（寧波大學(xué)，浙江寧波315211）

地理信息系統(tǒng)技術(shù)（Geographic Information System，GIS）是地理科學(xué)從定性走向定量研究的重要支撐手段，被廣泛應(yīng)用于資源環(huán)境評價與管理、城市現(xiàn)代體系監(jiān)測與治理、軍民導(dǎo)航等各個行業(yè)，已成為我國高等院校地理專業(yè)的必修課程之一。與此同時，經(jīng)過幾十年的飛速發(fā)展，GIS技術(shù)逐漸與多媒體、網(wǎng)絡(luò)、虛擬現(xiàn)實等前沿技術(shù)進行了深度融合，這也使得GIS成為現(xiàn)代地理教學(xué)中的重要輔助技術(shù)。2003年GIS應(yīng)用被納入了中學(xué)地理教學(xué)課程標準，對中學(xué)地理教師將GIS應(yīng)用于教學(xué)實踐的能力提出了新要求，眾多專家學(xué)者在GIS輔助中學(xué)地理教學(xué)領(lǐng)域開展了大量研究工作。

高校地理師范專業(yè)是培養(yǎng)現(xiàn)代中學(xué)地理教師的主要基地和搖籃，為適應(yīng)新時期人才培養(yǎng)需求，基于GIS地理專業(yè)教學(xué)模式也成為地理教學(xué)方法改革的研究熱點[1]。本文在剖析中學(xué)地理教學(xué)對于GIS輔助技術(shù)的實際需求基礎(chǔ)上，基于“需求—供給”平衡的視角，歸納總結(jié)了目前高校地理師范專業(yè)GIS課程教學(xué)中存在的問題以及相應(yīng)的解決之道。

一、GIS技術(shù)在中學(xué)地理教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與需求

地理信息系統(tǒng)是對空間數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示，為地理研究和地理決策服務(wù)而建立起來的計算機決策支持系統(tǒng)[2]。GIS作為輔助地理教學(xué)工具，借助其強大的地理數(shù)據(jù)可視化、空間分析以及地理制圖等功能，可有效提升中學(xué)地理教學(xué)的效果，有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。由于GIS技術(shù)最早起源于歐美地區(qū)，所以自20世紀90年代以來以美國、英國、德國等為代表的發(fā)達國家，就已經(jīng)開始積極探索如何將其應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)過程，幫助學(xué)生更加直觀、深入地理解地表所發(fā)生的各種自然與人文現(xiàn)象。例如，在美國和英國制定的國家地理課程標準中，都非常重視引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用GIS的可視化、空間分析功能，注重培養(yǎng)學(xué)生搜集地理信息、科學(xué)分析以及解決生產(chǎn)生活中面臨的實際問題的能力[3]。美國的GIS行業(yè)巨頭ESRI公司在美國和歐洲多個國家開展了K-12計劃，旨在向中小學(xué)生和社會公眾推廣GIS概念。2002年，ESRI公司也將K-12計劃引入中國，與國內(nèi)中學(xué)合作建立“中學(xué)現(xiàn)代地理信息系統(tǒng)教育示范基地”，開創(chuàng)了GIS在國內(nèi)中學(xué)教育推廣的先河。

相較于歐美國家，我國開展中學(xué)GIS輔助教學(xué)的時間略晚。2003年我國教育部發(fā)布了《普通高中地理課程標準（實驗）》，標志著與GIS技術(shù)應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容正式進入中學(xué)課程體系，對推動和普及我國地理信息教育具有劃時代的意義。2018年初教育部印發(fā)了《普通高中地理課程標準（2017年版）》，再次強調(diào)信息技術(shù)與地理教學(xué)的有機融合，通過運用GIS等新興技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的“四個”地理核心素養(yǎng)。伴隨新課程標準的相繼發(fā)布，各地紛紛開展GIS輔助教學(xué)和選修課的探索熱潮，并取得了一定的進展。由此可見，GIS技術(shù)廣泛應(yīng)用于中學(xué)地理教學(xué)過程已經(jīng)成為大勢所趨，這既是時代的要求，也是地理新課標的具體要求。在歸納總結(jié)前人研究的基礎(chǔ)上，本文認為中學(xué)地理教學(xué)對于GIS技術(shù)的需求集中于以下五個層面。

