依托“五步”主題教學拉長創新人才培養鏈條

地理主題教學具有學習目標達成的針對性、知識技能的重構性、教學的連貫性、情境的生活性，以及素養形成的實踐體驗性等特征。創新人才培養是一項系統的工程，強調自由思考、好奇心和探索欲激發、綜合運用知識、運用知識解決實際問題、團隊合作、適應社會和科技的快速變化等。地理主題教學與創新人才培養的耦合，體現在地理主題教學必須注重“情境→問題→探研→反饋→延伸”的教學流程（即“五步”教學）上，驅動“課堂問題→研究性學習→科技創新”的創新人才培養鏈條的拉長。本文以“地理信息技術應用”主題教學實踐為例，闡釋地理教學支撐創新人才培養的范式。

一、基礎：重構單元主題，創設情境—問題—探研線

地理信息技術這部分內容在中學階段主要介紹遙感技術、全球衛星導航系統和地理信息系統。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課標”）對“地理信息技術”進行了內容和章節的重構，更加凸顯地理信息技術的時代性和應用性。在必修課程地理1和地理2中，要求通過探究有關自然或人文地理問題，了解地理信息技術的應用。在選修8“地理信息技術應用”這一模塊中，詳細介紹了地理信息系統、遙感、全球衛星導航系統和數字化生存4個方面的內容[1]。

教師通過對地理1、地理2、選修3、選修8等相關內容進行跨教材重組，依據課標要求，設置單元主題群，以人教版教材內容為例，整合課內外真實情境，設置“情境—問題—探研”教學流程，旨在促進學生高度參與、高度合作、高度內化（見表1）。

依據評價目標，了解地理信息技術的概念、工作原理和創新應用。通過“情境—問題—探研”1的學習，對三種地理信息技術軟件的定義、特點、功能進行明確的區分，并對我國北斗衛星導航系統應用有深入的理解；通過“情境—問題—探研”2的學習，教師可以評價學生對遙感圖的判讀能力、分析能力，能夠評價學生對遙感技術功能和應用的理解程度；通過“情境—問題—探研”3的學習，如“雨量站”和“行政區”圖層疊加為預測暴雨災害、受災地區人口數等提供基礎信息，溫州不同時段水文站警戒水位反映潛在洪澇地區范圍的變化等，在真實情境中給學生提供真實體驗的機會，在問題解決和體驗中評價學生的地理核心素養。

二、關鍵：課中問題反饋，課后拓展延伸

學生在前面單元主題的課堂學習中，提出了很多有價值的問題。以其中兩個小組的問題為例，吳靖小組提出地理信息系統具有圖層疊加功能，這種圖層疊加的功能很有創意，小組考慮把它應用到其他方面，做一個小發明；李膺舟小組提出地理信息系統具有空間查詢和分析功能，計劃把這個軟件應用到旅游發展規劃上，為家鄉發展助力。學生在課堂學習中發掘有價值的創新問題，在教師的引導下進行研究性學習的深入探研，形成科技創新成果，拉長創新人才培養鏈條。

1. 自然地理教學的創新案例：多功能平面地球儀研究與制作（吳靖小組）

生1：我在高一學習時差時遇到困難，現在并沒有工具能夠直觀地表現時差以輔助學習，時刻的換算公式并不簡便。通過今天地理信息技術的學習，我們小組對圖層疊加有了深刻的認識，所以，我們計劃把疊加思想運用到時差的計算上，做一些創新發明設計。

