挖掘地理教材資源培養(yǎng)學生的地理空間思維能力

余華明　侯滿福

【摘要】本文以湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊為例，利用地理空間思維能力結構模型對教材探究活動欄目中的問題進行編碼評估和特征分析，論述培養(yǎng)學生地理空間思維的教學建議：充分挖掘空間要素信息，將動態(tài)與靜態(tài)空間要素相結合并建立要素間的聯(lián)系；圖文與實物模型工具相結合制作簡易教具，加強直觀演示；把握學生思維能力培養(yǎng)的層次定位與銜接要求，進階式培養(yǎng)學生地理空間思維能力，以針對性地深挖教材資源，培養(yǎng)學生的地理學科核心素養(yǎng)。

【關鍵詞】地理空間思維 地理教材 活動欄目 問題評估

【中圖分類號】G63 【文獻標識碼】A

【文章編號】0450-9889（2023）17-0079-05

地理空間思維是指運用空間概念和呈現(xiàn)空間關系的工具對空間事物進行分析、判斷和推理的思維過程。地理空間思維能力是高中地理學科最重要的思維能力之一，主要包括地理空間定位、計算、轉換、結構、建構、類比、疊合和關聯(lián)能力等八大類型。教師將地理空間思維能力內(nèi)化于學生的基本能力培養(yǎng)中，通過相關地理空間問題的解答表現(xiàn)和測評，可以加強學生地理空間思維能力的培養(yǎng)，這是落實新課標和地理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的基本要求。

教材是增長知識與培養(yǎng)能力的載體，學生要充分了解教材內(nèi)容特點。美國地理教育學者Injeong Jo（因瓊·喬）和Sarah Witham Bednarz（莎拉·貝德納茲）建立以空間概念、表征工具及推理過程等三個基本維度的地理空間能力結構模型，用來評估地理教材中的空間思維問題。不少學者在此基礎上不斷改進和建立新的模型，如房曉飛認為，用空間概念分析地理教材中的題目或高考試題時，雖然過程具體但內(nèi)容不夠全面，空間概念多而雜，因此提出用地理空間要素代替空間概念這一維度，因為空間要素更簡潔而全面，用空間要素代替空間概念維度可以簡化模型。此外，SOLO認知分類理論作為一種可觀察的學習評價方法，特別是對學生回答問題時進行表現(xiàn)性評價，在評估學生的認知水平過程中得到廣泛應用。教師將SOLO認知分類理論與分析模型相結合，可以有效地評估學生的思維能力和認知能力。

湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊中探究活動欄目的內(nèi)容豐富多樣，教師運用教材中涉及的地理空間思維問題進行問題式教學，能夠有效培養(yǎng)學生的地理空間思維能力。依據(jù)《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》，教師在對“地理特征與差異”“地理過程與變化”內(nèi)容進行考查時，應突出培養(yǎng)學生的地理空間格局能力，地理空間動態(tài)過程的觀察、概括、歸納與趨勢預測能力，以及地理空間定位、空間推理能力等。本文以湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊為例，利用地理空間思維模型對教材探究活動欄目中的“問題”進行評估，挖掘教材探究活動欄目反映的地理空間思維特征和水平，并在此基礎上提出相應的教學建議。

