论文部分内容阅读
摘要：乡土地理与3S技术是中学地理教学的重要组成部分，乡土地理教学需要充分发挥3S技术的优势。文章从乡土地理教学内涵及3S技术入手，分析了乡土地理教学与3S技术的关系，并以乡土地理中的河流、湖泊教学为例，重点分析3S技术中RS、GIS在乡土地理教学中的应用和实现方法。
关键词：3S技术；乡土地理；应用；实现方法
中图分类号：G633.55
国家自然科学基金（项目编号：41071105；41271197）
1引言
乡土地理教学是中学地理教学的重要组成部分，在实现中学地理教学目标中起着不可替代的作用。乡土地理形象、具体、生动，其教学目标的实现需要借助现代的地理信息技术及相关的计算机技术。目前，国内诸多学者对乡土地理及乡土地理教学的内涵、重要性及作用做了大量的研究总结[1-3]，并从地理课程设置、地理教材编写、教学模式调整等方面提出了很多建设性意见[4-5]。关于3S技术在中学地理教学中的应用，很多学者从3S技术在地理教学中地位、重要性和必要性入手，分析了目前存在的问题，并在此基础上提出若干解决途径[6-7]。在梳理这些研究成果的基础上，本文重点分析了乡土地理教学中3S技术的应用及实现方法。
2 乡土地理及教学
“乡土”一词， 按《辞海》的解释，是指“家乡、故土”，亦泛指“地方”。乡土地理是区域地理研究的基本组成部分，它以地方的人地关系结构演变及其可持续发展为核心，研究地域人文脉络与地缘关系为一体的地理历史综合体[8]。对于中学地理教学而言，乡土地理主要是指本县（市）地理。乡土地理教学是用乡土地理知识培养教育中学生的教学活动，它是中学地理教学的重要组成部分，地理综合性学习的良好载体。
中学地理教学中重视乡土地理教学具有以下几点意义：（1）有助于学生认识家乡的地理环境，增强爱家、爱乡、爱国的情感；（2）乡土地理的学习基本实现了地理教材理论知识与实践的结合，能将书本上的知识进一步形象化和具体化地展现给学生，激发中学生学习地理的兴趣，也是素质教育的重要渠道：如能够培养学生的环保意识、促进学生树立可持续发展的观念；（3）通过乡土地理教学，有利于培养学生的创新精神，提高学生实践能力和探究性学习能力。
3 3S技术及其与乡土地理教学关系
3.1 3S技术简介
3S技术，即遥感（ Remote Sensing，RS）、全球定位系统（ Global Positioning System， GPS）和地理信息系统（Geographical Information System，GIS ）的统称[9]，三者紧密联系并构成现代地理技术的核心。在功能上三者各有侧重，RS与GPS侧重于获取地理数据，GIS侧重于分析地理数据。目前3S技术是解决人口、资源、环境及经济发展等重大地理问题的重要技术和手段。因此，《普通高中地理课程标准》要求：新的高中地理课程在必修、选修模块中必须介绍有关3S的知识。
3.2 3S技术与乡土地理教学的关系
在乡土地理教学中应用3S技术是适应教学方式变革的要求，是创新教学模式的需求，是与现代信息技术同步发展的需要，也是数字时代、网络时代乡土地理教学的特征之一。
乡土地理具有较强空间性、区域性、综合性等特点，在现有的条件下，只凭传统的教具和教学模式难以解决教学过程中的难点。基于乡土地理的特点，将信息技术中的高端3S技术用于中学地理教学过程中，推进3S技术与乡土地理教学的整合，可以显著提高教学效果。首先，将3S技术引入乡土地理教学，其方法和内容都具有时代性、前沿性和多样性，可以促进课堂教学整体优化，激发学生学习地理的兴趣，让学生在轻松、自如、活泼的课堂氛围中进行积极、主动的学习；其次，3S技术可以灵活地实现地图操作，教师可根据乡土地理教学目标制作出需要的专题地图，满足课堂教学中的地图教学；另外，通过3S技术可以方便地获取与乡土地理有关地理信息，丰富乡土地理教学的内容，开阔学生视野，加深学生对问题的认识；其能够高效、快捷的处理容量很大的地理空间数据，而且能够在短时间内进行分析数据，得到想要的数据结果，满足教师的教和学生学的要求。
4 3S技术的应用及实现方法
