论数据库在地理科学教育中的应用

《论数据库在地理科学教育中的应用》摘要：数据库（Database）是按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库，它产生于距今六十多年前，随着信息技术和市场的发展，特别是二十世纪九十年代以后，数据管理不再仅仅是存储和管理数据，而转变成用户所需要的各种数据管理的方式。数据库有很多种类型，从最简单的存储有各种数据的表格到能够进行海量数据存储的大型数据库系统都在各个方面得到了广泛的应用。如果将其引入到中学地理科学教学中，将会对中学地理科学教学起到巨大的影响。因为具有创新精神的地理科学教育者希望利用更加容易发挥学生主体作用的教学手段来培养学生独立学习和思考的能力。在地理科学教育中应用数据库将会具有普遍性。随着当今社会知识信息激增和“减负提素”工作深入开展，使传统教育面临着巨大的挑战，教学手段及教学方法的改革已势在必行。科学技术的发展，计算机已进入教育领域，并得到迅速的发展。计算机在教育上的应用，使得教学手段、教学方法、教材观念与形式、课堂教学结构、以至教学思想与教学理论都发生了变革。教育手段现代化的有效性，是教师探索课堂教育方法、手段的方向。要在课堂教学中提高教学的效益，进行高密度、高容量的教学，多媒体的应用势在必行。而将数据库融入进多媒体教学中的地理科学教育中是十分有必要的。多媒体数据库多媒体数据库是数据库技术与多媒体技术结合的产物。多媒体数据库不是对现有的数据进行界面上的包装，而是从多媒体数据与信息本身的特性出发，考虑将其引入到数据库中之后而带来的有关问题。多媒体数据库从本质上来说，要解决三个难题。第一是信息媒体的多样化，不仅仅是数值数据和字符数据，要扩大到多媒体数据的存储、组织、使用和管理。第二要解决多媒体数据集成或表现集成，实现多媒体数据之间的交叉调用和融合，集成粒度越细，多媒体一体化表现才越强，应用的价值也才越大。第三是多媒体数据与人之间的交互性。没有交互性就没有多媒体，要改变传统数据库查询的被动性，能以多媒体方式主动表现。因为数据库是一个单位或是一个应用领域的通用数据处理系统，它存储的是属于企业和事业部门、团体和个人的有关数据的集合。数据库中的数据是从全局观点出发建立的，按一定的数据模型进行组织、描述和存储。其结构基于数据间的自然联系，从而可提供一切必要的存取路径，且数据不再针对某一应用，而是面向全组织，具有整体的结构化特征。数据库中的数据是为众多用户所共享其信息而建立的，已经摆脱了具体程序的限制和制约。不同的用户可以按各自的用法使用数据库中的数据；多个用户可以同时共享数据库中的数据资源，即不同的用户可以同时存取数据库中的同一个数据。数据共享性不仅满足了各用户对信息内容的要求，同时也满足了各用户之间信息通信的要求。大量具有时效性地理信息，在数据库系统的支持下，能及时的为广大学生所用。本文主要从数据库技术在多媒体教学中的应用现状分析入手，介绍了地理教学中应用多媒体的重要意义，结合实例阐述了将数据库技术融合进入多媒体地理教学的具体方法和操作时的注意事项。关键词：数据库、多媒体、地理科学教学1、地理教学中应用多媒体的意义1.1有利于激发学生的兴趣兴趣是最好的老师，对于许多学生来说，用多媒体来上地理课会感到新奇，无形中增加了学习的兴趣。例如：在学习《人类认识的宇宙》这部分内容时，可以在课件中播放关于宇宙知识的多媒体影像，这样学生就可以对遥不可及的宇宙有大致的了解，也能激起了对宇宙神秘的向往。1.2有利于形象直观的解决教学难点地理学是研究人类赖以生存和发展的地理环境，以及人类同地理环境关系的一门学科。对于地理学中较多抽象的、难以用语言表达的地理概念、事物、现象和规律以及运动复杂的宏观世界，用传统的教学手段很难使学生理解掌握，而借助多媒体技术的模拟手段，可以使学生较直观形象地观察认识地理现象、突破教学重点和难点。例如：在讲“月相的形成和变化”时，先以一张月相平面图展示，地、月、日三者成一直线，当月球在中间时，形成新月：当地球在中间时，则形成满月。