實景三維地理教學平臺賦能學生研究性學習

研究性學習中，學生可以圍繞某個實際問題進行自主學習和合作探究，使得學習過程更具開放性和綜合性。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》提出，要深化信息技術應用。隨著信息技術的發展與進步，其在課堂教學中的應用形式逐漸多樣化，不斷為教師教學和學生學習賦能。借助信息技術，也將是面向未來的學生學習方式之一。如何利用信息技術改變學生的學習方式，為學生提供自主學習、探究學習和合作學習的開放空間，最終促進地理學習拓展和深入，是當前教師需要思考的重要問題。本文以高二學生基于實景三維地理教學平臺開展的研究性學習活動為例，重點闡述信息技術在教學中培養學生核心素養所具有的價值。

一、實景三維地理教學平臺的優勢

實景三維地理教學平臺利用三維數字技術打造的虛擬地理環境，能夠實現對真實地理場景的還原。借助遙感技術，它能夠直觀呈現不同區域的真實地形地貌，包括水系、植被等各種地理元素，形成真實的三維地理環境；還可以實現不同時期的環境模擬變化，理解地理變遷規律，幫助理解動態地理過程。學生在平臺上能夠自由切換視角，如漫游、圖層疊加、交互操作等，就像身臨其境一樣學習探索，為研究性學習的開展提供有力支持。

（一）提供豐富的實景數據，實現對真實世界的“真”認識、“真”感覺

實景三維地理教學平臺借助遙感技術，全面還原了真實世界的實景信息，可以讓學生親眼看到地理對象，通過靈活調節比例尺、多視角切換，從不同尺度進行全方位觀察。這比閱讀或觀看圖片更真實，有利于形成直觀印象。這些資料都是實時的，是沒有經過人為篩選的第一手資料。學生可以根據自己的學習節奏和興趣，隨時在平臺上找到需要的信息，這為學生研究活動的推進提供了有力支持。

（二）支持學生合作探究全過程，將被動地“學”變為主動地“悟”

在研究性學習中，學生能否有新問題、探究深度如何、小組協作是否和諧等，這些都是教師無法預設的，探究結果也沒有標準答案。這種開放的學習環境和生成性內容，正是學生研究性學習形成高質量研究成果的價值所在。教師要鼓勵學生“異想天開”，有獨創性表現。它實現的前提是盡可能地對研究者和研究過程不設限，真正落實學生的主體地位，給足學生探索空間，這樣他們才能在一層層深入探究的過程中做到真正感悟、內化與生成。實景三維地理教學平臺不僅擁有大量、豐富的數據，讓學生隨時隨地獲取想要的實景信息，還有一些實用且操作簡便的分析、編輯和展示功能，滿足各階段學生研究性學習的需要。研究過程中，學生的視覺感受更強、自主性更強，可以獨立地在三維實景環境中探索、操作、解決問題，依據問題搜集資料，搭建解決問題的思路框架，設計方案，使得合作探究過程更生動有趣，有效激發學習動機，促進研究性學習過程的高效推進。

（三）提供充足的自主操作空間，讓地理實踐力的培養“實”而“有力”

地理實踐力是學生在考察、實驗和調查等地理實踐活動的過程中所應具備的意志品質和行動能力。實景三維地理教學平臺通過還原真實世界的實景信息，實現學生足不出戶就能自主獲取需要的真實數據，打破了實踐活動的時空限制。學生利用平臺探究的過程，也促進了他們核心素養和能力的全面提升。隨著探究過程的不斷深入，學生在提出問題、解決問題、發現問題和再解決問題的過程中，不斷完善方案內容，訓練科學思維，形成求真求實的科學品質。在這一過程中，學生利用地理視角深度認識問題，體會學科知識系統的內在關聯性，在提升綜合思維能力的同時，切實感受到人類在謀求人地和諧發展過程中做出的努力，并學以致用，因地制宜地提出一些想法或可行方案，人地協調的可持續發展觀念自然內化于心。

（四）與時俱進，實現“學技術、用技術，與技術一起學”

培養全面發展的人，意味著要培養學生適應現在和未來社會發展的能力。在高度信息化的今天，信息素養培養也是學科育人的重要內容。借助實景三維地理教學平臺，學生能夠獨立使用工具獲取信息，隨著研究過程不斷深入和需求增加，還推動了平臺的更新和完善。在平臺上，學生可以自由疊加圖層，調節比例尺，在不同空間、時間多維度和多層次地思考問題，體現了地理的時空尺度思想，提高認識區域復雜性、差異性、共同性的能力。此外，交流、分析、合作探究、解決問題等能力也得到顯著提升，真正實現培養全面發展的人的目標。

