Google Earth与信息技术教学论文

Google Earth与信息技术教学论文

一、Google Earth图片存取技术与递归算法

图片存取技术对Google Earth而言十分的关键,但它并不是什么深不可测的技术,高中信息技术完全可以轻松破解它。而它的算法思想对学生解决现实生活中各类问题有极好的启发。GoogleEarth是利用卫星和航拍将全球的景象悉数拍下,存入Google Earth的图片服务器中。图片数量浩如烟海,超过百亿个Web页面,它是如何存取这些图片的?在一张世界地图上,要准确定位到某栋房屋的位置,例如翠园中学综合楼。显然是无法一步解决的。但如果把地图分为四个方格,找出翠园中学在哪个格子内,高中生能轻易就做到这一点,他们已经具备了做出这个判断的地理知识。一旦确认了四个方格之一,虽然依然无法准确定位,但离解决问题已近了一步,现在只需在一张1/4的世界地图上找目标了。在已确认的方格内如法炮制,我们就能一步一步地接近答案。在图片清晰度有保障的情况下,最终就能找到翠园中学综合楼。

Google Earth的确就是这样做的。在其图片存取算法中,将每幅图分为四个格子,分别用t,q,r,s来表示。在Google Earth的服务器中,最顶端的是一幅世界地图,要找到某栋建筑的地图,是一级一级地逐步往下进行的。每确认一个级别的格子,就记下其标号。依次下去,记录下来的标号就是图片的编码。GoogleMaps与GoogleEarth中的每个级别的每一幅图片都有一个URL,图2就是GoogleEarth中的翠园中学综合楼的地图。URL中的变量v=3代表卫星图的投影算法采用Mercatorprojection算法。变量t=trstrtttstqrqqsssrq,这个就是这张图片的编码了。t为顶层,从t开始,然后依次递推下去。

可以看出,Google Earth的图片存取技术,其算法的核心其实就是一个标准的递归算法。解释了这个算法是如何逐步从世界地图递归到翠园中学地图的。通过了18次递归,就从整个的世界地图递归到了翠园中学图了。我们可以直接从GoogleEarth数据库中调用翠园中学图。了,Google Earth图片存取操作,是一种类似于“Q树”的算法。下面的网址是一个工具,在这个工具中输入你的经纬度,它将自动递归每一幅图像。你可以一步步看看GoogleMaps是怎么找到你的位置的。高中信息技术“算法与程序设计”模块的中,递归算法是其中重要内容之一。这是一种直接或间接调用自身的算法,每调用一次问题就简化一点,直到最后解决问题。在计算机编写程序中,递归算法对解决一大类问题时十分有效,它往往使算法的描述简洁而且易于理解。对于某些较复杂的问题,当其他算法束手无策时,递归算法却常常能出奇制胜。

二、计算思维与GoogleEarth图片存取技术

Google Earth图片存取技术,也是计算思维的一个典型的例子。2006年周以真提出“计算思维”,其定义是“用计算机科学的基本理念,去解决问题、设计系统和理解人类的行为。”就是像计算机科学家那样去思维。它引导人们去思考“什么是可计算的,怎样去计算。”引导人们把复杂问题简约为多个可以处理的模型,自动执行,其核心要素是“抽象和自动化”。“计算思维”是“计算机科学”核心原理和方法的一个提炼。计算机科学的重要性不言而喻。在我国的高校里,“计算思维”已经成为计算机科学教育新的热点,以“计算思维”为核心的计算机教学正在成为学科教育的主流。在国外,2008年美国计算机协会(ACM)在CS2001中期审查报告中,明确要求大学将“计算思维”与《计算机导论》课程绑定在一起。美国计算机科学教师协会2011年了美国中小学“K-12计算机科学标准”,“计算思维”作为核心概念贯穿其中。2012年,英国的中小学计算机工作组了一个“计算机科学:中小学课程”的课程框架,明确指出“计算思维”是学生应掌握的关键过程。但在我国的中小学的课程里,极少涉及“计算思维”的内容,这也引起了许多关注。甚至有人呼吁,应该将培养学生“计算思维”的能力,作为高中信息技术学科的总目标。Google Earth图片存取技术中,计算思维的两个核心要素,抽象和自动处理,得到了充分的体现。图片被抽象为符号编码,在输入这些编码后,就能自动搜寻到相应位置,调用出对应的图片。Google Earth图片存取技术在教学中的运用,无疑对学生认识和理解计算思维的概念很有益处。

三、结语

因为高考压力,高中信息技术课被边缘化,这已是不争的事实。在课堂上学生不干偏活已属不易,愿花精力钻研课程内容的更是寥寥无几。但Google Earth的引入却有了意想不到的效果。在我们的尝试中,课堂初期只是简单设置任务:寻找自家房屋,给出递归编码。却见学生们兴致高涨,课堂气氛活跃,一扫往日信息技术课堂上的沉闷。他们大多很快进入角色,谁都想从空中鸟瞰一下自家的阳台。玩乐之中,学生们在感受算法思想,这正是我们希望看到的场景。后续的学习中,解决汉诺塔、斐波拉契数列等问题,概念上已经毫无障碍。更重要的是,这让学生们认识到,即使是最新的科技产品,中学的知识也仍然可以派上用场,这无疑会激发他们学习信息技术课程的热情。当今的大环境下,高中信息技术教学其实步履艰难,夹缝里求生存。要想吸引学生更多的关注,在众学科中占有一席之地并不容易,光凭一腔热情,显然是不够的。需要信息技术教师多些科学精神,开动脑筋,寻找一些突破口。在教学实例选用上多费些功夫,或许是途经之一。我们的教学实践表明,将Google Earth作为教学实例引入信息技术算法与程序设计教学模块中,的确有不错的效果,同时对学生计算思维能力的培养很有帮助。

作者:龚明 单位:深圳市翠园中学