这时就有同学提出当地球在中间时，不是把太阳光挡住了么？由于这个问题比较抽象，教师就可以通过课件演示日、地、月三者的空间运动图，学生一看就会明白，他们看上去成一条直线，但不在同一平面上。1.3扩充信息，增加教学容量计算机在此时只起到黑板的作用，但与真正的黑板相比，表现出许多优势。如：操作简便、易于修改、显示速度快、容量大，还可适当补充一些课外知识等。如在讲到《海洋环境保护》时，可补充赤潮、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象和海水入侵，介绍它们的形成原因、产生危害等，适时拓宽学生的知识面。关于领海权和专属经济区问题，可举日本花300亿日元加固冲绳岛的例子，还可以展示我国钓鱼岛的地理位置图，学生就明白日本为什么要强占我国的钓鱼岛，这样学生既掌握了知识，无形中也增强了学生要捍卫祖国领土完整的决心。[1]2、多媒体地理教学中数据库技术的应用2.1多媒体地理教学中数据库的应用实例2.1.1GoogleEarthGoogleEarth是Google在2005年发布的一款虚拟地球仪软件，分为免费版和专业版，现在也有了中文版和手机版，所以使用起来是非常方便的。它采用了3D定位技术，将本地搜索和卫星图像巧妙地结合在一起，从而形成了一个很真实并且能提供多项其他服务的地理信息搜索系统。GoogleEarth软件界面整洁，功能强大，使用起来也非常方便，对于中学生而言，是相对比较容易掌握的一款地理软件。距离是地理教学中的一个很重要的参数，在以往的教学中，距离知识的获得都是教师直接告诉学生或者学生从书本中得到，因为刺激性不强，所以学生不能很好地记忆，但在GE中，学生是可以自己“测量”的，只需要选择GE工具栏中的测量工具，就可以测量两个地点之间的直线距离或者折线距离。位置定位在传统的教学中，当我们仅仅知道地理名称，却不知道具体位置时，我们需要花费很长的时间在地图上寻找，降低了教学效率，利用GE，可以很好地解决这个问题，只要在搜索框中，输入相应的地名，点击“搜索”，便可以很迅速地定位到该位置，从而提高上课的时间利用率，也可以通过输入相应的经纬度来进行位置查找。GE中的数据利用数据库技术有效的组织，可以将相关经纬度等相关地理数据利用数据库进行统计、排序。实现数据资源共享。[2]2.1.1网络教学网络教学是近几年提出的新概念，网络化教育的核心之一就是数据库建设。因为网络化教育所占有的信息量非常大，如果没有大量的文字、声音、图画、视频等数字化教学资源（软件），即使各种硬件设施再完备，要实现网络化教育也只能是一种空话。网络教学中所有这些文字、声音、图画、视频等数字化资源必然要使用多媒体数据库来存储、管理，这种数据库不但信息量非常大，而且要求很高的管理、应用性能。因此，数据库建设是实现网络化教育的核心工作。目前网络教学广泛使用的数据库呈现方法有两种：种是网页呈现模式，使用诸如HTML、ASP、PSP、CFM等技术，最常见的是川在网站的注册、登录等功能上：另一种是窗口模式，即用Windows的界面呈现数据，如1CQ、OICQ、超星阅读器等。在多媒体数据库网络教学应用中，数据查询是最经常的工作。但查询的需求是多种多样的，而且经常需要一种模糊的而不是很精确的查询结果，为了解决这个问题，也为了提高多媒体数据库的效率，产生了模糊数据库概念。模糊数据库广泛应用于计算机技术的各个领域，如学生操行等第的评定、声音识别系统等。[4]2.2多媒体地理教学中数据库的应用意义2.2.1对于教师的意义案例教学是教师专业发展的新途径，而案例教学区别于其他教学方式的一个本质特征就是案例的运用，因此面向信息化的教师专业发展的课题离不开有关案例的研究。为了使地理教师及研究者能够更好的利用案例来支持反思，需要建立教学案例库及其管理系统来组织和管理各种多媒体形式的案例。多媒体数据库技术的发展使得建立新型的案例库及其管理系统成为可能。实现多媒体数据库系统有着广泛的思路，基于数据库应用管理系统结构日趋成熟，这为将多媒体数据库引入到教学案例管理领域提供了技术上的可能性。