创新能力[4]。

同时，可以组建由学生自由协作和自主学习的应用研究性学习小组和创新团队，并制定专业教师担任辅导，鼓励和祖师学生积极参加ESRI、SuperMap等全国GIS应用开发大赛、挑战杯、开放实验项目、大学生科研项目、社会实践、科技文化展等，加强不同学科、专业的交叉。

只有让学生亲手操作、亲身实践，他们才能对GIS有更深刻的认识和技能上的更快提高。同学们要多写些GIS方面的小论文或毕业论文，体现新思路。一些专业的网站论坛，国内外高校的精品课程上，都可以下载关于GIS学习资料。

4 结语

地理信息科学（Geographic Information Science，GIS）是依靠地理信息软件（Geographic Information Software）支撑的地理信息系统（Geographic Information System），最终要为人类提供地理信息服务（Geographic Information Service）。地理系信息系统已经成为IT领域中产值最高的信息技术

之一。

参考文献

[1] 贾泽露，刘耀林，刘兴全.从市场需求看我国高校GIS教学改革[J].地理空间信息，2006，4（2）：75-77.

[2] 李权国，张，康玲.师范院校地理科学专业GIS教育的问题与策略研究[J].福建教育学院学报，2010（2）：62-64.

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关键词:地理信息系统(GIS);森林火灾;扑救

中图分类号:S717 文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 01-0000-01

地理信息系统GIS(GEOGRAPHIC INFORMATION SYSTEM)是从20世纪60年代中后期发展起来的一个新兴的科学技术领域。利用计算机存贮、处理地理信息的一种技术与工具,是一种在计算机软高程基准、硬件支持下,把各种资源信息和环境参数按空间分布或地理坐标,以一定格式和分类编码输入、处理、存贮、输出,以满足应用需要的人机交互信息系统。它通过对多要素数据的操作和综合分析,方便快速地把所需要的信息以图形、图像、数字等多种形式输出,满足各应用领域或研究工作的需要。

一、GIS的发展概况

地理信息系统概念的提出,要追溯到50年代。1956年,奥地利测绘部门利用电子计算机建立了地籍数据库,随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统(LIS)用于地籍管理。

1963年,加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出地理信息系统这一术语,并建立了世界上第一个GIS--加拿大地理信息系统(CGIS),用于自然资源的管理与规划。

70年代,GIS技术朝实用化方向发展。一些发达国家建立了许多专业性的土地管理信息系统和地理信息系统。与此同时,GIS技术受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视,成为一个引人注目的领域。

80年代是GIS普及和推广应用的阶段。随着图形工作站和PC机性能价格比的大为提高,计算机和空间信息系统在许多部门被广泛应用。GIS软硬件的发展使GIS应用从空间数据管理向空间决策支持分析迈进。GIS软件研制和开发也取得了很大成绩,涌现出一些有代表性的GIS软件。

90年代,主要是制定GIS互操作与数据共享标准;利用RDBMS存储GIS数据;GIS系统正迅速走向构件化。

二、GIS种类及迅速发展状况

1.GIS种类

(1)全国性的综合系统。是以一个国家为研究和分析对象的系统,如日本的“国土信息系统”、加拿大的“国家地理信息系统”等,都是按全国统一标准、存贮包括自然地理和社会经济要素的全CCD像机(数字像机)面信息,缩处理后,形成在内容、几何精度和色彩上与地形图保持一致的栅格文件。

(2)区域性的信息系统。它是以某个地区为其研究和分析对象的系统。

(3)专题性信息系统。它是以某个专业、问题或对象为主要内容的系统,也是发展最多、最为普遍的系统。

2.GIS的迅速发展

因遥感、遥测等新技术的应用和迅速发展,使资源与环境信息的数量激增。社会上对这些信息的需求日趋迫切,对质量的要求也越来越高。从定性分析发展到定性、定量和定位相结合,从单一要素发展到多要素、多时空的综合分析,传统的方法已不能适应资源与环境信息科学管理和综合开发的需要,必须充分从现代科学技术中吸取营养。

因信息科学、计算机科学、网络技术、人工智能特别是数据库技术的发展,促进了数字测图技术和制图自动化技术的发展,使资源与环境信息的数字化采集、存贮、处理、显示和自动输出成为可能。

随着信息时代以多学科跨领域为特征的科学思维的发展,使社会发展和国家宏观决策更趋向于从纵观全局的高度进行系统分析,必须把自然界和人类社会作为一个整体,将资源与环境作为一个巨大的系统来对待。这就促进了各种类型的经济信息系统与自然环境信息系统相结合的综合性信息系统的相继建立。

地理信息系统的广泛运用,大大提高了资源与能源的利用率,带来了巨大的经济效益和社会效益。

国际上有关学术组织的诞生,也是促进GIS迅速发展的重要原因之一。

三、GIS在森林资源上的应用

(一)GIS技术在森林防火中的应用现状

随着气象科学、遥感技术、电子计算机、激光、通讯和航空航天技术的蓬勃发展,加上现代科学管理的渗透,都为森林防火提供了先进的手段和技术条件。如林火监测、火险预报、林火行为研究以及计算机林火管理系统等新技术的应用,为有效地控制森林火灾的发生,把森林火灾的损失降低到最低限度提供了保证。近年来,计算机技术也正在逐渐向我国森林防火管理中渗透。防火工作已逐步由经验型向科学管理型转变,并制定全国森林火灾评估办法,完成全国森林火险等级区划,试验和应用飞机化学灭火、生物防火等。这些研究和开发为GIS在森林火灾管理中的应用做出了积极的探索。

(二)ArcGIS系列软件

ArcGIS系列软件是由美国环境系统研究所公司(ESRI,Environmental Systems Research Institute)所开发的地理信息系统平台。ArcGIS是一个完整的地理信息系统软件产品家族,其软件产品构成了一个完整的GIS。它基于一个称为ArcObjects的共享GIS软件组件公共库。ArcObjects是独立于平台的组件集,用C++编写的,提供支持桌面系统肥客户端和瘦客户端应用以及服务器应用等开发服务。ArcGIS系列软件主要分为四部分。

图1 ArcGIS软件结构图

基于ArcGIS Serve的企业级GIS系统可以分为3个主要层次:表示层,应用层和数据层。见图2所示。

图2ArcGIS Server系统的体系结构图

(三)功能设计

系统主要实现六个子模块,即基本地图操作、火点定位、火场蔓延、辅助决策、综合查询和业务分析,功能架构如图3所示。

图3 功能架构

系统对林火行为模拟、火场损失预评估和最佳扑火路径的分析,实现科学的辅助林火扑救、决策工作。系统充分体现了GIS领域中的客户机/服务器技术、空间数据库管理技术和COM开发技术,实现多用户实施操纵、海量地理数据的管理,使先进的信息技术较好的服务与森林防火项目。GIS与WEB相结合应用于林火预测预报(主要有林火防御和林火行为预测)已成为研究热点。GIS、RS及GPS集成在林火探测与扑救和林火损失评估方面上的应用受到关注。系统可以全天候实时监测林火状况,并可以预测林火行为,提供关于火情的遥感图像信息以及扑救现场的实时图像信息,为森林火灾扑救指挥工作作出科学的决策。

四、结论

在GIS基础上建立森林防火专家系统市林业系统一个崭新的研究领域,GIS的作用是管理,存贮空间数据,进行空间分析;专家系统是对只是表示和利用知识进行推理。从而实现有传统的管理模式向科学管理模式的转变,全面提升火灾扑救工作的科学化和智能化。为我国林火管理科学技术的进步起到了推进作用。

参考文献:

[1]赵霈生,杨崇俊.WebGIS的设计与实现,中国图形图像学报,2000,1

[2]晓魏.俄罗斯林业近况.世界林业研究,1995,8(4):70-71

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关键词：计算网格；地理信息服务；模拟仿真

中图分类号：TP391文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)01-0183-03

Based on Grid Computing Three-dimensional Geographic Information Simulation System

LI Xu-xiang1, ZHANG Wen-ning2

(1.Software Technology School,ZhengZhou University,Zhengzhou 450002, China;2.Software College, Zhongyuan University of Technology,Zhengzhou 450003, China)

Abstract：By introducing the grid computing idea and its related technologies into the spatial data management and information service in the WAN, this paper describes the three dimensional geographic information service platform, which combines the computational grid environment with the geospatial data gird environment. The platform presented supports the unified management and efficient dispatch of the massive and heterogeneous geospatial data, satisfying the large-scale concurrent accesses to the geospatial data and services.