一、地理空間思維能力結構模型解讀與構建

地理空間要素主要包括空間形狀、空間大小、空間方位、空間距離等，筆者在房曉飛的地理空間思維模型基礎上，用SOLO認知分類評價過程代替空間感知、空間分析、空間應用維度的思維過程，構建地理空間思維能力結構模型（如下頁圖1所示）。由于前結構層次水平不涉及空間思維，因此筆者沒有把其作為思維認知過程的二級維度，而是對其模型進行解讀（如下頁表1所示），即將各個維度內(nèi)容設置在一個2×2×4的立體空間模型中，將地理空間要素、輔助地理空間思維、思維認知過程的工具三大主維度分別作為地理空間思維能力立體模型的坐標軸，各個次維度按照有序性分設在相應的坐標軸上，最后呈現(xiàn)為16個思維模塊，每個模塊代表一定的地理空間思維能力級別，模塊對應的數(shù)字越高其代表地理空間思維能力的級別越高，如模塊1表示“未使用任何輔助工具，對某個單一的空間要素，進行單點型認知思維”，是最簡單級別；而模塊16代表“使用合適的輔助工具，基于多個空間要素，進行拓展型認知思維”，是最高級別。僅涉及形狀、大小、距離、方位等要素中某一個要素的問題歸為單一空間要素類；涉及兩個及兩個以上要素問題的歸為復合空間要素類。不需要使用地圖、示意圖、表格、圖片等空間表征工具來回答的問題的，歸為未使用工具類；反之，則是使用工具類。單點型思維認知過程類的問題只涉及一個方面，比如識別、背誦、回憶等簡單思維，提問動詞常為判斷、說出、指出、找到等；多點型的問題涉及多個方面，如描述、舉例、選擇等；關聯(lián)型類問題則要從整體上把握，如分析、論證、比較、理解、闡述、說明等；拓展型類問題是將所學的地理知識運用到新的領域，學生要利用相應的地理知識與案例對學習過的地理情境進行分析，如創(chuàng)造、預測、假設、應用等。

二、教材探究與活動欄目中問題的選取與編碼

筆者運用統(tǒng)計分析法對湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊中探究與活動欄目中的問題進行編碼統(tǒng)計，篩選出涉及地理空間思維能力的問題，按照一定流程進行編排（如圖2所示）。值得注意的是，這里的“問題”是指教材中的相關題目，且這些題目并不一定帶有問號，筆者在選取教材中的問題時，嚴格按照上述模型進行編排評估，只要涉及地理空間要素中的某個方面都歸為地理空間思維問題。

首先，有些問題雖然沒有提及地理空間要素，但隱含了其中的某些要素，比如遷移、分布、密度、邊界、區(qū)域、擴展、布局、演變、環(huán)流、集聚和分散、空間結構等。例如，“分析航空配套企業(yè)在天津大型客機總裝廠周邊集聚的原因”“從圖中你還可以獲取哪些有關河流演變的信息”，這類問題應歸屬于地理空間思維問題；不涉及空間思維要素的問題有“科學家為什么要研究化石？”，這屬于非地理空間思維問題。

其次，如果問題提供了地圖（專題地圖、遙感影像圖等）、示意圖、景觀圖、圖表等，說明學生在解決這個問題的過程中已經(jīng)使用了輔助地理空間思維的工具，如果僅使用文字材料則歸為未使用工具，如“上述材料中的哪些人口流動行為屬于人口遷移？”等，此類問題不涉及使用工具。

最后，對涉及地理空間思維的問題進行空間認知過程分析。對涉及兩種思維認知層次的問題，歸為更高層次的一類，如“讀圖，描述灌叢沙丘分布區(qū)域的環(huán)境特點，并分析其為何多出現(xiàn)在綠洲邊緣”，題中的描述部分屬于多點型層次，而分析部分屬于關聯(lián)型層次，統(tǒng)一歸為關聯(lián)型層次。

三、結果與分析

（一）教材中問題數(shù)量的統(tǒng)計

湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊中的探究和活動欄目一共有367個問題，其中，涉及地理空間思維的問題有130個，占35.43%（如表2所示）。必修第一冊教材中的問題總數(shù)比必修第二冊少，涉及地理空間思維的問題數(shù)也少，其中，必修第一冊教材中，涉及地理空間思維的問題數(shù)占問題總數(shù)的35.30%；必修第二冊教材中，涉及地理空間思維的問題數(shù)占問題總數(shù)的35.52%。

（二）地理空間要素維度

湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊大部分地理空間思維問題只涉及單一空間要素。地理空間思維問題涉及的主要空間要素是“方位”，其次是“大小”，“形狀”相對較少。必修第一冊教材突出了“距離”這個空間要素，其問題數(shù)量是必修第二冊教材的5倍，與“大小”要素相當（如圖3所示）。這與必修第一冊教材中涉及較多自然地理事物隨空間距離的演變規(guī)律有關，如植被隨緯度、海陸、海拔變化而變化的規(guī)律，海水的溫度、鹽度、密度隨緯度和深度變化而變化的規(guī)律等。從復合地理空間要素看，必修第一冊教材以“方位+距離”為主，而必修第二冊教材以“大小+方位”為主。

