具身認(rèn)知理論視域下GoogleEarth賦能 高中地理教學(xué)實(shí)踐探索

【中圖分類號(hào)】G623.45 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1002-3275（2025）08-34-04

一、研究背景

具身認(rèn)知理論是地理教育領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。該理論強(qiáng)調(diào)認(rèn)知過程與身體經(jīng)驗(yàn)、環(huán)境互動(dòng)的緊密聯(lián)系，認(rèn)為認(rèn)知是身體、大腦和環(huán)境協(xié)同作用的結(jié)果。[1]在真實(shí)情境中，具身活動(dòng)能夠促進(jìn)認(rèn)知主體與環(huán)境之間的有機(jī)性、創(chuàng)造性、生成性交互。[2]Lakoffamp;Johnson的具身隱喻理論進(jìn)一步指出，思維和語言深深植根于身體經(jīng)驗(yàn)，通過隱喻的方式將具體經(jīng)驗(yàn)映射到抽象概念上。[3]這一理論為教育技術(shù)領(lǐng)域提供了新的視角，特別是在強(qiáng)調(diào)“實(shí)踐性”特征的地理學(xué)科中，具身認(rèn)知理論的應(yīng)用尤為重要。

當(dāng)前，地理信息技術(shù)如GIS（地理信息系統(tǒng)）、VR（虛擬現(xiàn)實(shí)）等已廣泛應(yīng)用于地理教學(xué)，旨在增強(qiáng)學(xué)生的空間認(rèn)知能力和實(shí)踐操作能力?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱課程標(biāo)準(zhǔn)）明確指出，要在自然、社會(huì)等真實(shí)情境中開展豐富多樣的地理實(shí)踐活動(dòng)；充分利用地理信息技術(shù)，營造直觀、實(shí)時(shí)、生動(dòng)的地理教學(xué)環(huán)境。然而，由于野外觀察成本高、安全隱患大、學(xué)生參與度低等問題[4]，地理教學(xué)中學(xué)生實(shí)踐力的培養(yǎng)容易流于形式。

基于上述背景，本文旨在探討如何通過將具身認(rèn)知理論與GoogleEarth融合，有效解決傳統(tǒng)地理教學(xué)中實(shí)踐力培養(yǎng)形式化的痛點(diǎn)。GoogleEarth作為一款強(qiáng)大的地理信息工具，具有直觀、互動(dòng)、沉浸感強(qiáng)的特點(diǎn)，與具身認(rèn)知理論高度契合。[5]本文通過深入分析兩者融合的可行性和有效性，構(gòu)建相應(yīng)的地理教學(xué)模式，以提升學(xué)生的實(shí)踐力、空間認(rèn)知能力、學(xué)習(xí)興趣，為地理教育的創(chuàng)新發(fā)展提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

二、適切性分析

（一）理論適切性

具身認(rèn)知理論與GoogleEarth的功能之間存在顯著的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這種對(duì)應(yīng)關(guān)系為地理教學(xué)提供了新的可能性，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。

1.3D模擬：實(shí)現(xiàn)身體嵌入環(huán)境，增強(qiáng)空間感知能力

在地理教學(xué)中，空間感知能力的培養(yǎng)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的教學(xué)方式往往難以讓學(xué)生真正感受到身臨其境的地理環(huán)境。而通過GoogleEarth的3D模擬，學(xué)生可以以第一人稱視角深入探索虛擬的地理環(huán)境。這種模擬體驗(yàn)仿佛將學(xué)生的身體嵌入真實(shí)的地理空間中，使其能夠直觀地感受到地形的高低起伏、建筑的立體結(jié)構(gòu)、景觀的遠(yuǎn)近變化，有助于增強(qiáng)學(xué)生的空間感知能力。

2.動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)層：環(huán)境反饋認(rèn)知，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交互

GoogleEarth的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)層能夠?qū)崟r(shí)展示各種地理信息，如天氣變化、人口流動(dòng)、自然災(zāi)害等。這些動(dòng)態(tài)信息為學(xué)生提供了一個(gè)實(shí)時(shí)變化的地理環(huán)境，使他們能夠直觀地觀察到地理現(xiàn)象的演變過程。這種環(huán)境反饋認(rèn)知機(jī)制讓學(xué)生不再局限于靜態(tài)的地理知識(shí)，而是能夠深人理解地理環(huán)境的動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性。通過動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)層，學(xué)生可以與虛擬地理環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，自由選擇查看不同時(shí)間點(diǎn)的地理信息，對(duì)比分析地理現(xiàn)象的變化趨勢(shì)。此外，還可以通過調(diào)整參數(shù)、模擬情景等方式，探索地理現(xiàn)象背后的原因和規(guī)律。這種實(shí)時(shí)交互功能極大地激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望，使其更加主動(dòng)地參與地理學(xué)習(xí)。