二、基于實景三維地理教學平臺的研究性學習活動

（一）確定研究方向

研究性學習主題一定要貼近學生生活實際，并對學生的未來發展有價值，具有開放性和探索性，是學生有興趣且有能力開展的探究學習主題。高二學生已經學習過中國地理及世界地理知識，具備了自然地理和人文地理的基礎知識，地理學科的基本觀念和關鍵能力均有一定發展。因此，研究性學習主題可以不局限于本章節，選取綜合性更強、包容度更高的內容。結合當前全球氣候變化，世界能源轉型已進入全面加速期，我國力爭在 2030 年前實現碳達峰、2060 年前實現碳中和，必須協同推進能源低碳轉型，加快構建現代能源體系，以保障國家能源安全。因此，教師確定的研究主題為：“在全球氣候變化大背景下，中國如何實現能源低碳轉型發展？”借此培養學生的家國情懷及使命感，提升核心素養。在這一過程中，實景三維地理教學平臺為學生的自主探究活動提供技術支持。

在這一階段，教師作為活動的啟動者，重點介紹研究背景及主題，與學生一起界定概念，明確活動目標。

1.舉例說明全球氣候變化背景下中國低碳能源的發展現狀及前景，嘗試針對中國實現能源低碳轉型發展的問題，因地制宜地提出可行性方案或建議，進行交流與分享。

2.自主探究與交流，將可持續發展理念轉化為行為準則，樹立人地協調觀。

基于此，學生課下自主查閱資料，了解中國低碳能源發展現狀，確定自己的研究方向。然后，學生投票選出其中4項最想研究的能源類型，自由分為4組：風能組、水能組、光伏組和核能組。之后，他們主要從發電角度開展研究性學習活動。

（二）開展自主探究學習

這一階段，師生首先開展了一次集體交流討論（如圖1）。接著，各組學生根據給定的學習主題，進一步討論，細化研究問題。結合時代背景，學生的討論結果主要包括兩方面：一是能源開發利用現狀；二是未來開發利用方向及發展建議。

各組學生根據選擇的能源方向，利用自習課、午休前等時間，靈活開展組內活動。大家利用實景三維地理教學平臺，結合查閱的資料信息，討論制訂小組方案（如圖2）。教師作為組織者和支持者，定期組織學生進行組間交流、階段性匯報與過程性評價，對學生學習過程中遇到的新問題進行交流研討，不斷完善小組方案。整個活動階段，教師盡量弱化對各組學生方案內容的參與感，多數時間是作為引導者，對學生活動及時進行積極評價，營造學生互動學習氛圍，激發他們繼續探究的熱情，協助推進研究過程，給予學生更多發展空間。

探究學習過程中，各組學生都有新的收獲和體會。例如，核電組學生最初查閱資料時發現核電是清潔能源且具有高能量密度的特點，但是目前的開發利用卻僅占5%左右。從這一矛盾出發，他們進一步分析發現，制約核電站建設發展的重要原因之一是人們對于核輻射的爭議。核電組學生借助實景三維地理教學平臺查閱資料，特別區分了核污水和核廢水，并在方案建議部分重點強調核電站建設應重視宣傳，提高公眾對核能的認識度和信任度。其他小組在使用平臺過程中，也積極探索，有不同的發現。如光伏組學生借助平臺放大了達拉特光伏電站，發現了地面的草方格，通過查閱資料，了解了光伏電板具有遮擋強光、減少土壤水分流失和固沙功能，切實感受到清潔能源利用與沙漠治理相結合的智慧舉措。小組成員對此很感興趣，繼續查閱資料并到平臺上探索印證。他們又在沿海地區看到魚塘上方架設的光伏電板，實現了漁光互補，等等。這一過程中，人地協調的可持續發展觀悄然內化于學生的內心。

這一活動還有助于培養學生嚴謹求實的鉆研精神和勇于克服困難的意志品質。學生在探究和制訂方案過程中，對于每個數據都會查閱多種官方資料來驗證其真實性，通力合作，有極高的研究熱情與投入度，展現了和諧友好的團隊協作氛圍。同時，靈活地遷移應用，勇于創造性地提出自己的想法。例如，風電組學生借助平臺，在充分研究甘肅酒泉風電基地選址區位條件的基礎上，歸納出風電基地選址的一般要求，然后又在平臺上探索尋找合適的區域，大膽提出自己的設想，并兼顧了海上和陸上兩類空間。又如，水電組學生在對未來發展前景的展望中，沒有拘泥于尋找“大江大河”，而是提出前沿科技“微型水電技術”，利用物理和化學多學科知識融合解釋原理，多維度思考，理解知識之間的聯系，提出自己的看法。

在實踐中，學生的信息素養也得到顯著提升。對學生來說，在實景三維地理教學平臺中，面對大量原始的實景信息，再加上網絡中冗雜的數據資料，學生進行篩選和提煉，從而形成清晰、明確的方案，是具有很大挑戰性的。經過大量的實踐，學生的信息處理效率、觀點提煉水平、行動能力都得到明顯提升，也十分樂于學習和使用新技術。例如，光伏組學生利用測距功能，非常直觀地感受達拉特光伏電站的規模；水電組學生利用剖面圖發現雅魯藏布江“大拐彎”的水電發展潛力等。在整個過程中，學生沒有受制于技術，而是根據需求提出創新設想，也得到了平臺技術人員的高度認可與支持，及時對平臺進行技術升級。