（一）GIS輔助教學(xué)軟硬件設(shè)施

中學(xué)GIS軟硬件設(shè)備的合理配置是開展地理GIS教學(xué)的重要基礎(chǔ)和依托。當前我國絕大多數(shù)地區(qū)的中學(xué)基本上普及了多媒體教學(xué)，相應(yīng)的軟硬件設(shè)備齊全。然而，專門針對GIS地理教學(xué)的軟硬件設(shè)施（比如高性能計算 機、ESRI ArcGIS 10.X、Mapinfo、SuperMap 等GIS軟件），由于價格昂貴，仍供給不足，缺口較大。GIS軟硬件設(shè)備的缺乏嚴重阻礙了中學(xué)GIS地理教學(xué)工作的全面開展，是亟待解決的問題之一。

（二）可視化表達能力：地理信息的動態(tài)展示

地圖是地理學(xué)所特有的語言。在地理教學(xué)過程中，利用GIS強大的二維/三維地理數(shù)據(jù)展示與制圖能力，可以動態(tài)、高效、生動地向?qū)W生展示地理要素的空間分布、空間關(guān)聯(lián)、發(fā)展變化等傳統(tǒng)板書模式無法實現(xiàn)的地理事物可視化內(nèi)容。GIS可視化需要地理教師或?qū)W生具備基本的地理空間數(shù)據(jù)收集、存儲、加工、分析以及專題制圖能力，利用多樣化的地圖來展示地理事物或現(xiàn)象的時空分布規(guī)律。

（三）空間分析能力：地理過程現(xiàn)象的綜合分析

空間分析功能是GIS技術(shù)的核心功能，是培養(yǎng)學(xué)生空間思維、幫助學(xué)生理解地理現(xiàn)象過程和機制的有效手段。GIS通過不斷集成多學(xué)科的最新分析技術(shù)，可簡單高效地實現(xiàn)諸如空間查詢與量算、緩沖區(qū)分析、疊加分析、路徑分析、空間插值、統(tǒng)計分類、網(wǎng)絡(luò)分析等空間分析任務(wù)?？臻g分析技術(shù)融入中學(xué)地理教學(xué)，對于推動地理教學(xué)內(nèi)容、形式和手段上的創(chuàng)新至關(guān)重要。

（四）GIS二次開發(fā)基礎(chǔ)能力：地理大數(shù)據(jù)批處理

當前，地理信息系統(tǒng)正從“看”地圖可表達的GIS，邁向多分辨率海量數(shù)據(jù)、多維顯示的數(shù)字地球系統(tǒng)。大數(shù)據(jù)、可視化和虛擬現(xiàn)實為研究復(fù)雜的地理學(xué)問題提供了重要工具[4]。為適應(yīng)新時代地理學(xué)發(fā)展的新趨勢，要求教師具備基礎(chǔ)的GIS開發(fā)能力，以應(yīng)對地理問題復(fù)雜化和大數(shù)據(jù)應(yīng)用普及化的大趨勢。在實際應(yīng)用中，來源于微博、搜索引擎、購物網(wǎng)站等帶有空間位置信息的多源地理大數(shù)據(jù)，為解決復(fù)雜的地理問題提供了新的可用數(shù)據(jù)。而對這些海量地理數(shù)據(jù)的清洗、處理、分析、展示等過程都要求有一定的GIS開發(fā)能力，這也為中學(xué)地理教師提出了新要求。

（五）互聯(lián)網(wǎng)地理信息共享能力：WebGIS應(yīng)用

信息時代人們更加強調(diào)各種地理信息的搜集、共享和交流協(xié)作。在中學(xué)地理教學(xué)中，及時的地理信息共享和互助，不但可以提高教學(xué)效果，也可以極大地減輕任課教師的工作量。網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)（WebGIS）是傳統(tǒng)的GIS在網(wǎng)絡(luò)上的延伸和發(fā)展，既具有傳統(tǒng)GIS的特點，同時也是Internet上地理信息發(fā)布、共享和交流協(xié)作的平臺。教師通過WebGIS平臺與學(xué)生、同事展開互動、分享、合作，這無疑對地理教學(xué)工作具有明顯的助力作用。