Key words：grid computing;geographic information service;analog simulation

在“数字地球”的概念中，以宽带信息网络为主体的信息高速公路（NII）构成了数字地球的神经网络，而各种信息服务就是这个神经网络上的神经元。地理信息服务则是一种最基础的信息服务【1】。

地理信息服务的重要性在于它本身是一种重要的国家信息基础设施，在其基础上，可以整合现实生活中各种信息资源【2】，建设数字城市服务于城市规划、建设和管理【1】，建设电子政务系统服务于政府、企业、公众，建设地理信息平台服务于各种空间资源的管理、应用以及经济社会的可持续发展等方面【3】。

1系统设计策略

以全球空间环境为目标，通过计算网格将高度分散的各种异构地理信息资源整合起来，形成一个地理信息服务网格，以统一的界面透明地提供给用户，实现地理信息资源的全面共享，将空间分布和动态连接的各类地空信息资源向分布的用户群提供一体化的智能信息服务。

系统的设计充分的考虑了已有的、丰富的地理信息资源，可以为政府、企业、公众提供各种地理信息服务，满足不同用户的信息需求，实现地理信息资源的全面共享。

全球三维地理信息服务平台，技术集成度高,在充分理解和消化相关理论和技术的基础上，通过了解和分析需求，利用现有的技术成果，提出最佳的解决方案，并以最优方式集成。

该系统的研制采取顶层设计、技术集成、多方协作的途径。

1）重视顶层设计、强化标准意识。运用网格技术构建地理空间信息网格，是新技术发展与地理信息服务新需求相适应的结果，不仅涉及一系列新技术领域，还涉及在信息高速发展的形势下各领域对地理信息服务的新需求。因此，本系统在深入了解和分析地理空间信息服务的需求，做好包括地理空间网格体系框架和技术框架在内的顶层设计和标准研究，以便涵盖地理空间信息服务的各个方面，正确引导随后的理论与技术的研究。

2）重点技术突破、体现技术集成。在突破关键技术的同时，技术集成是该系统研究的一个难点。地理空间信息网格涉及到网格技术、网络通信技术、虚拟现实技术、空间数据库技术、数据融合与数据挖掘技术、协同计算技术、数字地图技术、航空航天遥感图像处理技术等领域，还与认知科学、地理学、地图学等学科领域密切相关。因此，本系统研究多在技术集成上下功夫，以达到最优的集成效果。

2系统的主要功能

1）大规模计算机集群的协同：构建计算网格环境，通过大规模计算机集群的协同，克服或缓解网络环境的动态性和不可预知性 （例如：网络拥塞、网络断开、节点退出等）对服务性能造成的影响，提高协同的访问效率，减少文件传输的网络延迟。

2）海量空间信息的分布式存储：在计算网格中，存储PB级地理空间数据，集成网络上分布的多个数据资源，形成单一虚拟的数据访问、管理和处理环境，为用户提供实时服务。

3）空间信息数据的高速传输：相应用户服务需求，提高数据的传输效率，使得存储在计算网格之中的数据可以高速的移动、更新，以供用户在尽可能短的时间内取得数据。

4）地理空间数据的快速调度：在三维视景渲染中，快速更新显示数据页中的数据，提高渲染速度，缓解视景的“延迟”现象。

5)传统的地理空间数据向地理空间信息网格的转换：适应空间数据的分布式存储，将传统的按地图投影、比例尺和分幅编号存储的现有4D数据产品转换为地理空间信息网格的数据，便于分布式存储、大规模用户协同访问，快速调度显示。

6）地理空间信息服务：将地理信息应用功能以服务方式提供，提供地理信息服务基本业务（如地形地貌的浏览，专题要素的查询），并结合政府、企业及公众的特殊要求，提供相应的特殊服务（如寻址分析，交通分析，警用分析等）。

3系统的体系结构

系统结构如图1所示，共分为硬件资源层、网格环境层、服务应用层和用户层。

对用户而言，只需要提出地理信息服务请求，不必了解他所需要的信息和服务来自哪个地方的哪一台服务器，而取决于其信息服务机制。网格服务环境能够把互联网上高度分散的各种异构地理信息资源整合起来，形成一个逻辑整体，以一种统一的界面和方式透明地提供给用户，地理信息网格的目标就是实现地理信息资源的全面共享，将空间分布和动态连接的各类地空信息资源向分布的用户群提供一体化的智能信息服务。

系统模块的划分：

1)地理空间信息数据网格管理模块

利用网格来管理各种空间信息数据。基于地心坐标系和统一高程基准面的地理坐标参考系的信息粒度从空间地域上划分要包括覆盖全国城市的大比例尺高程数据、高分辨率影像和全国地区的矢量数据。空间信息数据管理模块将空间信息数据有机的管理，便于快速的调度。

2)计算网格支持模块

可以支持大用户量的并发访问，设计了合理高效的文件Cache机制，通过负载平衡以及并行计算减小了网络延迟，为客户端提供了高性能的协同服务。

3）地理专题信息服务模块

研究专题信息资源的分类、数据标准及数据库体系结构。提供基于城市地理信息的服务，如市政规划、城市建设、城市管理、交通导航、生态环境、城市灾害等。专题信息服务子系统还可以深度融合各种信息，在其上进行各种分析，如经纬度查询、距离量算、面积量算、缓冲区分析等。

4系统的主要技术构成

该系统的主要技术包括计算网格的构建、数据网格的构建、服务网格的构建三大部分。

4.1地理信息计算网格的构建

地理信息计算网格的构建是指构建一个广域网条件下的计算网格环境。它可将地理上广泛分布、系统平台各异的计算资源和格式不同，编码不同多种地理信息资源，用高速网络连接起来，形成虚拟的超级计算网格平台，可以满足大规模的用户对海量空间信息服务的需求。

地理信息网格环境的构建主要在网格计算技术支持下，以空间信息网格（UG）体系为指导，探索以空间信息网格为基础的新一代网格地理信息系统（Grid－GIS）的结构与组织体系，开展联邦空间数据库、空间计算环境前沿技术研究。

1）广域范围内支撑大规模用户并发访问的网格存储结构技术

网格存储结构具有良好的可扩展性，将所有参与进来的用户既视为服务对象，又视为空间数据信息提供者，为用户提供实时服务；它能够将分布于全国各地的空间数据虚拟成一个海量数据库，能够在动态的分布式环境中实现空间数据增量更新并维护数据的一致性，能够自适应地根据用户的访问量来调整服务器内部以及服务器之间的负载均衡。同时要实现网格系统本身高效的资源管理、数据管理、信息管理和安全管理。

2）广域网环境下计算机集群协同技术

网格技术在解决分布式计算机协同和共享上有很大的优势，是理想的高性能协同服务解决方案。不考虑硬件和网络设施的因素，系统应该尽可能地克服或缓解网络环境的动态性和不可预知性（例如：网络拥塞、网络断开、节点退出等）对服务性能造成的影响。另外，为了提高协同的访问效率，减少文件传输的网络延迟，系统必须设计合理高效的文件Cache机制、负载平衡算法以及并行传输机制以减小网络延迟，让用户没有远程感觉，为用户提供高性能的协同服务。

4.2地理空间数据网格的构建

针对计算网格的特殊性，建立了与之相适应的地理空间数据网格体系。传统上地理空间信息是以地图投影作为数学基础，以 比例尺和经纬度来组织，以图幅为单位来划分的。这种数据组织方式已不适应网格环境下地理空间信息的应用需要。因此，需要突破传统平面投影、比例尺等的限制，研究基于地心坐标系和地球椭球面的地理空间信息的多级网格的构建技术和方案，使得地理空间数据能够更好地满足网格环境下的信息保障要求。

将传统的地理空间数据转换为地理空间信息网格的数据，将按地图投影、比例尺和分幅编号存储的现有4D数据产品转换到基于地理空间信息网格的可变比例尺的多源地理空间数据。

1）地理信息服务基础地理框架构建

基于地心和统一高程基准面的地理坐标参考系；地理信息服务矢量基础地理数据多比例尺度应用要求及多比例尺表达的技术体系结构；多空间分辨率遥感数据应用要求及应用技术体系结构。

2）地理空间信息多级网格体系结构构建

地理空间信息多级网格体系结构的构建是本项研究的基础。通过研究基于地心坐标系和地球椭球面的地理空间信息网格化方法，以及不同时间、不同尺度、不同空间基准的多源地理空间信息的集成与融合技术，形成地理空间信息多级网格体系结构的构建方法。

地理空间信息多级网格属于地学网格的概念，是对地理空间进行多层次划分的方法。网格划分的方法很多，目前没有统一的标准。无论采用哪种方法，多级网格体系结构一经确定，地球上任意点的地理位置的空间数据可由（网格编码、属性）来表示，实现全球空间信息的统一存储与管理。这种表示方法克服了传统不同坐标系、不同投影等各种异构数据源带来的一系列不一致表示问题，为从根本上解决了网格计算环境中地空数据共享的集成问题奠定了基础。

该系统采用的网格划分方法的核心思想是：按不同网格大小将全国范围划分为不同粗细层次的网格，不同层次的网格，在范围上具有上下层涵盖关系。每个网格以其中心点的坐标（网格中心点）来确定其地理位置，同时记录与此网格密切相关的基本数据项（如经纬度，全球地心坐标，各类投影参数下的坐标）。网格划分层次是根据实际地物的密集程度和应用的精度需要所确定，需要建立多分辨率金字塔模型，实现不同网格层次数据之间的无缝浏览。

3）传统地理空间数据到地理空间信息网格数据的转换

地理空间信息网格数据库是在地理空间信息多级网格体系、地理空间信息网格的数据存储结构和数据检索方法的基础上建立起来的，通过集成和融合不同时间、不同尺度、不同空间基准的多源地理空间信息，构建网格环境下的地理空间信息数据库。只有将传统的地理空间数据转换为地理空间信息网格的数据，地理空间信息网格的数据应用技术才能发挥效用。因此，将按地图投影、比例尺和分幅编号存储的现有4D数据产品转换到基于地理空间信息网格的可变比例尺的多源地理空间数据的理论、技术与方法非常重要。