師：創新就是點點滴滴的發現，善于思考，善于探研就會有好點子。

生2：我們可以把立體的地球儀平面化，然后把各種要素進行疊加。

師：平面的更有利于攜帶，從便捷性上有突破，很好。

生3：日常看到的地球儀比較單一，我們學了圖層疊加，可以把地理各要素進行疊加。

師：這個創意活學活用了地理環境的整體性原理，各要素是一個統一的整體，很好。

生2：我們可以把這個設計要解決的問題羅列一下，逐個去解決。

學生討論：球面投影到平面是個大問題，氣候、地形、土壤等各要素也都要投影到同一個平面上。

生1：我們設計的這個平面可以參考活動星圖的設計，做成圓形結構。

師：好想法，善于從已有的經驗中找到靈感。

生2：我想到一個問題—圖層疊加怎么解決重疊不顯示的問題？

生3：這個好解決，把內容標注到透明的塑料片上。

生1：我們還可以用內外圈結構，內圈疊加各地理要素，外圈顯示我們的痛點—時區計算問題。

師：大家的思路逐漸清晰起來，要解決的最重要的問題也凸顯了—球面投影、圖層疊加不重疊等，大家可以分工合作解決這些問題。

……

師：我們把這一段時間大家各自的進展和收獲做一個分享吧。

生1：我們這個小發明叫“多功能平面地球儀”，它有兩個突出特點，分別是多功能、平面地球儀。我們也梳理了一下目前幾種教具的優缺點。

世界地圖用較大的比例尺詳細地表示出各種地理事物，但是平面地圖不可避免地存在著長度、方向、形狀和面積的變形及誤差等問題，而且容易使學生產生視覺上的距離誤解。

地球儀是一種立體地圖，能較好地表示立體形態。因地球儀的比例尺較小，點狀、線狀符號在圖上顯示得較小、較細，不便于觀察。它不能像較大比例尺的平面地圖那樣詳細地表示各種地理事物，但是，在平面地圖上存在的長度、方向、形狀和面積的變形及誤差問題，在地球儀上卻不會存在。

還有一種儀器—世界鐘，它能夠非常詳細地顯示世界各地的時間，也可以輔助學習時差。但世界鐘只是一面鐘，除此之外沒有其他功能，而且其運作過于復雜，不易操作。

以上三種教具功能都較為單一。它們在許多情況下只能展示地理事物的一面，而想學習別的知識，還需要搭配其他教具。最重要的一點，不論是地圖、地球儀還是世界鐘，都不能直觀地顯示時差，不能讓我們快速地了解世界各地的時間。多功能平面地球儀恰恰彌補了這個缺陷，同時具備三者的功能。

師：非常好的梳理，對已有事物進行總結，從中發現不足，加以彌補，這也是科學研究最經常用到的方法。

生2：我重點就投影方法學習了很多文獻，也和我們小組同學進行了深入討論，發現大學地理教材的地圖學有相關方法，中心投影法可以滿足我們的需要。我們把各種地理要素都做成了透明圖層，需要什么疊加就把對應圖層放進去，效果很不錯。

生3：我比較擅長動手制作，我根據大家的想法，通過不斷嘗試，做出實物了。

【課堂創新問題及課后實踐】地理信息系統具有圖層疊加功能，如何應用在其他方面？學生通過研究性學習不斷拓展延伸，在教師的指導下逐步解決問題，凝練出成果。

【點評】“多功能平面地球儀研究與制作”項目，依托“五步”教學流程，三位同學高度參與整個設計，相互之間優勢互補、高度合作，把圖層疊加思想高度內化，并通過小發明的形式高度實踐，整個過程有效地促進了各學科知識融合應用、現有教具優缺點分析和多功能教具的創造等高階思維的培養，實現創新鏈條的有效延伸。

2. 人文地理教學的創新案例：福州明城墻遺產廊道（李膺舟小組）

生：在福州舊城改造和新城開發中，如何使城市歷史文化遺產得到更好的保護是我們一直關心的問題。在今天的地理信息技術學習中，地理信息系統在空間查詢和分析上有很強大的功能，我覺得不應僅用在災害的防控上，還可以用在旅游發展規劃上。

師：拓展它的功能和應用范圍本身就是很好的創新方向，可以大膽去嘗試。

生：我想將世界文化遺產保護的“遺產廊道”概念引進福州城市歷史文化遺產保護中，嘗試構建福州明城墻遺產廊道，探尋福州城市歷史文化遺產保護的新路徑。

師：福州是國家級歷史文化名城，文物古跡眾多，尤其集中在明城墻范圍內。“保護古建，記住鄉愁”，這個研究在助力家鄉發展建設中有很大的意義。我們可以按照社會科學類問題的研究方法，從問題入手，尋找解決問題的方法，最終解決問題。