3S技术是解决人口、资源、环境及经济发展等重大地理问题的重要技术和手段。当前国内外诸多环境、社会问题的解决均有利用3S技术，如2008年汶川大地震发生后相关部门使用RS获取区域地震前后遥感影像并进行对比，分析灾区受灾程度为救援提供详细参考；同时，在社会发展问题上3S技术也有用武之地，如当前诸多城市利用3S技术建立了城市管网系统。
3S技术在中学地理教学中的运用受到诸多关注，但效果不甚理想。3S技术复杂且需掌握相关的综合知识，加之中学地理教师对相关知识了解程度不一，在教学中难以得到充分的运用。关于3S技术在地理教学中的运用已有诸多论述，但多数基于宏观叙述并无实际操作性可言，具体教学中，特别是乡土地理教学中3S技术的具体实现方式介绍者较少，基于此笔者尝试简单介绍3S技术在乡土地理教学中的具体实现方法，以乡土地理教学中介绍乡土中的河流、湖泊为例，具体教学区域为安徽省六安市霍邱县，重点介绍了3S技术中的RS及GIS的应用及实现方法。
4.1 RS
使用具体的遥感软件处理遥感影像对于中学地理教师难度较大，这里主要建议使用Google earth获取相关遥感素材。Google earth是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上，使用了公共领域的图片、受许可的航空照相图片、Keyhole间谍卫星的图片和很多其他卫星所拍摄的城镇照片。地理教师可使用该软件直接获取大量有关乡土地理的遥感影像，从中分析乡土地理中的地形、植被、河流、水文等地理要素。 首先，使用Google earth获取霍邱县区位图，如图1。对于Google earth的操作比较简单，可以直接剪切需要的区域即可。同样，截取霍邱县城西湖、城东湖遥感影像（图2）及临淮岗（图3）。此外，实际操作中会遇到一个问题：高清下的区域比较小，很难剪切出需要的整个区域，对此，可借用Photoshop中的合并工具，具体过程如下：分块逐个剪切各高清区域（相邻的两块间需重复一部分进行剪切），打开Photoshop软件，点击【文件】>【自动】>【合并】，选择“拼贴”，导入各块图片即可得到需要区域的清晰图片。通过这种方式能够得到乡土地理教学需要的绝大部分素材，从而为教学提供帮助4.2 GPS
在乡土地理教学中，GPS的辅助不如GIS、RS广泛，在野外实地调查中运用也较少。GPS精于获取大量可靠的地理位置数据，能够提供可靠的空间位置信息，但这点在乡土地理教学中用处并不明显；但GPS支持下发展开来的地图导航可以为乡土地理教学提供帮助，如智能手机中的导航软件，在乡土地理实践教学时可为学生提供精确的地理位置服务。地理教师在乡土地理野外调查时可携带智能手机，使用相关导航软件获取需要的地理信息，为教学提供服务。（相关导航软件推荐：1、百度导航；2、高德地图；3、老虎地图…）
4.3 GIS
使用GIS软件针对乡土地理的教学内容绘制形式多样的专题地图，在乡土地理教学中加以运用能够有效提高教学效果。在对霍邱县河流、湖泊进行教学时可绘制霍邱县水系简图（图4），这里可以通过两种方式绘得：（1）矢量化区域地图，在电子地图中提取专题地图需要的河流、湖泊要素，绘制成图；（2）直接配置出图，在已有该区域GIS数据的情况下，可直接配置出图。关于乡土地理教学需要的全国基础数据均可通过网上获取。此外，还可运用GIS的分析功能表现出乡土地理环境的变化。
在地理教学中应用GIS有一定难度，中学地理教师需对GIS软件操作熟练才能充分利用GIS提供的各种功能。GIS软件较多，国际上以ARCGIS最为通用、兼容性最好，还包括MapInfo、MapGIS、GeoStar、SuperMap，其中SuperMap国产化程度较高，较易掌握。对于GIS的学习与应用提供几点建议：（1）熟练掌握基本绘图及简单分析，GIS拥有强大的制图及分析功能，对地图的编辑、修改、输入、输出…仅是GIS软件最为基础的功能，其强大的分析功能并不需要地理老师全面掌握；（2）学习主流软件，GIS软件已实现普及，选择性较强，笔者推荐国际通用的GIS软件——ARCGIS，其已经更新至10.0以上并有汉化中文版，GIS相关数据均能实现兼容，且市面上可供学习教材最全；（3）选择合适的教材，使用不同的软件配套相关教材，对于GIS的理解才能比较系统，建议选择ARCGIS10.0以上版本。