4.3地理空间信息服务网格的构建

在地理空间数据存储与访问服务中，涉及任务管理与分发、消息获取与解析、本地控制管理系统、远程管理与调度等服务。为了验证地理空间信息网格的原理和技术可行性，需要建立相应的实验系统。通过封装地理信息服务的核心应用，在Internet为Web服务，可以实现不同企业间地理信息资源和计算资源的共享和交互。另一方面，这些的地理信息Web服务种类繁多、分布广泛、描述各异，如果缺乏一种统一的描述、注册和集成机制，同样无法完成Web服务的定位和应用，因此建立起一套方便高效的服务资源的管理机制。能够将大量的Web服务资源进行有效的管理。

在分析公众地理信息服务基本业务流程的基础上，结合政府、企业在各级机构的应用模式，提出地理信息服务网格应用的技术体系结构，协议标准及接口技术。研究在网格计算技术支持下，以空间信息网格（UG）体系为指导，探索以空间信息网格为基础的新一代网格地理信息系统（Grid－GIS）的结构与组织体系，开展联邦空间数据库、空间计算环境和虚拟地理环境前沿技术研究，开发适用于网格计算体系的地理信息服务平台。

5结束语

本系统可服务于城市规划、城市建设和管理，服务于政府、企业、公众，服务于人口、资源环境，是经济社会可持续发展的信息基础设施和信息系统。系统也可用于市政规划、城市建设、城市管理、变通导航、生态环境、城市灾害、城市综台管网、电力、交通、通信数字化生存等方方面面，为社会公众提供开放性的咨询服务，改善和提高人们的生活质量与效率。

参考文献：

[1]陈述彭.地球信息机理研究――一个跨学科的优先领域[J].科学导报，1994(12).

[2]薛勇,王剑秦,郭华东.数字地球网格计算雏议[J],遥感学报，2004(1).

[3]陈述彭.信息流与地图学[M].北京:科学出版社，1990.

[4]鲁学军，励慧国.数字地球与地球信息科学[J],地球信息科学，1999(6).

[5]周成虎，鲁学军.对地球信息科学的思考[J].地理学报，1998(6).

篇6

摘 要：随着GIS技术的不断发展，GIS已经成为与地理空间信息有关的各行各业的基本工具。本文在分析非GIS专业地理信息系统课程教学目标、专业学科背景等问题的基础上，对非GIS专业地理信息系统教学中从课程内容安排、教学方法、考试设置等方面进行了分析总结，并提出了对非GIS专业地理信息系统课程教学的一些建议。

关键词：非GIS专业；地理信息系统；课程教学

1、非GIS专业开设GIS课程的必要性

地理信息系统（GIS，Geographic Information System）是在计算机硬、软件系统支持下，对整个或部分地球表层（包括大气层）空间中的有关地理分布数据进行采集、储存、管理、运算、分析、显示和描述的技术系统[1]。从上世纪60年代初开始兴起，经过50多年的发展，GIS已经渗透到与空间信息相关的各个行业，成为各个行业解决问题的基本工具，从而使得GIS专业人才的需求大量增加。由于GIS是一门集计算机科学、地理学、测绘、环境科学、城市科学、空间科学、信息科学和管理科学等为一体的新兴边缘学科[2]。相对于GIS专业的学生，非GIS专业学生基础知识掌握不够，对GIS先行课程如计算机、地图学、地理学、测绘学、数据结构、数据库等知识不甚了解。导致非GIS专业的学生在学习该课程时抓不住重点，觉得理论性太强，学习很吃力，和本专业联系不大，不敢兴趣。所以非GIS专业的GIS课程设计与教学方法必须结合本专业的特点进行设置。

2、课程教学安排的探讨

非GIS课程的设计应紧密结合本专业，使学生掌握GIS的基本概念，熟悉数据的组织和管理常采用的方法，掌握空间数据的采集、输入和编辑等基本内容和方法，熟悉GIS空间分析的基本方法，能够以GIS软件为基本工具，解决自己所学专业领域实际问题。为了实现这个目标，必须根据专业需求制定教学大纲、教学计划和实纲，确定合理的课时、学分、授课方式、实验内容等，根据专业需求进行内容的筛选，在理论课和实验课之间进行合理课时分配，确定考核形式和要求。

2.1教学内容组织

地理信息系统是一门典型的交叉型边缘学科，其显著特点是多学科集成，涉及的知识面广，发展与内容更新的速度快，渗透性和空间抽象性强，研究对象的空间尺度变化大。对于非GIS专业而言，由于专业课程的限制，在基本知识缺乏的情况下，对地理信息系统课程教学内容组织和筛选就显得尤为重要。

因此，在编制非GIS专业的教学大纲时，应考虑非GIS专业学生的专业背景，让学生了解GIS的发展历史、现状及未来发展趋势，对GIS有基本的认识与了解。同时，让学生熟练掌握GIS的数据来源，利用GIS专业软件进行数据采集和编辑、空间分析以及GIS产品的制作与输出的方法。了解地理信息系统数据库、地理信息系统模型与建模等部分内容。培养非GIS专业学生利用GIS知识解决问题的基本意识，增强学生利用GIS处理本专业基本问题的能力。

2.2理论教学模式

非GIS专业的地理信息系统课程宜采用灵活多变的教学模式。理论课程采用多媒体进行教学，在教学行式上，采取讲解、演示、课堂讨论和案例分析等多种形式相结合，针对不同专业需求，选择相应的学习形式，突出重点、培养学生灵活的思维模式和学习方法，通过具体实例让学生了解GIS在实际生活中的应用。如对比学生熟悉的选课以及查询成绩的教学管理系统与地理信息系统，让其了解其他管理信息系统与“地理”信息系统两者之间的区别与联系，增加学生的学习兴趣与热情。非GIS专业开展GIS课程的目的是为其专业提供一个GIS分析手段，最终目的还是要用来解决其专业领域的问题。因此，在讲解GIS在本专业的具体应用时，采用案例分析的方式，使学生熟悉利用GIS解决实际问题的流程和空间分析的基本方法与特点。但是，在案例的选择非常重要，应选择学生所学专业领域相关的应用案例。

2.3实验教学内容的选择

上机实验是从理论到实际应用的重要环节，许多内容如数据采集、编辑、空间查询与分析、地图的编制与输出等都必须通过实验，才能够真正理解和掌握。同时激发同学们进一步学习的欲望。实验内容设计除与教学内容同步外，还应与相关专业紧密结合，最好是以学生所学专业问题为实验目标，选取适量的实验数据，通过GIS的不同专业软件操作，达到解决问题的目的。软件一般选择比较成熟的ESRI公司的ArcView软件和ArcGIS软件。从简到难，要求学生对这2款软件的界面、基本功能以及一般的空间分析功能能够熟练的操作。针对不同专业需求，实验的具体内容应尽可能地与其专业知识相结合。通过实验操作，使学生能够利用所学的GIS知识，与专业相结合来解决专业领域的问题。有助于提高学生的学习效果，加深学生对GIS理论知识和本专业之间的联系。通过这样的实验课程，不但加深了对GIS的基本功能的了解，而且能够利用GIS工具解决专业实际问题的方法，从而达到真正的学以致用。

2.4考核方式上选择

要想培养学生的创新性思维模式、拓宽在GIS领域的知识，就必须改变考试方法和考试内容，使考试方式灵活多样。要抛开传统的对课本内容死记硬背，出现高分低能现象的考试形式，针对非GIS专业地理信息系统的教学目标和课程本身的特点，可以采用如课后作业、实验成果、读书报告、设计、考试等多种方式相结合，成绩按一定比例分配的考核行式。这样使学生能抛开课本，养成随时查阅相关资料的习惯，并能分析研究问题，提出自己的见解。为了真实反映学生的学习效果，最后针对考试的内容要合理的选取：除了考查学生对基本知识掌握的程度，还需要考核学生与实验相关的软件操作能力和实际应用分析能力。通过这样的形式，改变学生临时抱佛脚的不良学习风气，能较好的体现教学效果，促进学生的学习积极性。

3.结束语

由于GIS本身的特点以及在各个行业的应用、以及GIS空间分析能力的不断提高，使得GIS被越来越多的专业所应用。然而针对不同专业和技术背景的人员，对GIS的理论及应用的掌握是有所不同的。非GIS专业教学过程中应采取与专业紧密结合的多样化教学方式，从多环节进行合理的设置和优化。另外，加强GIS授课者自身综合素质的培养，提高其相关专业水平，也是促进GIS教学质量提高的重要指标。

参考文献：

[1] 汤国安.赵牡丹.杨昕.周毅等.地理信息系统[M].北京：科学出版社，2010.

[2] 边馥苓，我国高等GIS教育：进展、特点与探讨[J].地理信息世界，2004.

[3] 邬伦等.地理信息系统原理、方法和应用[M].北京：科学出版社，2001.