二、高校地理師范專業(yè)GIS課程教學(xué)現(xiàn)狀

2018年10月，教育部印發(fā)了《關(guān)于實施卓越教師培養(yǎng)計劃2.0的意見》，提出在未來一段時間里辦好一批教師教育院校和師范專業(yè)，并對師范生的能力、水平提出了更高的要求。高等院校地理科學(xué)（師范類）專業(yè)的培養(yǎng)目標是為中等學(xué)校培養(yǎng)合格的地理師資，而合格師資必須具備新世紀現(xiàn)代教育理念、良好的職業(yè)素質(zhì)和較強的綜合能力[5]。在此背景下，地理師范類專業(yè)的課程設(shè)置是否合理就成為影響未來中學(xué)地理教師培養(yǎng)質(zhì)量的關(guān)鍵因素。

GIS課程在地理師范專業(yè)課程教學(xué)中優(yōu)勢明顯、地位突出。全國性調(diào)查分析結(jié)果顯示，師范生認為地理信息類課程對遙感概論、區(qū)域分析與規(guī)劃、世界地理、中國地理、經(jīng)濟地理學(xué)的學(xué)習(xí)幫助較大[6]。地理信息系統(tǒng)技術(shù)在高校地理課程中的廣泛應(yīng)用，有助于地理師范生將理論知識與實踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生的地理思維與核心素養(yǎng)。地理學(xué)為地理信息技術(shù)提供了理論支撐，而GIS技術(shù)又反過來推動地理科學(xué)的發(fā)展以及地理人才的培養(yǎng)，二者相互依賴，相互促進。目前，絕大部分高校的地理科學(xué)專業(yè)都開設(shè)有專門的GIS課程，而且非常重視地理師范生對于GIS理論和實操的學(xué)習(xí)。

高等院校GIS課程設(shè)置存在著明顯差異。由于各高等院校對于GIS課程的目標定位的認識存在差異，在實際教學(xué)中GIS課程相應(yīng)的課時當量、軟硬件設(shè)施以及師資配備差異較大，特別是關(guān)于地理信息系統(tǒng)的理論和實踐教學(xué)內(nèi)容的比例分配略有不同，各有側(cè)重。在GIS課程的排課次序上，各院校之間也存在一定差異，大部分院校將GIS課程安排在大二或大三學(xué)年?？紤]到GIS是一門應(yīng)用性的技術(shù)科學(xué)，只有學(xué)生充分了解、掌握地理學(xué)的基礎(chǔ)理論知識，把理論知識與GIS技術(shù)有機結(jié)合，才能有效地解決實際問題。因此，各高校一般都遵從“先理論學(xué)習(xí)，后實踐操作”的排課次序。

綜上，為適應(yīng)新時期國家對于地理師范人才培養(yǎng)的要求，進一步提升地理師范生的綜合素養(yǎng)，高等院校應(yīng)更加重視GIS課程的理論和實踐教學(xué)過程，將GIS技術(shù)融入到其他關(guān)聯(lián)專業(yè)課程的課堂教學(xué)中，為國家培養(yǎng)合格的中學(xué)地理教師。

三、高校地理師范專業(yè)GIS課程教學(xué)存在的問題

與中學(xué)地理教學(xué)實踐中GIS技術(shù)需求相比對，當前地理師范專業(yè)的GIS課程教學(xué)仍存在種種問題，制約著我國中學(xué)地理教育中GIS技術(shù)的廣泛應(yīng)用和普及。

（一）GIS教學(xué)目標無法適應(yīng)中學(xué)地理教學(xué)需求

對于非GIS專業(yè)的地理師范生而言，GIS課程的教學(xué)目標設(shè)置應(yīng)以教學(xué)實際需求為導(dǎo)向，主要圍繞中學(xué)地理教學(xué)實踐所需的技能與能力展開。當前，各高等院校對于GIS課程目標的設(shè)置差異較大，對于地理師范生就業(yè)后的實際需求考慮不足。培養(yǎng)“懂理論，會操作”的合格地理教育工作者，是高校GIS課程的最終目標。