河流、湖泊的遥感影像图片及相关专题地图，为教学的展开提供便利。在介绍霍邱县河流、湖泊时呈现形象的遥感影像资料，学生能够快速掌握家乡的河流与湖泊的位置、轮廓。同时，老师可以让学生描述其所接触的河流及湖泊的实际情况或讲述相关的故事，教师汇总后便可介绍出带有乡土情怀的河流及湖泊，这里的乡土是学生亲身感受着的自然环境，因而能够激发学生学习兴趣，提升教学效果。
5 结语
随着社会经济不断发展、新技术不断更新，地理学的发展充分吸收了现代计算机信息技术，GIS应运而生并成为学科发展的得力助手，推动着学科的不断发展。中学地理教师是地理学发展的重要基础，学科发展要求地理教师必须掌握及运用现代地理学基本技术，以促进教学的进步、学科的发展。在中学地理教学中（特别是乡土地理教学中）通过3S技术的运用不仅能够提高教学的效果，还能激发学生对地理的学习兴趣，让学生多方面了解地理学丰富的内容。
参考文献：
[1]薛恒红.中学地理教学中应重视乡土地理教学[J].科技信息（学术研究），2008（2）：286.
[2]赵兵.乡土地理在中学地理教学中的重要性[J].科学咨询（教育科研），2010（35）：83.
[3]于丽萍.乡土地理与地理教学[N].鸡西大学学报，2008，2（3）：4-5.
[4]张兆颜.对乡土地理教学资源开发与利用的探究[J].中学教学参考，2012（30）：49.
[5]邱国锋，杨载田.对新时期乡土地理教学几个问题的探讨[N].海南师范学院学报：自然科学版，2002，15（4）：181-184.
[6]陈尔寿.加强乡土地理教学，为乡土建设服务[J].课程-教材-教法，1989（4）：54-57.
[7]王涛玲，汤国安，杨秀萍.中学GIS教育中存在的问题与解决途径[J].地理教学，2012（24）：24-27.
[8]周群英.3S技术在中学地理教学中的应用[J].中学地理教学参考，2009（9）：24-26.
[9]黎蕴元.中学乡土地理教学研究——以镇江市为例[D].济南：山东师范大学，2011.
关键词：3S技术；乡土地理；应用；实现方法
中图分类号：G633.55
国家自然科学基金（项目编号：41071105；41271197）
1引言
乡土地理教学是中学地理教学的重要组成部分，在实现中学地理教学目标中起着不可替代的作用。乡土地理形象、具体、生动，其教学目标的实现需要借助现代的地理信息技术及相关的计算机技术。目前，国内诸多学者对乡土地理及乡土地理教学的内涵、重要性及作用做了大量的研究总结[1-3]，并从地理课程设置、地理教材编写、教学模式调整等方面提出了很多建设性意见[4-5]。关于3S技术在中学地理教学中的应用，很多学者从3S技术在地理教学中地位、重要性和必要性入手，分析了目前存在的问题，并在此基础上提出若干解决途径[6-7]。在梳理这些研究成果的基础上，本文重点分析了乡土地理教学中3S技术的应用及实现方法。
2 乡土地理及教学
“乡土”一词， 按《辞海》的解释，是指“家乡、故土”，亦泛指“地方”。乡土地理是区域地理研究的基本组成部分，它以地方的人地关系结构演变及其可持续发展为核心，研究地域人文脉络与地缘关系为一体的地理历史综合体[8]。对于中学地理教学而言，乡土地理主要是指本县（市）地理。乡土地理教学是用乡土地理知识培养教育中学生的教学活动，它是中学地理教学的重要组成部分，地理综合性学习的良好载体。
中学地理教学中重视乡土地理教学具有以下几点意义：（1）有助于学生认识家乡的地理环境，增强爱家、爱乡、爱国的情感；（2）乡土地理的学习基本实现了地理教材理论知识与实践的结合，能将书本上的知识进一步形象化和具体化地展现给学生，激发中学生学习地理的兴趣，也是素质教育的重要渠道：如能够培养学生的环保意识、促进学生树立可持续发展的观念；（3）通过乡土地理教学，有利于培养学生的创新精神，提高学生实践能力和探究性学习能力。
3 3S技术及其与乡土地理教学关系
3.1 3S技术简介