（二）實(shí)踐適切性

在地理教學(xué)中，實(shí)地考察與虛擬實(shí)踐是兩種重要的教學(xué)方式。實(shí)地考察具有真實(shí)、直觀的特點(diǎn)，一直被視為培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐能力的重要途徑。然而，隨著科技的發(fā)展，基于GoogleEarth的虛擬實(shí)踐逐漸嶄露頭角，為地理教學(xué)提供了新的可能性。為了更清晰地展示這兩種教學(xué)方式，通過直觀的表格呈現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析，具體見表1。

通過上述對(duì)比，可以看出實(shí)地考察與虛擬實(shí)踐各自具有優(yōu)勢(shì)和局限性。與實(shí)地考察相比，虛擬實(shí)踐在成本、安全性、可重復(fù)性等方面表現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，同時(shí)在一定程度上保留了實(shí)地考察的沉浸感和互動(dòng)性。這表明，基于GoogleEarth的虛擬實(shí)踐在地理教學(xué)中具有較高的實(shí)踐適切性。

三、基于具身認(rèn)知理論的GoogleEarth教學(xué)路徑

基于理論與實(shí)踐的適切性分析，本文以湘教版高中地理教材必修一第一冊(cè)第二章第三節(jié)的冰川侵蝕地貌內(nèi)容為例，構(gòu)建一套科學(xué)有效的基于具身認(rèn)知理論的GoogleEarth輔助地理教學(xué)路徑。依據(jù)具身認(rèn)知理論，認(rèn)知具有情境性、涉身性、交互性、生成性特點(diǎn)[6，可從創(chuàng)設(shè)具身情境、鼓勵(lì)親身參與、組織互動(dòng)交流、引導(dǎo)自主生成四個(gè)方面入手，構(gòu)建教學(xué)路徑（見圖1），助力學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。[7]

四、教學(xué)過程

為確保上述教學(xué)路徑的有效落地與實(shí)施，本文進(jìn)一步細(xì)化教學(xué)過程。這一過程不僅是對(duì)上述教學(xué)路徑的細(xì)化和落實(shí)，而且是確保學(xué)生能夠在情境中體驗(yàn)、在參與中學(xué)習(xí)、在互動(dòng)中深化、在生成中提升的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，旨在為學(xué)生提供一個(gè)沉浸式、互動(dòng)式、探究式的學(xué)習(xí)環(huán)境，從而有效促進(jìn)其地理核心素養(yǎng)的提升。

（一）創(chuàng)設(shè)情境，導(dǎo)入新課

教師依托沉浸式云端科考情境，借助GoogleEarth平臺(tái)構(gòu)建虛擬冰川科考場(chǎng)景，添加真實(shí)音效。學(xué)生通過第一視角漫游模式，沿預(yù)設(shè)的科考路線進(jìn)行全景觀察，感受冰川環(huán)境。借助具身認(rèn)知理論，通過視覺和聽覺的全方位刺激，讓學(xué)生身臨其境地感受冰川環(huán)境，幫助學(xué)生建立對(duì)冰川地貌的初步認(rèn)知，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究欲望。

（二）眼觀其變，洞察秋毫

在云端科考情境中，學(xué)生通過虛擬漫游獲得宏觀環(huán)境的感知。為進(jìn)一步探究現(xiàn)象的成因，可設(shè)置運(yùn)用GoogleEarth的3D模擬功能，從不同角度觀察冰川侵蝕形成的地貌的形態(tài)特征，引導(dǎo)學(xué)生從整體環(huán)境感知轉(zhuǎn)向微觀機(jī)制剖析。學(xué)生可在操作界面縮放、旋轉(zhuǎn)畫面，從不同方向觀察地貌并進(jìn)行記錄。教師適時(shí)引入真實(shí)案例對(duì)比驗(yàn)證，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)規(guī)律。活動(dòng)以動(dòng)手探索激發(fā)學(xué)生興趣，用虛擬實(shí)景直觀呈現(xiàn)抽象概念。學(xué)生通過操作，將教材插圖中的平面地貌轉(zhuǎn)化為立體空間認(rèn)知。通過“眼觀手動(dòng)、虛實(shí)結(jié)合”的體驗(yàn)，學(xué)生不僅記住了冰川地貌特征，而且掌握了從現(xiàn)象推理過程的地理思維方法，同時(shí)學(xué)會(huì)熟練運(yùn)用地理信息技術(shù)工具，提升數(shù)字化學(xué)習(xí)能力。