[4] 陈建飞等.地理信息系统导论[M].北京：科学出版社，2010.

[5] 贾泽露.非GIS专业地理信息系统课程教学思考[J].测绘科学，2008.33（5）230-232.

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[关键词]地理信息系统 设计与开发 地方院校 教学质量

[中图分类号] G642 [文献标识码] A [文章编号] 2095-3437（2014）16-0042-03

地理信息系统（Geographical information system，简称GIS）融合了地理学、测绘学、信息科学、计算机科学等学科知识，是一门交叉学科，具有强大的生命力。随着计算机科学的高速发展，地理信息系统展现了超凡的学科融合能力，应用的深度和广度迅速提升。到目前为止，地理信息系统已经应用在国土、测绘、气象、地震、林业、军事、水利、环境、交通、环保等领域，全社会对GIS专业人才的需求迅速增长。[1]据统计，全国共有350多所高等学校近800个专业开设地理信息系统课程。[2]矢量化与建库、空间数据处理与分析、GIS软件开发与系统管理分别是GIS工作人员应具备的三个层次技能。GIS软件开发是GIS专业毕业生的主要就业途径，占GIS从业人员的32.01%。[3]各高校GIS专业越来越重视学生GIS开发能力培养。[4]地方院校GIS专业毕业生主要服务于地方社会经济发展需要，GIS设计与开发以行业结合应用型为主。故地方院校地理信息系统专业的GIS设计与开发课程以培养学生从事GIS应用项目设计与开发能力为目标，具有很强的实践性。地方院校受生源、基础设施以及师资条件等影响，GIS设计与应用教学效果普遍不尽如人意。GIS设计与开发需要教师具有丰富的行业设计与开发经验，同时需要丰富多彩的实例演示，这就对教师提出了很高的要求。GIS设计与开发需要学生具有很强的逻辑思维能力，并具备一定的数学和计算机功底。地方院校特别是地方师范类院校地理信息系统专业女性比例较高，其计算机基础和数学功底相对薄弱。鉴于此，笔者结合自己的教学实践，对GIS设计与开发教学内容与手段等方面进行探讨，以期为提高GIS设计与开发教学质量提供借鉴。

一、GIS设计与开发课程教学特点

地理信息系统开发目前以组件式开发为主流。[5]通过专业地理信息系统平台提供的可视化开发组件，可以快速便捷地搭建自己的GIS应用程序，嵌入常见地理信息系统功能，为进一步与应用行业融合提供接口。目前，各高校GIS设计与开发大都采用组件开发，且一般选用ArcGis，SuperMap，Mapgis，Mapinfo的二次开发平台。

GIS设计与开发课程教学具有如下特征：1.实践性强。GIS设计与开发以应用开发为主，需要依靠大量项目实践来培养学生的动手能力。2.学科交叉性强。本课程融合了计算机科学、数学学科和具体应用行业学科知识，学科交叉性强，需要学生具有很强的学习能力、软件开发能力和逻辑思维能力，这样才能很好地将地理信息系统技术融入行业应用当中。3.教学方式灵活。GIS设计与开发是一门动手能力很强的课程，传统的以理论讲授为主的教学方式难以满足课程教学需要。GIS设计与开发常采用项目教学法[6]、分组教学法等，以增强学生在学习过程中的主体性、趣味性、能动性。因此，GIS设计与开发教学的重点不在于理论知识，而在于实践教学。[7]以实践操作深化理论知识，使得学生在不断掌握软件开发技能的同时，完成理论知识的顿悟。

二、GIS设计与开发课程教学优化模式探讨

（一）强化GIS设计与开发课程群设计

GIS设计与开发是GIS专业的一门主干课程，需要配套一系列课程构建GIS设计与开发课程群来辅助教学。其设计应遵循以下原则：1.理论与实践相结合，强化实践教学；2.因材施教，注重个性差异；3.坚持知识、能力、素养协调发展与综合提高原则[8]；4.注重系统性和完整性；5.以需求为导向，坚持课程可调整性原则。

基于当前对GIS设计与开发人才的需求以及地方院校课程设计情况，GIS设计与开发课程群应包括计算机组成原理、数据库概论、数据结构与算法、GIS算法与数据结构、程序设计、软件工程、软件设计模式、计算机图形学、地理信息系统概论、地理信息系统工程、GIS软件开发、WebGis开发等课程，囊括了GIS设计与开发过程中所需的大部分知识，全面反映了“概念―原理―方法―操作―应用”五位一体的特征。

（二）多模式的培养学生实践能力

目前，大部分GIS课程理论教学以教师讲授为主，且实验教学过程多采用学生被动学习的传统模式，即由教师进行程序演示与操作，再由学生进行模仿或根据实验指导书编程重现。在此模仿过程中，学生往往更多的关注了代码的书写，而未能主动思考，不能激起学生的主观能动性和创造性，大大降低了程序运行成果所获得实践成功的成就感。因此，应该采取多种教学模式激发学生的学习积极性，多角度培养学生的实践能力，具体如图1所示。

■

图1 GIS软件设计与开发课程教学架构示意图

项目示范型。以教师科研成果作为典型案例，从项目的背景、需求、设计、编码、测试进行分析、讲解、示范以及实践，将学生带入学科前沿和具体工程实践中，加深学生对知识的理解，让学生直观地感受解决实际问题的快乐，激发学生学习兴趣，充分展现“读、想、练、用”的教学要素。

团队协作型。GIS设计与开发设计项目过程复杂，涉及面广，需要发挥团队精神，互补互助，达到最大工作效率。在实践教学中可以将全班学生分为几个小组，根据教学知识点假设项目背景拟定题目，教师担任指导，由学生分组自学、协作完成教学工作。小组中一人负责问题分析，担任项目甲方，负责提出需求；一人负责与甲方沟通，建立规范化需求清单；两人负责系统设计与系统原型快速构建；一人负责项目测试；建立系统设计之后，全组分工协作完成系统开发工作。

开发竞赛型。GIS开发大赛注重学生的知识综合运用以及解决实际问题的能力培养，从选题、需求分析、设计、编码到最后的测试，周期长、任务多样、难点多，能锻增强学生团队协作意识并磨炼学生意志，非常接近工作状态，能使学生尽早接受社会竞争。目前，除ESRI和SuperMap每年均会举办一次全国性GIS大赛外，很多高校会举办一些校内竞赛，其中GIS设计与开发均是其重要的竞赛项目，这为GIS设计与开发教学提供了很好的实践教学平台。

校企合作型。通过与相关GIS软件公司合作建立实习基地，让学生参与具体的项目，为学生提供进入社会和接触实际项目锻炼的机会，使学生在辅助完成项目的同时，熟悉项目流程、认清重点和难点、提升开发技能等。同时加强校企技术交流，邀请企业技术总监、项目经理举办不同类型的专题讲座，增强学生项目阅读能力。

软件测试型。通过对GIS系统进行黑白盒测试，发现GIS设计与开发中的关键点、难点以及常见Bug分布情况，可加深学生对知识的认知并提升软件设计与开发能力，避免自己在设计与开发过程中犯同类错误。

就业引导型。按照学生兴趣爱好以及就业意向进行应用行业分组，与相关行业企业、协会、就业指导中心建立联系，举办企业专题、行业发展前沿、就业指导等讲座以及到企业中参观学习业务流程、观摩企业成果，扩展学生学术视野与知识面，了解业界动态，建立行业发展与GIS应用交集，缩短学生与社会、企业之间的距离。

（三）围绕课程群打造教学团队

教学团队对教学质量起决定性作用，是学科建设与发展最重要的基础性资源。GIS设计与应用课程群学科交叉广泛，知识增长点众多，发展迅速，这就需要教师不断扩展学科领域和提升知识结构，以优化与提升整个教学团队。地方院校多数将学校定位为“教学为主型”，教研仅限同门或相似课程教师间的交流，根本谈不上团队建设。[9]众多实践表明，科学研究是团队建设的核心与抓手。科学研究可以以项目为纽带团结各层次、各学科人才，凸显学科带头人与技术骨干的作用，能形成良好的传帮带氛围，建立以点带面形成合力的局面。在项目资助与带动下，才能实现学科交叉融合、知识结构更新、人才交流，才能吸引高层次人才来校教学与研究，形成良性的“引进、培养、锻炼”长效发展机制。因此，可以有针对性的凝练研究方向，覆盖GIS设计与开发课程群，在科学研究中建立教学团队。

三、结语

GIS设计与开发能力很大程度决定了GIS专业学生的就业前景，是GIS专业培养的主要目标之一。GIS设计与开发具有很强的实践性，其能力的培养需要综合性、系统性、多学科的实践教学体系支撑。从GIS设计与开发课程群设计以及围绕课程群打造教学团队、多模式实践教学三个方面可丰富GIS设计与开发教学体系，促进学生由被动学习向主动获取转变，优化和提高教学质量。同时，我们应该认识到，GIS设计与开发教学质量优化提高是一个长期的过程，应在教学工作中不断摸索与总结，探索新的教学模式、教学方法和教学理论，促进教学质量稳固提升。

[ 注 释 ]

[1] 边馥苓.我国高等GIS教育：问题、创新与发展[J].地理信息世界，2007（2）.