（二）GIS教學(xué)內(nèi)容“重理論講解，輕實踐操作”

GIS作為一個輔助教學(xué)工具，其突出的特點在于偏重實踐操作、解決實際問題。在實際GIS課程教學(xué)過程中，對實踐操作的教學(xué)重視程度不夠；部分GIS課程往往過于側(cè)重理論講授，而實踐內(nèi)容設(shè)計比例不足。實踐教學(xué)內(nèi)容的缺乏，會影響地理師范生對GIS課程的基本概念和方法的理解，以及綜合應(yīng)用GIS技術(shù)解決實際問題的能力；同時，也不利于地理師范生就業(yè)后的教學(xué)實踐應(yīng)用。

（三）GIS教學(xué)形式單一，學(xué)生缺乏自主探索

GIS技術(shù)在與互聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實和3D顯示等新興技術(shù)的深度融合過程中，不斷衍生出虛擬地理信息系統(tǒng)(VRGIS)、三維地理信息系統(tǒng)(3DGIS)以及網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)(WebGIS)等功能強大的信息技術(shù)。新興GIS技術(shù)的大量涌現(xiàn)，對本科GIS課程教學(xué)形式提出了前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的“填鴨式”課堂教學(xué)形式日漸滯后于信息化技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)形式過于單一，學(xué)生自主探索、創(chuàng)新的能力無法得到充分的鍛煉。

（四）GIS教學(xué)考核方式無法客觀反映學(xué)習(xí)效果

GIS課程強調(diào)學(xué)生解決實際問題能力的培養(yǎng)。多數(shù)GIS課程的考核方式仍遵循傳統(tǒng)的記憶式理論考核與課程作業(yè)結(jié)合的方式，顯然當前的考核方式過于單一，無法客觀反映學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。同時，缺乏挑戰(zhàn)性的課程考核方式也不利于激發(fā)地理師范生的學(xué)習(xí)熱情，主要反映在學(xué)生的主觀能動性不強。

四、地理師范專業(yè)GIS本科課程教學(xué)改革的路徑

基于上述中學(xué)地理教學(xué)的GIS實踐需求與高校地理師范生的GIS課程培養(yǎng)的“需求—供給”分析，可以清晰地發(fā)現(xiàn)當前我國高等院校地理師范生的GIS教育存在供需不匹配的問題，無法充分發(fā)揮中學(xué)GIS輔助教學(xué)的優(yōu)勢，從根本上影響適應(yīng)時代要求的高素質(zhì)人才培養(yǎng)。因而，有必要從高校GIS課程教學(xué)改革的視角，探索性地提出推動地理師范專業(yè)GIS教育的優(yōu)化發(fā)展途徑。

（一）對標“地理核心素養(yǎng)”，培養(yǎng)師范生GIS創(chuàng)新應(yīng)用能力

在素質(zhì)教育和新課標的大背景下，培養(yǎng)中學(xué)生“人地協(xié)調(diào)觀、區(qū)域認知、綜合思維、地理實踐力”四個層面的核心素養(yǎng)成為地理課程的重要教學(xué)目標。為適應(yīng)中學(xué)地理教育的新需求，高校地理師范生培養(yǎng)的思路和模式也應(yīng)做出相應(yīng)轉(zhuǎn)變。地理師范生掌握GIS輔助教學(xué)對于中學(xué)生“四個地理核心素養(yǎng)”的養(yǎng)成具有舉足輕重的作用。因此，在高校地理師范生的培養(yǎng)過程中須更加注重GIS輔助工具、教育信息化理論的實踐應(yīng)用，將GIS技術(shù)融入到地理師范生培養(yǎng)的全過程。例如，地圖是地理學(xué)的第二語言，為提升地理師范生的識圖、析圖、繪圖、用圖等地圖能力，須結(jié)合地理師范生的學(xué)習(xí)特點，在地圖中逐步落實地理知識點，通過繪制地圖提升地圖能力[7]。通過GIS技術(shù)與地理學(xué)知識的有機融合，循序漸進地培養(yǎng)學(xué)生的GIS創(chuàng)新應(yīng)用能力。