从本质上看，教学案例是带有教育意义的多媒体对象，具有多层次的结构，既有文本形式的属性描述，又有多媒体形式（如文档、视频等）的过程描述，对于教学案例的组织和管理即是对多媒体对象的组织和管理，需要引入多媒体数据管理的思想和方法。多媒体数据库技术是融入了数据库技术、多媒体技术、网络技术和人工智能技术的先进多媒体管理技术。文本的研究即是利用多媒体数据库的设计思想来管理多媒体案例，从一个新的思路来设计和实现教学案例管理系统[3]2.2.2对于学生的意义在地理教材中，常会看到有关地理数据分散于各章节，区域地理尤为显著。以亚洲分区为例，亚洲分为东亚、南亚、中亚、东南亚、西亚，学习亚洲概况时会涉及到总面积、总人口以及分布情况，在部门地理内容中同样会有类似问题。学生在学习过程中，分散的数据易混淆不易记住。当你提及亚洲某国家概况时，似曾看过但又想不起来。如果教师忽略这些数据，不利于培养提高学生的地理能力。将各章节中的数据利用数据库技术有效的组织，从整体角度分析这一地区人口、面积的状况，将各地区人口、面积与总人口、总面积进行对比，也可将这些数据进行统计、排序。同时也可通过查询方式新建符合条件的表，方便快捷得到我们想要的信息。结合地理数据灵活运用数据库功能，进一步将数据分析转换成图表的形式，清晰展现在学生面前。可以布置学生自己动手来做，通过这一系列的实践培养学生分析能力，探究能力以及培养学生主动性，为今后学习计算机培养兴趣。[1]3、数据库技术在多媒体教学中的应用现状分析随着多媒体技术的发展，计算机应用领域中的多媒体信息也越来越多，不但信息量日益增大，而且多媒体形式也日益丰富。随着多媒体数据逐渐进入数据库，以往数据库中以文本、数值为主的数据类型，演变成了多媒体的信息数据。但是数据库技术与多媒体的相结合也存在着一定的局限性。比如多媒体信息的数据量很大，影响了数据库的组织和存储方法。多媒体的多媒体数据种类较多而且随时可能扩充，要求数据库管理系统应易于扩充，并保证用户操作多媒体的方式不变。多媒体要求图文和声音并茂，因此要改变数据库的接口和数据库的操作形式特别是查询方法不能用字符查询，应是语义查询，然而不同多媒体很难用统一的语义描述，所以实行起来不切实际。[1]4、多媒体地理教学中应用数据库技术的注意事项4.1数据源及时更新，充分利用网络资源互联网时代的今天，我们应充分利用网络资源共享，及时更改数据库中的资料。教材中的数据跟不上当前需要，这就要求我们不断从媒体中获取大量信息资源，更新和充实数据源。4.2合理应用数据库，选准主题一般而言，中学地理教材中有许多内容可以用数据库来体现，但是对那些用常规教学手段就能达到教学目的的内容，就完全没有必要使用计算机辅助教学，更没有必要再去制作数据库表。如高中地理下册人文地理部分，教学难点少，教师的主要任务就是帮助学生理清知识结构，以利于学生记忆、理解、掌握和应用，所以这部分内容的教学基本没有必要采用计算机辅助教学。因此，利用数据库技术应针对教学大纲的要求，特别是针对教科书和教师难以表达的重点和难点。在选择制数据表时，要考虑是否有共性、是否在数据库功能范围内的，利用数据库后会得到潜在信息。4.3人机交互，充分利用数据库和多媒体技术学生对教学的参与意识，对学习的主体意识是教学成功的关键，因此，在课件设计和制作时，应使课件具有较强的人机交互功能，通过人机交流，培养学生识记和再认地理知识的能力，让学生在积极轻松的课堂学习环境中，掌握教学内容。如在中国行政区的多媒体教学中，屏幕显示出空白的中国行政区图，图旁无序地列出34个省级行政单位的名称，让学生用鼠标把各个省级行政单位的名称拖放到正确位置，如放错位置，文字自动返回原位。如果我们利用数据库技术制作一张行政区划表，内容包括人口、面积、经济现状。通过计算可以得出各省人口密度、经济增长率，从而分析各省之间的差别。因此就可以在学习中用政区的同时，也能掌握多个政区的基本数据。在地理教学中我们应充分利用现有技术，制作出更符合地理教学的多媒体课件。[1]5、多媒体数据库在地理科学