北京治疗白癜风哪家医院较好基于LBS的户外地理教学系统设计与应用
摘 要：户外地理教学可有效协助学生掌握地理知识、培养解决实际问题的能力。为支持中学师生有效开展户外地理教学活动，结合智能终端、移动地图及基于位置的定位服务，设计并实现一套户外地理教学系统，结合基于问题的教学活动设计引导学生解决老师创设的问题。试验表明：与户外传统教学相比本方法不仅能提升学生的学习效率，而且还能协助教师从技术和教学方面创建更有教育意义的户外探究活动。
中国论文
关键词：户外地理教学；移动地图；探究学习；LBS；基于问题的学习
中图分类号：G434 文献标识码：A 文章编号：1673-8454（2014）15-0014-05
一、引言
户外教学是实现地理教育及乡土教育的一种有效教学方法，可协助学生运用地理知识来理解地理现象、培养学生的地理素养和地理技能[1]。由于户外考察活动中师生比例极低、学生的学习动机难以持续、学生之间协作性较弱等问题，当前中小学较难组织、开展有效的户外地理教学。以智能手机、平板电脑等为终端的移动地理信息系统（移动GIS或Mobile GIS）因整合遥感技术、全球定位技术与络通信技术等数据采集能力，可形象、直观地展现地理信息。将其应用于户外地理探究教学，可实时显示与反应学生所处的环境特征，有利于提高学生的空间认知与推理的能力。在移动GIS中应用基于问题的学习（Problem-Based Learning，PBL）来组织户外教学活动，可协助学生在户外真实环境下培养解决问题的技能和自主学习的能力。
二、系统设计
1.系统组成
电子地图系统已是移动终端中最常见的应用之一（如百度地图、Google地图、苹果地图等），这些应用中不仅包含卫星地图、地形、公交路线等图层数据，还提供了定位、搜索、导航等功能。为满足户外地理探究教学活动的需求，笔者基于Android平台的Baidu Maps地图服务[2-3]，设计并实现了一套户外教学系统（GeoOutSys），根据终端所处位置，结合PBL为用户提供与探究活动相关的学习内容；将户外探究活动中的学习成果（如手绘素描、照片）上传到服务器端以供教师实时掌握学习活动的动态、及时给予学生指导。整个系统主要包括八个部分（如图 1所示），即：客户端的移动终端、无线络环境、定位服务、内容服务器、资源制作工具、位置管理组件、GIS组件、地图数据库，其功能如下：
（1）客户端的移动终端可选择智能手机或平板电脑，目前移动终端已具有较强的运算能力以及可携带性，其手控功能也便于用户书写和绘图。
（2）无线络环境在野外具有较强的信息传输能力，适合于户外活动中的位置服务、信息传输等。
（3）定位服务采用GPS技术，当前的智能手机中均已集成其相关模块。
（4）内容服务器是从Web服务器接收请求后，由GIS组件处理地理空间数据，由Web服务器以URL的方式包装与请求回传到用户的移动终端，解析信息并使用。
（5）资源制作工具协助教师基于PBL来制作探究教学所需的相关任务资源。
（6）位置管理组件记录用户的位置变化信息，当用户进入到预设任务地点附近时，系统便调用GIS组件执行相应的任务。
（7）GIS组件通过调用Baidu Maps API来构建自身所需的地图服务，并处理、管理和显示相关任务的空间及属性数据。
（8）地图数据库不仅存储地图数据，而且也存储师生的探究过程数据，考虑到系统效率，在初始化任务是将基础数据加载到移动终端的本地数据库中。
2.功能模块
整个系统设计可分为服务器和客户端两个部分，而系统角色又可分为管理员、教师和学生。另考虑移动终端的特性及探究学习的需求，遵循“高内聚，低耦合”的原则，将系统进一步细分成多个模块，并用接口详细定义各模块之间的关系，通过虚接口为新模块扩充预留了接口，图 2表示该系统中学生端的功能结构。
（1）学生安全管理模块
考虑到师生比以及少年儿童活泼好动的特性，户外活动中学生的人身安全管理十分重要。借助于Baidu Maps API，很方便地实现学生轨迹实时显示、历史行走路线回放，使用地理围栏技术实现学生超出活动区域的报警提示以及路径规划等功能。通过集成Baidu Maps的定位模块，学生移动终端上每隔一定时间将其轨迹更新到服务器端，可在教师终端上实时查看学生的行走轨迹，对偏离任务活动范围内的同学及时提醒，可确保整个活动的安全。
（2）学习活动模块
根据皮亚杰的儿童智力发展论，儿童在表象思维的过程中主要运用符号象征功能和替代作用，在头脑中将事物内化。多媒体信息的好处就是能用媒体信息取代文字，从而更直观、生动并能吸引学生的注意力与兴趣。Android系统中已有集成图片、音频和视频等多媒体应用的成熟机制。设计学习活动模块时，采用基于PBL的教学设计，以游戏或题目方式，达到引导学生学习的目的。同时，学生在学习过程中或是学习结束时，按照学习要求将成果上传到服务器端个人空间。
（3）地图显示模块
在移动终端上安装应用时，即将该任务所涉及的基础地图数据和任务数据加载到移动终端的本地数据库中。学习过程中用户根据学习要求通过无线络向服务器提交业务请求，并从数据库中提取属性数据，用隐藏标签的方法将该数据传到用户界面。最后，通过Baidu Maps API向其服务器请求，将相关信息（如地图数据、学习专题数据）叠加显示在百度地图上。拥有教师权限的用户可通过图层管理功能，实现对图层的新增、修改、查询等操作。此外，该模块还能记录用户在地图上书写的笔记等信息。通过GPS定位服务也可获取终端设备当前位置的经纬度坐标，并根据学习主题为学生提供该处所需的地理图层和学习内容。譬如，通过路径导航功能可确认探究活动起始地到目的地之间的最短路径，图 3表示了某次户外探究学习规划路径，起始点为该校学生在校园门口搭乘大巴时的位置，以气泡表示的目标地点为终点。单击地图上的标志可查看该点所对应的名称、经纬度坐标等信息。 3.实验结果
为了探讨不同教学方式对于地理学习成效的影响，分析A班与B班的学习成效。以教学方式为自变量，测验后测成绩为因变量，前测成绩为共变量，进行独立样本单因子共变量分析[8]。其中，统计的前测成绩与后测成绩的平均值与标准差如表 2所示。经同质性测验后，以α=0.05为显著水准进行共变量分析，结果如表 3所示，其中包括后测成绩的组间平方和SSB、组内平方和SSW、组间自由度df、组内自由度df、组间调整均方MSB、组内调整均方MSW、以及标准F值。
由表 3得知，排除共变量（前测成绩）对因变量（后测成绩）的影响力后，自变量（教学方式）对因变量的实验处理效果显著，F值为13.402（p