（三）學習成果的匯報與交流

通過前兩個階段的探究學習過程，各組學生已經初步完成小組方案，并自主選擇部分要點進行匯報和交流討論，完善方案內容。匯報過程中，各組學生基本都能在平臺上疊加圖層，調整比例尺來說明問題，充分體現了學生的綜合思維能力和尺度觀念。為了更加清晰地呈現結論，學生也不斷探索新技術并精益求精。比如，水電組學生為呈現“一滴水發六次電的梯級開發方式”，探索了標記功能，繪制了三大階梯的剖面圖；風電組和光伏組學生繪制了統計圖來輔助說明結論；水電組和核電組學生在發展建議中還繪制了思維導圖等。從方案內容上看，各組學生都能比較全面地介紹各能源發電的基本情況和發展前景，在未來發展前景方面，從不同角度提出自己的思考和建議。

（四）總結、評價與延伸

在研究性學習的最后階段，教師要組織學生進行反思與評價。研究本身沒有標準答案，重要的是關注學生的過程性表現，促進其能力提升。所以，教師不應僅僅關注知識學習結果進行終結性評價，簡單地對學生的方案打分，更要關注表現性評價。本次探究性學習活動的評價內容從研究問題的確定與延伸（關注主要研究問題、生成性問題的科學性，體現思維的深度與廣度、創造性等）、小組方案的制訂過程（關注核心素養及關鍵能力表現，如活動參與度、貢獻度、主動性、合作能力、創新能力、操作能力、克服困難的勇氣與能力等）、交流匯報成果（關注方案完成度、科學性、系統性、深度與創造性等，以及現場表現、后續思考與展望等）幾個維度展開。評價量規如表1所示。

此次研究性學習評價中，小組成員圍繞以上內容完成自評、組內成員間的互評，以及組間互評工作。從評價結果來看，各組成員基本都能達到水平3、水平4。雖然從學生的活動方案上看，其科學性還需做進一步考量，但學生有機會真正像科學家一樣深度投入、合作探究一個關乎人類前途命運的大事，這個過程本身就非常有價值。他們的素養和能力都得到全面提升，探究方法也可應用到今后的學習和生活中。總結會上，小組成員還交流了自己的收獲與體會。

三、對基于實景三維地理教學平臺開展研究性學習活動的反思

此次選題著眼于探索關乎人類命運的全球氣候變暖等現實問題，實景三維地理教學平臺為學生開展地理實踐活動提供了新的學習工具，打破時空限制，使得研究過程更加真實、生動，高效助力學生思考全球能源利用大背景下中國該如何因地制宜地謀求發展等現實問題。在本次活動中（如圖3），教師主要發揮活動啟動者、組織者、支持者、參與者的作用，充分激發學生的主體積極性，讓他們借助實景三維地理教學平臺，進行集體研討、小組研討、方案交流和反思改進，在不斷生成問題和解決問題的過程中，發展核心素養和綜合能力。

此次研究性學習活動中，學生圍繞“在全球氣候變化大背景下中國如何實現能源低碳轉型發展”這一大主題，借助實景三維地理教學平臺，以小組合作形式確定并細化研究問題，制訂活動方案，均能做到比較系統地觀察、獲取和處理復雜信息，并根據需要自主選擇合適的地理工具開展研究性活動。學生學習興趣濃厚，集思廣益，不畏困難，還提出了很多創造性想法。參照課程標準對于地理實踐力素養水平的劃分，各組學生的表現均能達到水平3或水平4。此次活動也使得學生的地理實踐力等素養及學科綜合能力得到全面提升，是一次實現學科育人價值的有益嘗試。

但有些問題還需要進一步探討。例如，是否進一步放寬開展研究性學習活動的限制條件，讓學生提前查閱資料，提出自己感興趣的研究主題，然后與同學一起討論確定，挖掘出可探究學習的大問題。學習成果的展示形式也可多元化，并將此作為一項評價維度。此外，技術的運用雖然可以模擬真實場景，增強學生體驗感，但它畢竟不能完全替代真實實踐活動，在條件允許的情況下，還是要將學生帶到現實環境中去體驗與實踐，并與數字技術結合，實現優勢互補，真正落實“培養全面發展的人”的要求。

注：本文系中國教育學會2022年度教育科研一般規劃課題“中學地理實踐育人方式和途徑的探索與實踐”（課題編號：202200130603B）、北京市海淀區教育科學“十四五”規劃一般課題“大概念視角下高中人文地理教學中培養學生地理實踐力的實踐研究”（課題編號：HDGH20230331）的階段性研究成果。

（作者系北京市第二十中學地理教師）

責任編輯：孫建輝