生：對古建筑一鎖了之，并不是真正的保護。真正的保護是賦予它活力，使其“活化”。因此，適當地開發利用反而是一種更好的保護措施。

師：這個想法非常好，旅游本身就是一種保護性開發方式。你們可以對現狀進行充分調查。

生：經調查，截至2020年7月，福州中心城區（明城墻范圍）國家級文物保護單位有6處25個點，其中三坊七巷和朱紫坊古建筑群就有17個點，省級文物保護單位有24處，市級文物保護單位有23處，市級掛牌文物保護單位及名人故居有8處，區級文物保護單位有6處。

生：近年來，福州市頒布了一系列名城保護法規及規范性文件，編制了《福州市歷史文化名城保護規劃》等，把歷史和文化保護列入城市建設的總體布局，通過強化立法、完善規劃，處理好城市改造開發和歷史文化遺產保護利用的關系，全市域、全體系、全要素推進古建筑和文化遺產保護……

師：現狀調查得很充分。接下來可以對福州城市歷史文化遺產空間進行集聚分析，對地理信息系統軟件的學習應用可以解決你的問題。

生：歷史文化遺產點是遺產廊道構成的本體，是特定的自然地理背景和人文因素相作用的產物，因此，遺產點一般存在集聚分布態勢。同一集聚區域的遺產點之間往往具有一定的文化關聯。識別遺產點的集聚狀態，是遺產廊道體系建設的前提條件。我們可以采用地理信息系統核密度分析法對遺產點的空間分布進行可視化的直觀表達，依據遺產點的空間分布聚集特點，提出遺產廊道的構建設想。

生：我們根據福州市鼓樓區文化體育和旅游局提供的截至2020年7月的區級以上文物保護單位的名單和地址，以地理空間數據云平臺獲取的2016年福州市鼓樓區遙感影像數據為工作底圖，用地理信息系統軟件依據地址信息對相關文物保護單位的地點進行矢量化，做出福州明城墻范圍內的歷史文化遺產點分布圖。

生：從分布圖上我們發現，歷史文化遺產點密度最高的地方為三坊七巷街區，這里每平方千米的歷史文化遺產點達到60個；其次為烏山風景區一帶，每平方千米歷史遺產點達到50個；于山風景區和冶山風景區一帶，歷史遺產點也較密集，每平方千米達到40個。

生：“三山”（“三山藏，三山現，三山看不見”是一句流傳甚廣的福州俗語，“現”的是最廣為人知的“三山”版本—屏山、烏山、于山，“藏”的是屏山、烏山、于山的支脈冶山、閩山、羅山，“看不見”的是芝山、丁戊山、鐘山）的分布與明城墻多有重合，因此，可以嘗試以“三山”為切入點，整合附近的遺產點，并將它們串聯起來，構建一條兼具保護意義和開發價值的福州明城墻遺產廊道。根據福州明城墻范圍歷史文化遺產空間分布地理信息系統集聚分析結果，可分為東北線、南線以及南線延伸三條線路。東北線“屏山—冶山—芝山”廊道：擁有各級文物保護單位16處，整合自然和文化資源開發“開閩豪情主題游”，感受開風氣之先的豪邁之情。南線“烏山—于山—羅山—丁戊山”廊道：擁有各級文物保護單位34處，開發“山林形勝主題游”，發揮遺產廊道自然與文化并舉的綜合保護優勢，強調歷史文化和自然生態的平衡能力。南線延伸“閩山—鐘山”廊道：擁有各級文物保護單位28處，整合古建筑和古樹名木資源，以單個坊巷或鄰近坊巷為單位，開發“古風雅韻主題游”。

【課堂創新問題及課后實踐】地理信息系統具有空間查詢和分析功能，如何應用到家鄉規劃上？學生通過研究性學習不斷拓展延伸，在教師的指導下逐步解決問題，凝練出成果。

【點評】福州明城墻遺產廊道項目，依托“五步”教學流程，通過對地理信息系統軟件功能和應用范圍拓展的高度實踐，持續學習與反思，采用系統的思維方法，明顯地提升了學生的創造力和創新力，開辟全新的可能性，實現了創新鏈條的有效延伸。

參考文獻

[1] 中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020：8-26.

本文系教育部福建師范大學課程研究中心2024年度開放課題“奠基未來創新人才培養的中學地理學科實踐實施研究”（項目編號：KCZ2024098）研究成果。

（作者系：1.福建省福州第三中學教研室主任，福建省特級教師；2.北京師范大學地理科學學部在讀學生）

責任編輯：趙繼瑩