[2] 董隽.高等综合院校地理信息系统教学问题探讨[J].林区教学，2009（1）.

[3] 赵银军.高校地理信息系统人才培养探讨[J].测绘与空间地理信息，2010（1）.

[4] 蔡菲，孙英君，单宝艳等.地理信息系统专业学生GIS软件开发能力的培养[J].测绘通报，2008（6）.

[5] 钟广锐.基于SuperMap Objects的“GIS设计与开发”课程实验设计[J].地理空间信息，2007（2）.

[6] 黄猛，李攀.项目教学法在地里信息系统教学中的应用研究[J].时代教育，2012（5）.

[7] 赵冠伟.地理信息系统设计与开发课程教学质量优化探讨[J].实验室科学，2011（4）.

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正如事物在时间中存在有其历史一样，其在空间中存在有其地理。地理学主要是研究人类赖以生存的地球表层自然要素与人文要素相互作用及其形成演化的特征、结构、格局、规律、过程、地域分异与人地关系，跨越自然学科、人文社会学科和工程技术学科，具有很高的综合性和复杂性。地理学思想史是地理学史的重要组成部分，它归纳和总结了地理学各学派的观点、理论、方法、学科结构等学术思想及其形成的影响因素和对社会各方面影响的历史线索，是进一步启发未来学术创新的系统思想。通过对地理学思想史的学习和理解，可以对地理学的性质和内容有更准确的认识和把握。同时，地理学思想史的研究和教学可直接促进地理学的发展。国外对地理学思想史研究的著作很多，如德国学者赫特纳所著《地理学——它的历史、性质和方法》[1]对地理学史进行了分时代研究，并对地理学的性质、任务和地理学研究方法等进行了分析。杰弗里•马丁的《所有可能的世界：地理学思想史》[2]对地理学不仅分时代还分国家进行了研究，并重点阐述了美国地理学的发展。理查德•哈特向的《地理学的性质——当前地理学思想述评》[3]和《地理学性质的透视》[4]、法国PaulClaval的《地理学思想史》[5]、大卫•哈维的《地理学中的解释》[6]等对欧美主要国家的地理学史及地理学思想都有较深的研究，并对作者各自的国家地理研究阐述比较详细。直到20世纪80年代，我国学者的地理学思想史的研究著作才开始陆续问世，如杨吾扬的《地理学思想简史》[7]、刘盛佳编著的《地理学思想史》[8]、唐晓峰的《从混沌到秩序——中国上古地理思想史述论》[9]等。这些著作填补了我国地理学思想史研究的空白。还有一些文献[10-15]研究欧美地理学思想史的见解和启示。但整体上，我国在地理学思想史方面的研究还较为薄弱，对地理学思想史的应用研究更为鲜见，特别是没有发现任何在中学地理教学中应用的研究成果。基于此，本文结合目前高中地理教学的潜在需求，拟将地理学思想史引入高中地理教学，对应用方法和思路进行阐述，旨在为高中生地理素养的培养提供更好的途径。

二、地理学思想史对高中教学的意义

地理课程标准的基本理念之一是“培养未来公民必备的地理素养”。地理素养是指学习者经过地理学习后所养成的比较稳定的心理品格，包括地理知识、地理观点、地理方法、地理能力、地理态度、地理情感等。地理素养具有综合性、实践性、空间性、动态性、终身性和现实性的特点。现阶段，高中地理教学内容侧重于基本的公民地理素质，但地理科学发展日新月异、地理学的社会服务也越来越深入广泛，从当前地理教育发展阶段和社会对人才的需求来看，需要地理教学去发展学生更有专业深度的地理素养，而目前，只有进入高等教育继续学习地理科学及相关专业的学生，更有深度和全面的地理素养才得到进一步发展，其他专业学生或者直接走向社会的学生，他们的地理素养与地理科学的发展和社会服务的需求不相适应。因此，地理素养的发展应在高中阶段适度加深。现今，高中生智力发展较快，已经具备了一定的空间思维能力和探究能力。根据维果茨基的“最近发展区”理论，在学生熟知的基础上可以创造最近发展区，引导学生进行更深一层次的思维和探究。“一个学科的思想史能帮助你真正理解这门学科是什么东西，帮助你了解自己在干什么事情，而且知道自己在一个学术长河中的位置”。[16]所以，将地理学思想史引进高中地理教学符合认知发展理论，这不仅可以带领学生进入地理科学发展的思想领域，更重要的是能够在高中阶段发展学生具有专业深度的地理素养。

三、地理学思想史在地理素养教学中的应用方法

地理学思想史内容丰富，对于高中阶段地理的学习来说，以下几点可以较好地体现知识点背后的地理学思想，丰富课堂教学内容，升华地理教学，加强地理素养的培养。

1.历史思维方法

赫特纳指出：“要完全理解现在，永远只有从历史出发才有可能。同样，要充分理解一种科学，也永远只有详细研究它的历史发展，才有可能。倘若我们在方法方面考察地理学的性质和任务时从未忘却这条通例，不打算先验的确定它们——这种尝试不论如何聪明却不曾有结果，那么我们可能已经避免了许多弯路和无益的争论，节省了许多的精力”。[17]“与历史学相比较，可以最透彻地理解地理学的性质；与历史单元或历史时期相比较，可以最透彻地理解地理空间－区域的性质”。[18]从历史出发，不仅包括地理学的历史，还有地理学研究的思维方法。地理学的历史不仅可以让学生对地理有个全方位的认识，对地理学的性质有一定的把握，同时可以树立地理学的地位，改变地理课程在中学地位低的现实。一切皆始于好奇心，哈特向曾说：“人类对视野以外的世界（这个世界与本国具有不同程度的差异）的普遍好奇心是所有地理学的基础”。[19]用地理学中的经典故事培养学生对地理的学习兴趣，改变他们的学习动机和情感态度。历史的思维方法，不仅是地理的学习方法，同时也是其他学科的学习方法。培养学生的历史思维，让学生学会用历史的眼光去观察并分析事物，提升他们的地理方法素养。比如，自然地理学习中，河流的改道，追溯其改道的原因，就要从历史出发去寻找答案，并进一步分析未来可能的发展情况。曾经的河流是怎么样的，现在成什么样了，它的周围环境发生了什么变化，是什么变化引起了它的改变，未来可能会发生什么样的变化等一系列的问题，从历史的角度分析就很容易找到答案。例如，图1a显示西汉时期长江的入海口是在江苏南通一带，图1b显示今天的长江入海口在上海一带。如今的上海、南通等一带都是河流冲积而成的。说明经过历史时间的地理作用，地理事物都会发生很大的变化。未来的长江入海口是否还会进一步变化，有待研究。

2.空间和区域概念的建立

地理学思想史研究内容之一是地理学科学性质认识的形成和发展，探索地理学的研究领域和范畴，研究对象和任务等。地理学是研究地球表面各圈层的相互作用关系，及其空间差异与变化过程的科学。地理空间思维是对地理研究对象进行抽象的前提，是认知和总结地理客观规律的有效途径。从地理学思想史角度出发，树立地理空间思维可为学习地理学提供良好的空间抽象能力。相对空间和绝对空间、有限空间和无限空间、具体的空间和抽象的空间、不同尺度的空间，如何去理解、把握并树立空间概念对地理学习非常关键，也有一定的难度。高中地理学习中，老师很少将这个观点传授给学生。如果我们站在空间的角度去引领学生思考、理解，学生更容易掌握。克拉瓦尔曾说，维达儿的区域研究途(a)西汉时期长江入海口(b)现今长江入海口径“是以尺度逻辑为基础：为了解在某特定尺度上发生什么状况,必须同时注意较小及较大尺度里正在发生些什么”。[20]地理教学中，无论是自然地理必修1中的宇宙地球，必修2的人文地理的城市发展与功能规划，还是必修3的区域地理的差异等，都是空间的体现。研究地球表面区域差异是地理学研究的重要内容。区域可以说是空间在不同范围的划分，区域之间是有差异的。众所周知，世界上不同区域的事物各有不同，但这些不同在某种方式上是互有因果联系的。虽然现今的高中课堂的地理内容能隐含反映这些内容，但学生却常常没有较好地挖掘这层关系，或是去探究总结这种在现象背后的内涵。比如，必修3“区域工业化与城市化——以我国珠江三角洲地区为例”一节中，珠三角为什么会成为我国对外开放的前沿，而不是长三角或者京津唐地区？通过分析，其良好的地理区位——位于我国南部沿海、毗邻港澳、靠近东南亚和区域人文条件——全国最大的侨乡是其最大优势。从中可以得出区域空间的差异性及其对发展带来的影响。在教学中，可以逐步引导学生建立起区域空间的思维，并逐渐培养学生以地理区域空间思维去分析探究地理问题的能力。