3S技术，即遥感（ Remote Sensing，RS）、全球定位系统（ Global Positioning System， GPS）和地理信息系统（Geographical Information System，GIS ）的统称[9]，三者紧密联系并构成现代地理技术的核心。在功能上三者各有侧重，RS与GPS侧重于获取地理数据，GIS侧重于分析地理数据。目前3S技术是解决人口、资源、环境及经济发展等重大地理问题的重要技术和手段。因此，《普通高中地理课程标准》要求：新的高中地理课程在必修、选修模块中必须介绍有关3S的知识。
3.2 3S技术与乡土地理教学的关系
在乡土地理教学中应用3S技术是适应教学方式变革的要求，是创新教学模式的需求，是与现代信息技术同步发展的需要，也是数字时代、网络时代乡土地理教学的特征之一。
乡土地理具有较强空间性、区域性、综合性等特点，在现有的条件下，只凭传统的教具和教学模式难以解决教学过程中的难点。基于乡土地理的特点，将信息技术中的高端3S技术用于中学地理教学过程中，推进3S技术与乡土地理教学的整合，可以显著提高教学效果。首先，将3S技术引入乡土地理教学，其方法和内容都具有时代性、前沿性和多样性，可以促进课堂教学整体优化，激发学生学习地理的兴趣，让学生在轻松、自如、活泼的课堂氛围中进行积极、主动的学习；其次，3S技术可以灵活地实现地图操作，教师可根据乡土地理教学目标制作出需要的专题地图，满足课堂教学中的地图教学；另外，通过3S技术可以方便地获取与乡土地理有关地理信息，丰富乡土地理教学的内容，开阔学生视野，加深学生对问题的认识；其能够高效、快捷的处理容量很大的地理空间数据，而且能够在短时间内进行分析数据，得到想要的数据结果，满足教师的教和学生学的要求。
4 3S技术的应用及实现方法
3S技术是解决人口、资源、环境及经济发展等重大地理问题的重要技术和手段。当前国内外诸多环境、社会问题的解决均有利用3S技术，如2008年汶川大地震发生后相关部门使用RS获取区域地震前后遥感影像并进行对比，分析灾区受灾程度为救援提供详细参考；同时，在社会发展问题上3S技术也有用武之地，如当前诸多城市利用3S技术建立了城市管网系统。
3S技术在中学地理教学中的运用受到诸多关注，但效果不甚理想。3S技术复杂且需掌握相关的综合知识，加之中学地理教师对相关知识了解程度不一，在教学中难以得到充分的运用。关于3S技术在地理教学中的运用已有诸多论述，但多数基于宏观叙述并无实际操作性可言，具体教学中，特别是乡土地理教学中3S技术的具体实现方式介绍者较少，基于此笔者尝试简单介绍3S技术在乡土地理教学中的具体实现方法，以乡土地理教学中介绍乡土中的河流、湖泊为例，具体教学区域为安徽省六安市霍邱县，重点介绍了3S技术中的RS及GIS的应用及实现方法。
4.1 RS
使用具体的遥感软件处理遥感影像对于中学地理教师难度较大，这里主要建议使用Google earth获取相关遥感素材。Google earth是一款Google公司开发的虚拟地球仪软件，它把卫星照片、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上，使用了公共领域的图片、受许可的航空照相图片、Keyhole间谍卫星的图片和很多其他卫星所拍摄的城镇照片。地理教师可使用该软件直接获取大量有关乡土地理的遥感影像，从中分析乡土地理中的地形、植被、河流、水文等地理要素。 首先，使用Google earth获取霍邱县区位图，如图1。对于Google earth的操作比较简单，可以直接剪切需要的区域即可。同样，截取霍邱县城西湖、城东湖遥感影像（图2）及临淮岗（图3）。此外，实际操作中会遇到一个问题：高清下的区域比较小，很难剪切出需要的整个区域，对此，可借用Photoshop中的合并工具，具体过程如下：分块逐个剪切各高清区域（相邻的两块间需重复一部分进行剪切），打开Photoshop软件，点击【文件】>【自动】>【合并】，选择“拼贴”，导入各块图片即可得到需要区域的清晰图片。通过这种方式能够得到乡土地理教学需要的绝大部分素材，从而为教学提供帮助4.2 GPS
