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进入新世纪以来，“数字地球”计划作为我国电子信息产业发展的关键突破和重要抓手的低位愈加凸显，其与我国的“国民经济信息化”以及“国家信息化”的发展战略相辅相成，共同构成我国实现社会经济，特别是生态环境可持续发展的雄厚技术支撑。在此背景下，“信息技术与地理课程整合”已成为我国高中地理教学改革的新视点，它对高中地理的教育观念和目标、教学内容与形式都产生了十分重大的影响。《普通高中地理课程标准》就明确指出，“强调信息技术在地理学习中的应用，应充分考虑信息技术对地理教学的影响，营造有利于学生形成地理信息意识和能力的教学环境”。然而就目前我国国内高中自然地理教学软件的研发和应用情况来看，多以多媒体技术、GIS二次开发技术为基础的软件并不能满足对地球多尺度、多源、多模式的空间信息以及海量的空间数据进行人性化处理的要求，而国外的地理三维教学软件的研究设计多具有极强的商业性质，突出专业性和互动操作性，并不适合在高中地理教学课堂中运用。因此结合地理课程标准和教学设计进行三维教学软件的开发，意义明显。本文的篇章结构主要包括以下五个方面：第1章绪论。本章主要对三维地理教学软件的研究背景及意义、研究内容及目标、以及国外研究综述进行了介绍。第2章关键技术和理论。本章节中主要对三维地理教学软件开发所运用到的几项关键理论和技术进行了介绍和分析，包括对自主学习理论、建构主义学习理论、整合点理论及虚拟现实技术的内容。第3章高中自然地理学习模式及整合点研究。本章节以高中自然地理教学重难点为基础，对8所攻击56个教学样本为对象对一线教师使用地理教学软件的实况以及地理教学中信息化的需求进行了调查研究，并分析了近年来高考地理学科命题趋势及考察重点。另外本章还分析了自然地理三维教学模式探究及不同教学模式的整合点。第4章高中自然地理虚拟学习平台研究。本章节对三维教学软件的总体设计和功能模块进行了建构和介绍，其中总体设计包括设计原则、总体结构、应用流程几个方面的内容。第5章应用案例与成效分析。本章节以教学实验和对比分析的方法对两所高中共计14个教学样本进行了实验研究，结果显示出了三维教学软件在自然地理教学过程中的较大效用。研究结果表明三维地理教学软件对于学生知识体系建构、地理空间意识培养以及知识的迁移能力提升有着明显的成效。