3.人地关系主线的把握

人地关系论是地理学思想论之一，是人文地理学研究的永恒主题。人地关系指人类社会发展的过程中，为了生存的需要，不断地改造和利用地理环境，以增强地理环境的适应能力，同时地理环境也影响人类活动，产生地域特征和地域差异。树立人地关系意识是学习地理学的必要前提，有正确的人地关系认识才能全面准确地分析和把握问题，同时才可能具有可持续发展的意识，这是地理素养的重要方面。在人类社会的发展中，人地关系总是不断出现矛盾。如果这些矛盾得到很好的解决，人与环境将和谐相处，否则，人类将面临更多的问题。由此可以看出，认识人地关系可为解决人地矛盾等实际问题提供良好的思路。例如，古时候的都江堰经常洪水泛滥，危害人们的生活。秦国蜀郡太守李冰及其子率众根据当地地形，对都江堰进行分流治理，不仅合理解决了人地矛盾，更促进了当地的农业发展（图2a）。与此相反，黄土高原一带的森林砍伐、植被破坏，让黄土高原环境不断恶化，水土流失，不仅影响黄河上中游生态环境，也使下游河床升高，威胁人们生活（图2b）。上述内容都是人地关系矛盾的具体体现。在实际教学中，应注重引领学生从人地两方面综合分析问题，从而培养学生以人地关系为主线分析和解决地理问题的能力，进而提高地理素养。

4.因果分析法

地理学方法论作为地理学思想史研究内容之一，主要有哲学方法、一般科学方法和地理专门方法。因果分析法出于哲学，适用于万物。世界万物都是相互联系的，地理学也不例外。地理环境之间、人类与环境之间，都存在各种因果联系。“地理教育必须力求超出对事实的理解去认识原因。因为正是在现象的因果联系中（即指同一个地点的各种不同的现象，也指各个不同地点之间的因果关系），才完全显示出地理学的本质”。[21]学生只有把握住地理现象间的因果关系，才能更好地探究到地理问题的本质。如在“全球气候变化”一节中，分析可知，人为排放温室气体是导致气温升高的重要原因。因此，减少人为温室气体的排放是控制全球气温升高的关键所在。在教学中，应让学生把握地理事物的因果关系，用因果法分析其他地理问题，提高分析、解决地理问题的能力。(a)都江堰(b)黄土高原5.观察和分析的新方法—地理信息系统（GIS）GIS作为地理专门方法，是地理学思想史中方法论研究的新内容之一。杰弗里•马丁说：“在过去大概十五年中，地理信息科学在教学计划、学位培养计划、学士和硕士学位培养计划，以及现在的博士培养方案方面都取得了令人瞩目的进展”。[22]地理信息科学主要有三个主要部分：地理信息系统、空间分析以及计算地理学。[23]地理信息系统基于计算机对地理数据的搜集、处理、显示和信息的储存与分析，将地理学概念自动化，有助于提出假设和分析，是地理学观察和分析方法的现代化。地理观察、分析和研究方法也是地理素养的组成要素之一。传统的教学工具如挂图、地球仪、纸质地图等对于立体思维不强的高中生来说，学习地理还是有一定难度。针对此问题，若将地理信息系统方法引进高中地理教学，有助于培养学生的空间思维能力、增强学习效果、提升地理素养。GoogleEarth、ArcGIS、MapInfo和我国自主研发的天地图等地理信息系统软件和平台都具有丰富的地理数据处理和分析功能，是地理课堂良好的教学利用资源。例如，在地势地形教学中，使用GIS的三维空间可视化功能可以较好地解决学生立体空间思维能力不足的问题，提高课堂效率。图3为平面地图与三维地图的地形展示效果图。

四、结语

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    ＊ ＊ ＊

    学生在学校的一切学习活动都是在特定的环境下进行的。教学活动与教学环境是客观存在的统一体。地理 教学是学校教学的一个子系统，因此也同样受教学环境的影响。教学环境可以从多方面进行分析研究，地理教 学信息环境研究试图利用心理学、教育学、地理学、信息科学、社会学等科学的研究成果，从地理教学信息源 和地理教学信息在课堂教学中的流通方式等方面，研究地理教学中信息环境的建立及对地理教学过程的影响。 这在地理教学乃至中学教学论研究中还是崭新的课题，本文尝试对这项研究的意义、内容、方法及涉及的基本 概念做一初步探讨。

    一、地理教学信息环境的基本概念和研究意义

    （一）地理教学信息环境的概念

    学生在学校学习时，总是处在一种特殊的环境下。这种环境可以从不同层次、不同角度进行研究。如果从 所指范围的大小看，教学环境有以下划分：

    社会环境——社会教育环境可以被认为是学生学习所处的大的社会背景。学校环境——学校教育环境是处 于社会教育环境中的次一层学习环境。课堂（教室）环境——课堂教育环境是空间范围更小的学习环境。

    从因素分类来看，教学的物理环境和心理环境是人们注意较多的教学环境。而对地理教学来说，另一种同 属因素分类的教学环境也很重要，这就是教学信息环境。

    教学信息环境可以被看作是学生学习过程中知识信息、教学活动信息来源、传递和加工状况与条件的总和 。与心理环境有类似的地方，教学信息环境也是无法触摸的环境，但却要依附某些实体，如课本、教学设备等 而存在。

    所谓教学信息有两方面的含义。其一，指与教学目标相关的学科内容（不是该学科的全部知识），即知识 信息。其二，指反映学生学习活动过程和状态的教学活动信息。因此，教学信息环境是以学生学习过程和活动 、学生全面发展为中心的课堂教育环境的一种。

    地理课堂教学环境则是指地理学习时所独有的教学信息环境。由于地理学科本身的特点，地理教学信息环 境的研究和建立尤为重要。这一点将在下面详细讨论。

    （二）地理教学信息环境研究的意义

    1.从地理教学特点看地理教学信息环境研究的意义

    地理教学中的信息以社会信息为主，可分为三大部分：基础信息、隐含信息和外围信息。基础信息是指经 过教材编写者、投影片、幻灯片、录像片等教学材料的编制者以及地理教师事先加工好的地理知识。就我国中 学地理教学来说，这部分知识以国家地理教学大纲规定的内容为基础，根据各地区或各学校情况加以适当扩充 构成。在理想状态下，即学生并没有事先对这些内容有所了解，通过地理课的学习，学生可以完成对这部分地 理事物由不知到知的过程。但在实际教学中，课本别是初中地理课本中的一些知识，学生早已通过其他渠 道获得，那么，在地理课堂教学中，这部分知识已不具有信息的意义。基础信息包括自然、社会、经济、区域 等方面的地理信息，如关于地球陆地各种地形和自然带分布的信息，世界主要地区和国家的位置、自然环境、 经济发展、社会文化等方面的信息。

    在地理教学中，教师有时并不直接将地理信息传送到学生那里，而是提供适量的地理数据（文字、图像、 数字等），将教学需要的信息隐含在这些数据中，这类教学信息就是隐含信息。地理数据相对学生来说是未加 工的，在教师指导下对这些数据进行加工处理，从中获得有用的知识。例如，教师提供某一国家若干年人口发 展的实际统计数据，要求学生从中得出该国人口发展特点和趋势。这里人口发展特点和趋势是教学最终要获得 的信息，而那些统计数据则是有待加工的原始数据。再如，要求学生评价某一地区对土地资源和水资源的利用 状况，教师需要提供该地区各阶段土地和水资源利用的具体数据，供学生分析、评价、提取信息。

    外围信息是指学生通过非正规教学获得的地理信息。例如，通过在家里看电视、报纸、课外读物，参观博 物馆等方式获得的地理知识。如果外围信息正好与基础信息重合，基础信息就转变成外围信息。

    在地理教学中，各种信息的运用并不是可有可无。我们可以从地理研究的两大特征分析这个问题。地理学 的第一个特征是区域性。这是因为地球表层最显著的特征就是自然事物和人文事物分布的不均一性。区域地理 研究一直是地理学的重要和基本的内容，也是初中地理教学的主要内容。传统的区域地理工作方法是一个地区 资料的搜集、堆砌和描述。地理学的发展使区域地理学正在摆脱陈旧的研究方法，逐步走向用比较、数理统计 等方法进行区域地理规律的综合研究。不论是古老的区域地理还是它发展的新方向，其研究都离不开对一个地 区的大量信息的获取。学生在学校对地理知识的认识过程也是如此。例如，要认识我国南方和北方在自然环境 和人类活动方面的不同，可以列出下表。如果需要，再引导学生深入探讨为什么存在这种不同。

    我国北方与南方比较（部分）

    （附图 {图}）

    地理学的第二个特征是综合性。地理学研究的目的是揭示地球表层各要素之间的组合关系，因而从整体上 认识地理事物。因此，综合分析各组成要素从而揭示客观规律是地理学研究的优势。这些因素涉及范围很广， 有自然因素，也有人文因素；有空间因素，也有时间因素。在自然方面，要考虑岩石、大气、水体、土壤、生 物等因素。在人文方面，要考虑经济、社会、文化、历史等因素。例如，研究某地气候状况，就要从该区的纬 度位置、海陆位置、下垫面状况，以及人类活动等多种因素综合分析得出结论。此外，“由于地理学研究中所 使用的时空概念与其他学科不同（在地理学研究中时空不具有可逆性），因此，地理学研究很难像数学那样抽 象，很难像物理学、化学或生物学那样进行一定条件下的实验，而必须通过对一个个具有独特特征的区域进行 综合考察和研究之后，才能去洞察和透视整个地域的空间结构，才有可能获取到某些一般性规律”。[1]同样， 反映到中学地理教学中，许多内容很难通过一种实验就能获得结论，必须让学生一个区域一个区域、一类一类 事物去综合分析，才能使学生认识世界这个整体并掌握地理的学习方法。这个过程的基础同样是占有较多的地 理信息或地理数据。