（三）實(shí)驗(yàn)探秘，推理溯源

通過物理模擬實(shí)驗(yàn)可直觀揭示冰川侵蝕作用的動(dòng)力機(jī)制和地貌演化規(guī)律。因此，在教學(xué)時(shí)基于課程標(biāo)準(zhǔn)，以“物質(zhì)運(yùn)動(dòng)一地貌塑造”為核心邏輯，通過結(jié)構(gòu)化實(shí)驗(yàn)活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生探究冰川侵蝕原理。實(shí)驗(yàn)所需材料與操作步驟見表2。

學(xué)生以小組合作形式開展實(shí)驗(yàn)，先領(lǐng)取實(shí)驗(yàn)材料箱，再根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求進(jìn)行角色分工，確保全員參與、協(xié)作高效。具體分工如下：總協(xié)調(diào)員，負(fù)責(zé)統(tǒng)籌實(shí)驗(yàn)進(jìn)度、分配組員任務(wù)、監(jiān)督操作規(guī)范；材料操作員，按照操作步驟完成實(shí)驗(yàn)；數(shù)據(jù)技術(shù)員，負(fù)責(zé)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；匯報(bào)展示員，負(fù)責(zé)在班級(jí)匯報(bào)中解說冰川侵蝕動(dòng)力機(jī)制、對(duì)比模擬地貌與真實(shí)案例、回答師生提問。實(shí)驗(yàn)前，總協(xié)調(diào)員組織組員研讀實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)，明確分工；操作中，組員按角色執(zhí)行任務(wù)并實(shí)時(shí)溝通；實(shí)驗(yàn)后，共同分析數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)技術(shù)員與匯報(bào)展示員協(xié)作完成成果可視化。教師通過巡視指導(dǎo)、提供AR地貌模型輔助觀察，確?？茖W(xué)探究方向。

在高中地理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)具有認(rèn)知建構(gòu)與素養(yǎng)培育的雙重價(jià)值，通過可視化、可操作的物理模擬，能將抽象的地質(zhì)過程轉(zhuǎn)化為具象的演化現(xiàn)象，有效突破教學(xué)難點(diǎn)。通過精細(xì)化分工，學(xué)生既能深入體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作細(xì)節(jié)，建立“物質(zhì)運(yùn)動(dòng)一形態(tài)塑造”的地理邏輯鏈條，又能培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作與跨角色思維。而后續(xù)的角色輪換機(jī)制可進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生的綜合素養(yǎng)發(fā)展。這種具身認(rèn)知過程不僅強(qiáng)化了學(xué)生對(duì)地理原理的深度理解，而且培養(yǎng)了學(xué)生的地理實(shí)踐力、空間想象力、科學(xué)探究能力，為后續(xù)分析真實(shí)地貌演化案例奠定了基礎(chǔ)。

（四）角色扮演，“谷”“灣”對(duì)比

在觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，學(xué)生已掌握冰川侵蝕地貌的形態(tài)識(shí)別方法及動(dòng)力機(jī)制，然而在真實(shí)環(huán)境中，相同侵蝕過程可能會(huì)因環(huán)境差異而產(chǎn)生截然不同的地貌景觀。教師呈現(xiàn)U形谷和峽灣影像圖、典型的U形谷和峽灣形成案例，設(shè)置“從地質(zhì)演變和冰川作用的角度來看，U形谷和峽灣在形成初期有哪些相似的條件？是什么因素導(dǎo)致它們最終呈現(xiàn)出不同的地貌特征？”問題，啟發(fā)學(xué)生思考。

在冰川侵蝕地貌探究活動(dòng)中，學(xué)生分組扮演“U形谷”和“峽灣”兩種地貌角色，通過互動(dòng)深化理解。第一步，各組結(jié)合實(shí)驗(yàn)觀察和教材知識(shí)，解釋地貌形成過程；第二步，對(duì)比討論分組扮演的差異。其他同學(xué)作為“評(píng)價(jià)員”，進(jìn)行點(diǎn)評(píng)補(bǔ)充。本活動(dòng)以地理實(shí)踐力和綜合思維素養(yǎng)培育為導(dǎo)向，緊扣冰川侵蝕地貌成因與特征的教學(xué)難點(diǎn)，通過角色扮演、對(duì)比建構(gòu)、遷移運(yùn)用三重路徑，將抽象的地質(zhì)過程轉(zhuǎn)化為具象可感的認(rèn)知體驗(yàn)。活動(dòng)設(shè)計(jì)著重體現(xiàn)三個(gè)方面：其一，具象化認(rèn)知，借助U形谷與峽灣的角色扮演，引導(dǎo)學(xué)生將課本中“下蝕”“側(cè)蝕”“海水倒灌”等術(shù)語轉(zhuǎn)化為動(dòng)態(tài)地理過程；其二，對(duì)比式建構(gòu)，通過小組間的特征闡釋與差異辨析，強(qiáng)化學(xué)生對(duì)冰川地貌空間分異規(guī)律的系統(tǒng)理解；其三，遷移性應(yīng)用，結(jié)合真實(shí)案例分析，促進(jìn)學(xué)生從原理記憶向區(qū)域分析進(jìn)階，為同類主題的探究提供方法。