（三）輔助地理空間思維的工具維度

湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊大部分地理空間思維問題都要用輔助工具來回答，特別是必修第一冊，占比在80.00%以上。但二者使用的輔助工具類型明顯不同，其中，必修第一冊教材以景觀圖和示意圖為主要輔助工具，兩者合計占65.91%，地圖相對較少，只占6.81%；而必修第二冊教材以地圖為主，占比69.09%（如圖4所示）。此外，約有10.00%的“問題”需運用到兩種及以上的輔助工具，如“地圖+示意圖”“地圖+景觀圖”或“景觀圖+圖表”等。由此可見，絕大多數(shù)自然地理和人文地理的空間思維問題都需要使用輔助工具來解決，且自然地理更側重使用景觀圖和示意圖，而人文地理則更側重地圖，包括各種專題地圖。

（四）空間思維認知過程維度

湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊有超過一半的地理空間思維問題屬于關聯(lián)型認知過程，單點型和拓展型的問題占比分別約為15.00%，多點型的問題最少（如圖5所示）。這說明兩本教材中的問題大部分需要在“判斷和描述”基礎上進一步“分析和解釋”，學生應具備中等認知水平，體現(xiàn)學生創(chuàng)造、預測、假設、應用等高階思維的拓展型地理空間思維問題比例相對較少。由此可知，學生要解決大多數(shù)地理空間思維問題，需要具備關聯(lián)結構型的認知水平。

四、結論與教學建議

（一）充分挖掘空間要素信息，動態(tài)與靜態(tài)空間結合建立要素間的聯(lián)系

深入挖掘地理空間要素信息，有利于培養(yǎng)學生的觀察能力。地理空間要素信息可能隱藏在題干中，也可能是題干之外的圖片，即輔助地理空間思維的工具。例如，針對“黃土顆粒為什么會呈現(xiàn)出這種規(guī)律性的變化？”這一問題，雖然題干沒有直接涉及地理空間思維的關鍵空間要素，但我們結合題中的黃土高原地區(qū)黃土顆粒由西北向東南粗細變化空間分布圖可以看出，這道題考查學生對地理事物隨距離的變化而變化規(guī)律的了解，因此，學生要特別關注必修第一冊教材“自然地理”部分的“距離”空間要素。

教師在日常教學中滲透空間方位、空間大小、空間形狀、空間距離等空間特性的要素信息，既可以讓學生留下深刻的印象，又可以在探究活動中結合相關題目訓練學生的地理空間形象思維。有學者認為，形象思維是地理學科思維的基礎，而以空間定位為核心的地理空間思維是地理學科基本思維之一。筆者統(tǒng)計了教材探究活動欄目中的問題，從中發(fā)現(xiàn)“方位”這個基本空間要素出現(xiàn)的頻率最多，可見，空間定位思維是最基本的地理空間思維。教師結合學生對空間方位的敏感性形成心理地圖，有效考查學生的地理空間思維能力，訓練學生快速定位地理事物的能力，培養(yǎng)了學生的區(qū)域認知素養(yǎng)。研究結果表明，教材中大多數(shù)地理空間思維問題只涉及某一個空間要素，學生抓住了關鍵的空間要素信息，就可以根據(jù)要素特點找到解決相關問題的方法，而對涉及多個空間要素的問題，則需要將要素間建立聯(lián)系，并綜合空間要素。如動態(tài)與靜態(tài)空間要素相結合，動態(tài)的空間概念有遷移、流動、擴展、環(huán)流、演變、集聚和分散等，而空間大小、形狀、方位是靜態(tài)的空間要素概念，充分體現(xiàn)地理空間的流動性和動態(tài)性特征，在人文地理學習中尤其突出?？梢?，將動態(tài)和靜態(tài)的空間要素相結合，有助于培養(yǎng)學生的地理空間思維能力。