    从地理教学的发展看，地理教学信息也占有越来越重要的地位。首先，地理教学内容中有关人文地理、经 济地理、社会发展、环境保护等内容会日益增多。课堂上的教学内容将更加接近学生的实际生活和人类面临的 重大问题。比起自然地理部分，这些内容的教学所需信息量会大大增加。此外，地理教学，特别是高中地理教 学，应改变只是拿一些原则泛泛而谈的作法。

    其次，中学教育越来越注重学生的素质教育和能力培养。中学各科在这方面都负有自己的使命。地理教学 在培养学生获取、整理、运用信息能力方面有着得天独厚的优势。而要做到这一点，加大隐含信息和外围信息 的运用，促使学生多从地理数据中获取有用信息是一种较好途径。

    第三，学生获取的外围地理信息所占比重逐渐增大，这是和大众传播媒体的迅速发展有直接关系。最近的 一个关于北京市部分中学地理教学中电教手段应用现状的调查表明，就地理教学来说，学生获取地理知识的渠 道已相当广泛。在问到学生除地理课外，还通过什么渠道了解地理知识时，有51.3%的学生回答是电视新闻；7 0.1%的学生回答是专栏节目；51.3%的学生回答是报刊杂志；43%的学生回答是朋友长辈口中；44.6%的学生回答 是博物馆、展览馆等。可见，学生外围地理信息的获得，实际上已构成学生地理学习信息环境的一部分。

    2.尝试教学环境研究的新领域

    随着社会发展和信息技术在教育教学中越来越多的应用，学校对学生的培养也从以灌输知识为主向关注学 生全面发展、个性发展特别是能力培养转变。如前所述，学生获取知识的渠道已不只是教师的讲述和课本的描 述。大众传播媒体的发展实际上已经在影响、改变着中学地理课堂教学。这种影响还会日益扩大。学生地理学 习信息源的变化，直接影响着学生课堂上地理知识的学习。例如，由于学生获取的课外知识丰富，而使本来应 该是未知的东西变成已知，从而使讲课听上去乏味。相反，由于辅助知识的增加，也可能使某些教学中的难点 变得容易，或对课上内容产生深入探索的愿望等等。利用学生已有知识进行教学，这是教学的一大基本原则。 但在传统教学体系下，教师在很大程度上只是注意到利用学生已有的知识，而对学生课外知识来源的变化缺乏 注意和研究。

    二、地理教学信息环境研究的主要内容

    （一）研究地理教学信息环境的构成

    课堂教学环境从理论上说，都应该是人为形成的环境。人们在布置教室时，都是依据一定的教育教学需要 和学生心理发展需要。教学信息环境就更是一种受人为干预很强的环境。这是对教学信息环境的第一点认识。 研究任何一种特定的环境构成，都有一个范围界定。教学的物理环境主要是研究课堂的物理层面，它的形状、 大小、光线、色彩、温度、声响、气味、室内物品放置等。由此类推，地理教学信息环境的内涵将进一步缩小 ，它只研究学校地理课堂教学与信息获取、传递、运用有关的环境构成。这种研究还要分两步进行。第一步， 研究现实中学地理课堂教学信息环境的构成状况和对学生学习的影响。第二步，研究怎样改进或创建地理教学 信息环境，以适应未来社会对地理教学的要求。后一步是地理教学信息环境研究的重点。应该指出，虽然课堂 教学在任何时候都可以说在进行着教学信息的传递，但不一定都具有教学信息环境。

    从构成的具体要素看，地理教学信息环境包括信息技术和信息内容两部分。信息技术又可以从两方面研究 ，一方面是它的软件构成。现代信息技术发展很快，选择什么样的技术用于中学地理课堂教学，值得很好研究 。另一方面是这些信息技术所依附的实体，也就是硬件部分。从教学角度看，研究硬件本身不是我们的任务。 我们只是根据需要做出恰当的选择。信息技术可以看作是地理教学信息环境中的信息源、信息传播通道和信息 加工处理器。从广义上讲，地理课堂教学中的信息源和信息加工处理方式还应包括地理课本、常规地理图表、 其它地理教学手段，甚至包括地理教师。除了地理教师外，上述其它媒体都可以归到信息技术中加以研究。信 息技术毕竟只是手段。学生需要从地理教学中获取的是这些技术手段所传递、加工处理的内容，即地理教学信 息内容。对信息内容的研究实际是个间接过程。我们直接研究的是教学信息的另一种载体——地理教学数据。 这个研究也有两个相互关联的范围限定。一是在内容上，我们把它限定在地理教学范围之内。并不是所有的信 息都是地理教学所需，而是其中的与地理有关的信息；也不是去研究如何吸收全部地理信息，而是与教学有关 的地理信息。地理教学信息一词，除了与地理相关外，还与教学有关，即一些教学指导信息、教学方法信息等 也属研究范围。第二个限定是物理空间上的限定，即是在地理课堂内使用的教学信息。既然有上述两种限定， 地理教学信息内容必定是有选择、有组织、对学生学习地理有导向性的知识。为了使构成的地理教学环境能够 达到预定的效果，必须依据一定的标准组织地理教学信息。因此，对这种标准的研究也是地理教学环境研究的 重要组成部分。

    （二）地理教学信息环境对学生地理学习的影响

    地理教学信息环境对学生学习行为和全面发展的影响，是地理教学信息环境研究的中心部分，也是研究的 目的所在。

    课堂教学环境对学生的影响不仅仅在学习成绩方面，对学生心理和能力各方面的发展都有不容忽视的影响 。地理教学信息环境对学生学习影响的研究包括以下几个方面：

    1.学生学习地理广度和深度的变化。在学习深度和广度符合社会发展和地理科学发展需要，也符合学生年 龄和心理特征的前提下，研究地理教学环境的构成对学生学习的影响。

    2.学生获取、加工、运用信息能力的变化。研究地理教学信息环境的改变对学生获取信息和处理能力变化 的影响。

    3.学生对社会问题的关注程度和相应价值观的变化。研究在某种特定的教学信息环境下，学生，特别是高 中学生对学校以外的社会问题的关注程度有无变化，有什么样的变化，地理价值观的形成受到什么样的影响等 。

    4.学生学习地理积极性的变化。研究在某种教学信息环境下，学生学习地理的兴趣是否会发生变化，这种 变化又会对学生全面发展产生什么样的影响。

    5.对学生地理学习方式的影响。研究在比较理想的地理教学环境下，学生地理学习方式可能会发生哪些有 益的变化以及为什么会有这样的变化。

    （三）地理教学信息环境的控制和评价研究

    教学信息环境与学生学习活动的关系是相互的。信息环境可以影响学生，学生活动反过来也会影响信息环 境。当学生对信息环境的影响产生反馈时，就需要有人对信息环境进行调控和评价。一般来说，可以由地理教 师和地理教育研究人员共同对教学信息环境进行调控和评价，使之更加适合地理教学的需要。但对哪些内容进 行调控，怎样调控以及如何评价地理教学信息环境，需要认真加以研究。

    三、开展地理教学信息环境研究的可能性

    如前所述，地理教学信息环境对中学地理教学来说有着特殊的意义。但是对这种教学信息环境的研究能否 顺利开展，外部条件是否提供了可能性。我们从以下两个方面讨论这种可能性。

    （一）理论和研究方法基础

    除了普通教育学、心理学、哲学、信息科学等学科理论研究成果的强有力支持外，与之更为密切的教学环 境研究和地理科学发展，也为地理教学信息环境研究提供了基础。特别是教学环境测评手段——一批测量工具 的形成，使我们可以尽快地吸收前人的研究成果，更科学、更有效地开展地理教学信息环境研究。地理科学的 发展则为地理教学信息环境的形成提供了许多新的学科领域、内容、观念和方法。因为地理学新发展向中学地 理教学的渗透和影响，使我们有可能利用这些新发展研究和创立地理教学信息环境并改进学生的地理学习行为 。

    （二）技术条件

    技术条件是地理教学信息环境研究的前提。正如没有迅速发展的大众传播媒体，学生就不可能获得大量外 围信息；没有相应的技术手段，就不可能建立一定的地理教学信息环境。因为地理教学中只有课本、简单的地 图册及教师的讲述，是构不成所谓信息环境的。因此，从某个角度看，技术手段在这个研究中将起决定作用。

    从现在科学技术的状况来看，以计算机为主体的信息技术已经迅速发展。其中可以为地理教学信息环境所 用的大致有三方面：数据库技术、多媒体技术和计算机网络技术。这三部分实际上是一个问题——数据处理和 传播的不同方面。