（五）冰融思變，人地和諧

通過上述教學(xué)環(huán)節(jié)，學(xué)生對(duì)冰川知識(shí)已經(jīng)有了客觀認(rèn)知，教師進(jìn)一步呈現(xiàn)冰川消融數(shù)據(jù)、衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)、冰川消融案例，設(shè)置困境一影響一措施的問題鏈，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究。

學(xué)生分組對(duì)比2014年與2022年冰川衛(wèi)星影像，觀察冰川面積縮小、冰舌退縮等現(xiàn)象，直觀感受冰川退化的嚴(yán)峻趨勢(shì)，同時(shí)借助時(shí)間軸直觀感受冰川在不同年份的動(dòng)態(tài)變化，研討實(shí)際案例，挖掘人類活動(dòng)與冰川消融的因果聯(lián)系，最后結(jié)合所學(xué)知識(shí)提出應(yīng)對(duì)策略。學(xué)生通過操作時(shí)間軸觀察冰川變化，調(diào)動(dòng)視覺感官分析數(shù)據(jù)影像。在整個(gè)過程中，學(xué)生深人探究人類活動(dòng)與冰川消融的因果聯(lián)系，深刻領(lǐng)悟人類與冰川所處的自然環(huán)境緊密相連，人類的不當(dāng)行為會(huì)引發(fā)冰川消融。而人類積極行動(dòng)也能緩解這一危機(jī)，幫助學(xué)生建立系統(tǒng)性思維，深化對(duì)“人地相互作用”的理解，樹立尊重自然的可持續(xù)發(fā)展觀，主動(dòng)踐行人地和諧共處的理念。

（六）制作模型，內(nèi)化知識(shí)

基于具身認(rèn)知理論，設(shè)置延伸性學(xué)習(xí)任務(wù)：學(xué)生利用廢舊紙盒、塑料泡沫和彩泥等材料，分組制作冰川地貌和冰川消融前后對(duì)比模型，詳細(xì)標(biāo)注關(guān)鍵地貌特征，并記錄制作中的思考與發(fā)現(xiàn)，在下一次課中展示與交流模型。讓學(xué)生將抽象知識(shí)具象化，在材料利用、方案設(shè)計(jì)中滲透可持續(xù)發(fā)展理念，同時(shí)全面鍛煉學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐、空間想象、語言表達(dá)、邏輯思維等多種能力，讓學(xué)生在實(shí)踐中深刻領(lǐng)悟并踐行人地和諧共處的理念。

五、教學(xué)反思

本文基于具身認(rèn)知理論，結(jié)合GoogleEarth技術(shù)構(gòu)建冰川侵蝕地貌虛擬實(shí)踐教學(xué)模式，為培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)提供了創(chuàng)新路徑。實(shí)踐表明，通過“身體嵌入環(huán)境一環(huán)境反饋認(rèn)知一認(rèn)知生成行動(dòng)”的閉環(huán)設(shè)計(jì)，學(xué)生能夠借助3D模擬、實(shí)驗(yàn)和協(xié)作任務(wù)，深度參與冰川地貌的觀察、分析與預(yù)測(cè)。該模式能夠顯著提升學(xué)生的空間思維能力和學(xué)科核心素養(yǎng)，尤其在地理實(shí)踐力與人地協(xié)調(diào)觀培養(yǎng)上成效突出。

然而，實(shí)踐過程仍存在一定的局限性。一方面，部分學(xué)生因操作技能不足影響任務(wù)效率，對(duì)此，需進(jìn)一步加強(qiáng)針對(duì)學(xué)生技術(shù)工具應(yīng)用的前期培訓(xùn)。另一方面，虛擬環(huán)境雖然通過3D模擬與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)增強(qiáng)了沉浸感，但是與真實(shí)地貌的感官體驗(yàn)差異（如觸覺、實(shí)地氣候感知）仍需通過技術(shù)優(yōu)化或“虛實(shí)結(jié)合”模式加以彌合。未來研究可探索引入VR和AI技術(shù)，融入更多實(shí)地考察元素，通過線上線下結(jié)合的方式，讓學(xué)生的虛擬學(xué)習(xí)與真實(shí)體驗(yàn)相互補(bǔ)充，同時(shí)開發(fā)個(gè)性化學(xué)習(xí)反饋系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)適配學(xué)生認(rèn)知水平，進(jìn)一步提升教學(xué)精準(zhǔn)性。此外，教師需要不斷更新教學(xué)理念，提高自身的技術(shù)應(yīng)用能力，以適應(yīng)新時(shí)代地理教學(xué)的需求。

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