（二）圖文與實物模型相結合，制作簡易教具加強直觀演示

湘教版高中地理新教材圖文并茂，我們從教材中大量地理事物的空間分布地圖可以看出，地理空間思維貫穿整個高中地理教學中，其中大量的景觀圖和示意圖是學生解決必修第一冊教材自然地理空間思維問題的主要輔助工具，而必修第二冊教材則以地圖為主。教師要充分利用探究活動欄目中的輔助工具培養(yǎng)學生的地理空間思維，在具體實施過程中可以從以下三個方面入手。第一，指導學生將地理事物與其空間位置和分布聯(lián)系起來，將地理現(xiàn)象聯(lián)系地圖進行思考，以便形成正確的空間概念。第二，根據(jù)教學目標，選用反映地域性、空間性的自然地理景觀圖和人文地理景觀圖，引導學生挖掘景觀圖蘊含的地理空間信息。如教師在年級或班級定期舉辦地理攝影大賽，讓學生欣賞地理空間自然美，思考景觀形成的地理過程，并讓學生根據(jù)景觀圖寫出一道與地理有關的題目。另外，由于必修第二冊教材中的人文地理景觀圖比例較小，教師可以引導學生多關注人文地理景觀。第三，要指導學生制作簡易模型工具，在制作過程中發(fā)現(xiàn)地理的空間美，培養(yǎng)學生動手制作地理模型的能力。教材探究活動欄目中的“問題”很少涉及使用實物模型工具，對此，教師要指導學生制作和利用地理實物模型，以培養(yǎng)學生的空間思維能力。

（三）把握學生思維能力培養(yǎng)的層次定位與銜接要求，進階性培養(yǎng)學生的地理空間思維能力

湘教版教材高中地理必修第一冊、第二冊探究活動欄目中有關地理空間思維的培養(yǎng)主要以關聯(lián)結構型思維問題為主，并且由單點型或多點型向關聯(lián)型拓展，許多關聯(lián)型空間思維問題需要在單點結構或者多點結構認知水平的基礎上進一步作答，也就是說，學生在回答相關的地理空間思維問題時其思維呈進階狀態(tài)。大多數(shù)地理空間思維問題屬于中等層次水平，但也有少部分高層次拓展型的空間思維問題，這與高一新生的認知水平相適應，可以滿足學生的思維發(fā)展需要，為學生學習選擇性必修課程打下基礎。為了把握學生思維能力培養(yǎng)的層次定位與銜接要求，教師要進階性培養(yǎng)學生的地理空間思維能力。單點型和多點型空間思維問題對學生的思維水平要求較低，教師可以訓練學生識別、背誦、回憶、描述、選擇、判斷等簡單思維，如加強識記地圖、地理概念，描述空間變化，對比空間差異的訓練，以提高其空間敏感性。關聯(lián)結構型空間思維問題在教材中所占比例最大，常以分析、論證、闡述等行為問題出現(xiàn)，學生要找出該空間事物的地理要素，分析各個要素的影響因素，并建立各個要素間的地理聯(lián)系。拓展型空間思維問題注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)造性思維，教師要引導學生對同一地理事物不同方面及不同地理事物進行類比，培養(yǎng)學生的發(fā)散思維和類比思維。

本文對湘教版教材高一地理必修第一冊、第二冊探究與活動欄目中的問題進行編排評估和特征分析，培養(yǎng)學生的地理空間思維能力。在今后的研究中，我們還可以結合選擇性必修課程和選修課程進行縱向、橫向比較，充分挖掘教材資源，制訂和實施有針對性的教學設計，培養(yǎng)學生地理空間思維能力，從而切實提升學生的地理學科核心素養(yǎng)。

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作者簡介：余華明（1997— ），廣西容縣人，在讀研究生，主要研究方向為中學地理教學；侯滿福（1976— ），廣西桂林人，博士，副教授，碩士研究生導師，主要研究方向為植物生態(tài)、植物地理和地理教學。

（責編 楊 春）