    数据库技术：所谓数据库，是指一种存放各种有价值的信息数据的“仓库”。前面已提到，数据不只是指 数字，还包括字符，即文字、图形和声音。数据处理则包括了数字处理、文字处理、图形处理和声音处理。计 算机数据库的出现，使传统地理教学数据的存储和调用方式的改进成为可能。在非计算机状态下，地理教学数 据是分散在各种印刷媒介（如报纸、杂志、科普读物等）和非专业化的录像、电影片中，或是以文摘和报刊索 引的形式出现。这样的数据源对于平时教学任务繁重的中学教师来说，使用并不方便。查找、摘抄一个地理数 据、一条信息往往要花费很长时间，也不易保存和管理。特别是在这样的信息条件下，有计划地、系统地训练 学生搜集、处理、应用地理信息的能力，从时间和学生负担上都不是很现实的。使用计算机数据库则方便得多 。计算机数据库中的每一条数据都是独立的，这一点与文摘相同，但查找和调用上却非常迅速。例如，使用“ 北京市1949年-1993年公路交通发展资料”软件，可以在一分钟内查到1994年至1993年期间的任何一年或任一规 定年限内有关北京市的公路长度，公共汽车、出租车、自行车数目，地下铁路发展等方面的任何一条数据（在 软件数据范围之内）。教师还可对数据库中的任何一条数据进行修改、删除、添加等操作。如果联网，获取的 数据会更广泛。因此，计算机数据库是地理教学信息环境建立的技术基础。

    多媒体技术：多媒体技术也是用来处理和显示各种数据的计算机信息技术，现在已有多媒体数据库出现。 它的优势在于对图像和声音的处理和显示上。例如，上面提到的北京市交通教学数据库，因为没有使用多媒体 数据库技术，脚本设计中的许多图像因处理上的困难没能使用。再如，在光盘上查找一个教学需要的画面，只 需按键选择，显示灵活、迅速，免去使用录像带时的倒带之苦。目前，多媒体技术还在研究和发展之中，能够 处理大量影视图像的技术价值昂贵，在学校教学中还难以实现。但是，一般处理文字、静止图像、声音的技术 已可以在学校中试用。随着多媒体技术的发展和计算机硬件价格的迅速下降，它将最终走入学校课堂。

    为了弥补多媒体技术目前发展的不足，可以引入常规教学条件下的多媒体概念，即由各种常规和电教手段 构成的教学媒体群。例如在一堂地理课中将黑板、地球仪、挂图、投影仪、录像等教学手段按需要有机地结合 起来运用。其中，录像技术可以较好地解决影视画面的编辑和播放问题。只是使用方便、灵活程度和在网络中 使用等问题，还有待于计算机多媒体技术的进一步发展。由此可见，利用多媒体技术进行地理教学信息环境研 究的实验已成为可能。

    网络技术：计算机网络是快速大面积传播教学信息的技术。目前正在我国开始筹建的“信息高速公路”， 就是一个由各种现代通信手段组成的信息交通网络。计算机网络可以使网上的所有用户分享信息，改变传统的 教室、校园、课堂教学等观念，建立崭新的教学体系。这也正是地理教学信息环境研究的目的之一。计算机网 络在未来地理教学环境中将成为重要的信息源。

    就目前我国中学教学条件来看，已有一批重点中学拥有了相当数量和质量的计算机。不仅建起了计算机教 室，为每个教研室配备了计算机，还准备在每个教室安装计算机并联网。虽然这样的学校为数不是很多，且都 分布在大城市和沿海经济发达地区，但具有这种设备条件学校的出现，为地理教学信息环境研究创造了条件。

篇10

GIS青年教师职业发展定位国际上GIS作为一门学科和技术，从1963年在北美地区被提出后先后经历了开拓、巩固、突破性和社会化四个阶段。在中国自“九五”期间开始，GIS开始被政府重视，中国的GIS开始迈向产业化阶段。由于GIS的发展受到发展理念、学科教育、通讯技术、基础设施等多因素的影响，中国的GIS产业发展还相对缓慢。作为引导GIS发展方向和人才培养的高等院校，必将在推动中国GIS产业发展中具有十分重要的作用。作为一名GIS领域的高校青年教师，如何抓住中国GIS产业的发展机遇，从GIS学科特点出发，巧妙地结合自身的专业方向和研究兴趣，担负起培养GIS人才和推动GIS发展的历史使命，是每一个GIS教师应该认真思考的问题。

一、高校GIS专业的学科设置与教师特点

1.全面认识高校GIS专业的学科设置

中国的GIS高等教育始于1988年武汉测绘科技大学第一个设立的GIS本科专业。1997年正式在地理学和测绘学2个一级学科下分别设立“地图学与地理信息系统”和“地图制图学与地理信息工程”2个二级学科。1998年，教育部在原地理类专业中正式增设地理信息系统理学本科专业。随着教育部对本科专业的调整，在2012年9月教育部公布的《普通高等学校本科专业目录》中，将地理学1级学科中的“地理信息系统”调整为“地理信息科学”。名称的调整已经将GIS从学科的层面上升到科学的战略意义。

地理学作为GIS的思想基础奠定了GIS基本的思维模式，并不断拓展着GIS的应用领域。但是GIS的飞速发展还有赖于2个关键领域，即数据获取技术、数据传输处理技术。因此，在教育部《普通高等学校本科专业目录（2012年）》中的测绘类1级学科下设置了“遥感科学与技术2级学科”，在计算机类1级学科下设置了“空间信息与数字技术”，分别对应着GIS数据的获取与处理手段方面的人才培养，从而围绕GIS的核心“地理思想+数据获取与处理”形成了较为完整的人才培养体系。

2.立足自身学科背景，把握GIS发展前沿

从目前GIS专业的教师构成来看，多数教师来自于地理学，部分来自测绘学、计算机科学等专业，分别具有不同的专业背景，这对GIS本科专业教育来讲是一个较好的师资组合。但对教师个体而言，往往局限于自身的专业领域，缺乏对GIS领域或相关领域的全面认识。由于GIS具有的这些多学科交叉的特点，就出现了青年教师职业定位模糊而导致在相当一段时期内科研方向不明确、科研成果产出率低等问题，进而影响到课堂教学效果，最终影响自身的职业发展。因此，作为一名GIS专业教师应当有意识地在熟悉GIS的相关的学科特点及发展前沿，尽量在较短的时间内融合自身特点和学校学科优势，给自己一个科学、清晰的职业发展定位。

二、高校GIS青年教师的职业定位策略

作为一名高校教师，要立足掌握丰富的专业知识和学术前沿，养成独具魅力的教学风格和熟练的教学技巧。这样才能为今后的职业发展奠定坚实的基础。因此，高校的GIS青年教师应该围绕学术科研和课堂教学在以下方面做好职业定位。

1.熟悉GIS的学科特点与关键技术

作为一名GIS青年教师，无论是来自于何种专业背景，都需要对GIS行业有一个全面的认识，包括其形成发展历程、学科归属、思想基础、构成要件、关键技术、应用领域和发展趋势。基于这样一个全面的视野，才能较为客观地把GIS与自身的专业结合起来，才能明确自己的学术专攻方向，形成自己的研究优势，才能在课堂上为学生提供较为透彻的理论讲解。同时，要了解GIS发展的新思想、关键技术和热点应用领域，如“地理设计（Geo Design）”的概念与多点触控技术的结合，GIS对“云雾计算”技术汲取的“云雾GIS”，GIS与物联网的智能集成等。

2.明确自身学科与GIS学科的从属关系

从认识论的角度看，GIS的学科特点应围绕GIS的思想基础和解决问题的技术手段进行分析。据此GIS的核心应是基于地理数据的空间分析和数据获取与处理技术手段。由此，地理、测绘、计算机科学、遥感等学科分别在GIS领域中承担了不同作用。因此，不同专业背景的教师只有从自身的专业角度去审视GIS的发展，才能找到较好的学术突破点。当然，不同专业背景教师之间的交流也是非常重要的，学科的发展非常需要这样的专业交叉碰撞。

3.苦练教学基本功，追求高超的教学技艺

教师的首要任务是教书育人。站好讲台，为学生带去丰富的专业知识和正确的人生观世界观，这是每位教师必须具备的条件。因此，教师要积极参加各种教学观摩教研活动，不断拓展宽阔的专业视野，训练扎实的专业知识，塑造独立个人魅力的教学风格，培养高超的课堂教学技巧与艺术。积极参加由中国地理信息系统产业协会教育与科普工作委员会每年组织的高校GIS专业青年教师讲课竞赛，在大赛上接受检验，开阔眼界。

4.紧扣学校专业优势融入科研工作

各个高校的GIS专业大多都依托了一定的优势专业，如地理、地质、土地资源管理、林业技术等专业。作为青年教师在过了课堂教学关后，要积极主动熟悉所在学校的GIS相关专业，加入一定的科研小组，在团队中进步，在学习中收获。在一定时期内GIS思维模式相对固定，关键技术尚未突破的情况下，拓展GIS的应用范围也是取得进步的重点。

三、结语

中国的GIS事业正处于蓬勃发展的时期，GIS教育事业也值逢前所未有的机遇，作为一名GIS青年教育工作者，应该立足学校GIS专业特色，紧密结合个人研究兴趣，制定科学合理的职业发展规划，融入到中国的GIS教育事业中。

参考文献：

[1]边馥苓.我国高等GIS教育：进展、特点与探讨[J].地理信息世界，2004，（5）.