（二）緊跟GIS技術(shù)前沿，適時深化GIS課程內(nèi)涵建設(shè)

進入21世紀以來，GIS技術(shù)飛速發(fā)展，“三維GIS”“大數(shù)據(jù)GIS”“云GIS”“智慧GIS”等各種新概念層出不窮。按照Gartner提出的新技術(shù)“光環(huán)曲線”理論，大數(shù)據(jù)GIS技術(shù)的應(yīng)用或?qū)⒂瓉戆l(fā)展機遇期[8]。面對日新月異的GIS技術(shù)變革，高校GIS課程既要注重理論講授，夯實學(xué)生的理論基礎(chǔ)，也要緊跟GIS技術(shù)前沿，培養(yǎng)學(xué)生主動探索、自主學(xué)習(xí)的能力。一方面，新興GIS技術(shù)可為中學(xué)地理教學(xué)實際提供新的機會，GIS課程教學(xué)中須適時調(diào)整課程內(nèi)容；比如近年開始流行的“開源GIS”，QGIS、MapWindow、GeoDa 等眾多免費、開源的GIS程序包可為中學(xué)地理教學(xué)提供助力，有效解決部分學(xué)校經(jīng)費短缺的問題。另一方面，適當增加實踐教學(xué)比例，強化學(xué)生GIS技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用技能，構(gòu)建全面反映“概念—原理—方法—操作—應(yīng)用”五位一體的GIS課程體系[9]。當前，伴隨地理數(shù)據(jù)源極大豐富、GIS功能模塊不斷擴展的現(xiàn)狀，地理師范生通過GIS實踐課程實現(xiàn)“學(xué)中練，練中學(xué)”，從而達到GIS技術(shù)的“活學(xué)活用”境界。

（三）發(fā)揮高?？蒲袃?yōu)勢，豐富地理師范生GIS實踐教學(xué)

依托高校雄厚的科研基礎(chǔ)和高素質(zhì)的專家團隊，積極引導(dǎo)地理師范生參與到教師的科學(xué)研究與實踐，特別是側(cè)重于GIS技術(shù)應(yīng)用的科研項目過程中去?？茖W(xué)研究反哺教學(xué)，對于地理師范生綜合素質(zhì)的培養(yǎng)大有裨益。在科研實踐中，學(xué)生的GIS軟件操作水平、分析多源地理大數(shù)據(jù)能力、創(chuàng)新解決實際問題能力、團隊合作能力等都會得到鍛煉和提升，這為高校向中學(xué)不斷輸送高素質(zhì)的創(chuàng)新教師人才提供保障。

（四）創(chuàng)新GIS課程教學(xué)模式，推進地理師范生素質(zhì)教育

當前，慕課教學(xué)、翻轉(zhuǎn)課堂等先進的教學(xué)理念和模式在我國高校校園如火如荼地開展。一改傳統(tǒng)的“填鴨式”教學(xué)模式，以學(xué)生為主體的教育理念在高校課堂不斷滲透。在教學(xué)方式上，GIS課程更多地采用講解、演示、課堂練習(xí)等多種形式相結(jié)合的方式，實施任務(wù)帶動式、團隊合作互助式等創(chuàng)新教學(xué)模式來啟發(fā)學(xué)生思維。激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性和主動性；注重“理論聯(lián)系實際”的邏輯思維和學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新、創(chuàng)造能力。在考核方式上，適當增加GIS軟件實際操作技能的成績比例，側(cè)重考查學(xué)生對基礎(chǔ)理論的理解和實際應(yīng)用能力，實施全過程、多主體評價是教學(xué)效果反饋和督促學(xué)生自主學(xué)習(xí)的有效手段。總之，通過多層面的教學(xué)改革，期望培養(yǎng)出具有家國情懷、理論基礎(chǔ)扎實、實踐能力突出、合格的中學(xué)地理教師。