在乡土地理教学中，GPS的辅助不如GIS、RS广泛，在野外实地调查中运用也较少。GPS精于获取大量可靠的地理位置数据，能够提供可靠的空间位置信息，但这点在乡土地理教学中用处并不明显；但GPS支持下发展开来的地图导航可以为乡土地理教学提供帮助，如智能手机中的导航软件，在乡土地理实践教学时可为学生提供精确的地理位置服务。地理教师在乡土地理野外调查时可携带智能手机，使用相关导航软件获取需要的地理信息，为教学提供服务。（相关导航软件推荐：1、百度导航；2、高德地图；3、老虎地图…）
4.3 GIS
使用GIS软件针对乡土地理的教学内容绘制形式多样的专题地图，在乡土地理教学中加以运用能够有效提高教学效果。在对霍邱县河流、湖泊进行教学时可绘制霍邱县水系简图（图4），这里可以通过两种方式绘得：（1）矢量化区域地图，在电子地图中提取专题地图需要的河流、湖泊要素，绘制成图；（2）直接配置出图，在已有该区域GIS数据的情况下，可直接配置出图。关于乡土地理教学需要的全国基础数据均可通过网上获取。此外，还可运用GIS的分析功能表现出乡土地理环境的变化。
在地理教学中应用GIS有一定难度，中学地理教师需对GIS软件操作熟练才能充分利用GIS提供的各种功能。GIS软件较多，国际上以ARCGIS最为通用、兼容性最好，还包括MapInfo、MapGIS、GeoStar、SuperMap，其中SuperMap国产化程度较高，较易掌握。对于GIS的学习与应用提供几点建议：（1）熟练掌握基本绘图及简单分析，GIS拥有强大的制图及分析功能，对地图的编辑、修改、输入、输出…仅是GIS软件最为基础的功能，其强大的分析功能并不需要地理老师全面掌握；（2）学习主流软件，GIS软件已实现普及，选择性较强，笔者推荐国际通用的GIS软件——ARCGIS，其已经更新至10.0以上并有汉化中文版，GIS相关数据均能实现兼容，且市面上可供学习教材最全；（3）选择合适的教材，使用不同的软件配套相关教材，对于GIS的理解才能比较系统，建议选择ARCGIS10.0以上版本。
河流、湖泊的遥感影像图片及相关专题地图，为教学的展开提供便利。在介绍霍邱县河流、湖泊时呈现形象的遥感影像资料，学生能够快速掌握家乡的河流与湖泊的位置、轮廓。同时，老师可以让学生描述其所接触的河流及湖泊的实际情况或讲述相关的故事，教师汇总后便可介绍出带有乡土情怀的河流及湖泊，这里的乡土是学生亲身感受着的自然环境，因而能够激发学生学习兴趣，提升教学效果。
5 结语
随着社会经济不断发展、新技术不断更新，地理学的发展充分吸收了现代计算机信息技术，GIS应运而生并成为学科发展的得力助手，推动着学科的不断发展。中学地理教师是地理学发展的重要基础，学科发展要求地理教师必须掌握及运用现代地理学基本技术，以促进教学的进步、学科的发展。在中学地理教学中（特别是乡土地理教学中）通过3S技术的运用不仅能够提高教学的效果，还能激发学生对地理的学习兴趣，让学生多方面了解地理学丰富的内容。
参考文献：
[1]薛恒红.中学地理教学中应重视乡土地理教学[J].科技信息（学术研究），2008（2）：286.
[2]赵兵.乡土地理在中学地理教学中的重要性[J].科学咨询（教育科研），2010（35）：83.
[3]于丽萍.乡土地理与地理教学[N].鸡西大学学报，2008，2（3）：4-5.
[4]张兆颜.对乡土地理教学资源开发与利用的探究[J].中学教学参考，2012（30）：49.
[5]邱国锋，杨载田.对新时期乡土地理教学几个问题的探讨[N].海南师范学院学报：自然科学版，2002，15（4）：181-184.
[6]陈尔寿.加强乡土地理教学，为乡土建设服务[J].课程-教材-教法，1989（4）：54-57.
[7]王涛玲，汤国安，杨秀萍.中学GIS教育中存在的问题与解决途径[J].地理教学，2012（24）：24-27.
[8]周群英.3S技术在中学地理教学中的应用[J].中学地理教学参考，2009（9）：24-26.
[9]黎蕴元.中学乡土地理教学研究——以镇江市为例[D].济南：山东师范大学，2011.