具身認知理論視域下GoogleEarth賦能 高中地理教學實踐探索

【中圖分類號】G623.45 【文獻標識碼】A【文章編號】1002-3275（2025）08-34-04

一、研究背景

具身認知理論是地理教育領域的研究熱點。該理論強調認知過程與身體經驗、環境互動的緊密聯系，認為認知是身體、大腦和環境協同作用的結果。[1]在真實情境中，具身活動能夠促進認知主體與環境之間的有機性、創造性、生成性交互。[2]Lakoffamp;Johnson的具身隱喻理論進一步指出，思維和語言深深植根于身體經驗，通過隱喻的方式將具體經驗映射到抽象概念上。[3]這一理論為教育技術領域提供了新的視角，特別是在強調“實踐性”特征的地理學科中，具身認知理論的應用尤為重要。

當前，地理信息技術如GIS（地理信息系統）、VR（虛擬現實）等已廣泛應用于地理教學，旨在增強學生的空間認知能力和實踐操作能力?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱課程標準）明確指出，要在自然、社會等真實情境中開展豐富多樣的地理實踐活動；充分利用地理信息技術，營造直觀、實時、生動的地理教學環境。然而，由于野外觀察成本高、安全隱患大、學生參與度低等問題[4]，地理教學中學生實踐力的培養容易流于形式。

基于上述背景，本文旨在探討如何通過將具身認知理論與GoogleEarth融合，有效解決傳統地理教學中實踐力培養形式化的痛點。GoogleEarth作為一款強大的地理信息工具，具有直觀、互動、沉浸感強的特點，與具身認知理論高度契合。[5]本文通過深入分析兩者融合的可行性和有效性，構建相應的地理教學模式，以提升學生的實踐力、空間認知能力、學習興趣，為地理教育的創新發展提供理論支持和實踐指導。

二、適切性分析

（一）理論適切性

具身認知理論與GoogleEarth的功能之間存在顯著的對應關系。這種對應關系為地理教學提供了新的可能性，主要體現在以下兩個方面。

1.3D模擬：實現身體嵌入環境，增強空間感知能力

在地理教學中，空間感知能力的培養至關重要。傳統的教學方式往往難以讓學生真正感受到身臨其境的地理環境。而通過GoogleEarth的3D模擬，學生可以以第一人稱視角深入探索虛擬的地理環境。這種模擬體驗仿佛將學生的身體嵌入真實的地理空間中，使其能夠直觀地感受到地形的高低起伏、建筑的立體結構、景觀的遠近變化，有助于增強學生的空間感知能力。

2.動態數據層：環境反饋認知，實現實時交互

GoogleEarth的動態數據層能夠實時展示各種地理信息，如天氣變化、人口流動、自然災害等。這些動態信息為學生提供了一個實時變化的地理環境，使他們能夠直觀地觀察到地理現象的演變過程。這種環境反饋認知機制讓學生不再局限于靜態的地理知識，而是能夠深人理解地理環境的動態性和復雜性。通過動態數據層，學生可以與虛擬地理環境進行實時交互，自由選擇查看不同時間點的地理信息，對比分析地理現象的變化趨勢。此外，還可以通過調整參數、模擬情景等方式，探索地理現象背后的原因和規律。這種實時交互功能極大地激發了學生的學習興趣和探究欲望，使其更加主動地參與地理學習。

（二）實踐適切性

在地理教學中，實地考察與虛擬實踐是兩種重要的教學方式。實地考察具有真實、直觀的特點，一直被視為培養學生實踐能力的重要途徑。然而，隨著科技的發展，基于GoogleEarth的虛擬實踐逐漸嶄露頭角，為地理教學提供了新的可能性。為了更清晰地展示這兩種教學方式，通過直觀的表格呈現進行對比分析，具體見表1。

通過上述對比，可以看出實地考察與虛擬實踐各自具有優勢和局限性。與實地考察相比，虛擬實踐在成本、安全性、可重復性等方面表現出顯著優勢，同時在一定程度上保留了實地考察的沉浸感和互動性。這表明，基于GoogleEarth的虛擬實踐在地理教學中具有較高的實踐適切性。

三、基于具身認知理論的GoogleEarth教學路徑

基于理論與實踐的適切性分析，本文以湘教版高中地理教材必修一第一冊第二章第三節的冰川侵蝕地貌內容為例，構建一套科學有效的基于具身認知理論的GoogleEarth輔助地理教學路徑。依據具身認知理論，認知具有情境性、涉身性、交互性、生成性特點[6，可從創設具身情境、鼓勵親身參與、組織互動交流、引導自主生成四個方面入手，構建教學路徑（見圖1），助力學生核心素養的培養。[7]

四、教學過程

為確保上述教學路徑的有效落地與實施，本文進一步細化教學過程。這一過程不僅是對上述教學路徑的細化和落實，而且是確保學生能夠在情境中體驗、在參與中學習、在互動中深化、在生成中提升的關鍵環節，旨在為學生提供一個沉浸式、互動式、探究式的學習環境，從而有效促進其地理核心素養的提升。

（一）創設情境，導入新課

教師依托沉浸式云端科考情境，借助GoogleEarth平臺構建虛擬冰川科考場景，添加真實音效。學生通過第一視角漫游模式，沿預設的科考路線進行全景觀察，感受冰川環境。借助具身認知理論，通過視覺和聽覺的全方位刺激，讓學生身臨其境地感受冰川環境，幫助學生建立對冰川地貌的初步認知，激發學生的學習興趣和探究欲望。

（二）眼觀其變，洞察秋毫

在云端科考情境中，學生通過虛擬漫游獲得宏觀環境的感知。為進一步探究現象的成因，可設置運用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特征，引導學生從整體環境感知轉向微觀機制剖析。學生可在操作界面縮放、旋轉畫面，從不同方向觀察地貌并進行記錄。教師適時引入真實案例對比驗證，引導學生發現規律?；顒右詣邮痔剿骷ぐl學生興趣，用虛擬實景直觀呈現抽象概念。學生通過操作，將教材插圖中的平面地貌轉化為立體空間認知。通過“眼觀手動、虛實結合”的體驗，學生不僅記住了冰川地貌特征，而且掌握了從現象推理過程的地理思維方法，同時學會熟練運用地理信息技術工具，提升數字化學習能力。

（三）實驗探秘，推理溯源

通過物理模擬實驗可直觀揭示冰川侵蝕作用的動力機制和地貌演化規律。因此，在教學時基于課程標準，以“物質運動一地貌塑造”為核心邏輯，通過結構化實驗活動引導學生探究冰川侵蝕原理。實驗所需材料與操作步驟見表2。

學生以小組合作形式開展實驗，先領取實驗材料箱，再根據實驗需求進行角色分工，確保全員參與、協作高效。具體分工如下：總協調員，負責統籌實驗進度、分配組員任務、監督操作規范；材料操作員，按照操作步驟完成實驗；數據技術員，負責整理實驗數據；匯報展示員，負責在班級匯報中解說冰川侵蝕動力機制、對比模擬地貌與真實案例、回答師生提問。實驗前，總協調員組織組員研讀實驗目標，明確分工；操作中，組員按角色執行任務并實時溝通；實驗后，共同分析數據，數據技術員與匯報展示員協作完成成果可視化。教師通過巡視指導、提供AR地貌模型輔助觀察，確?？茖W探究方向。

在高中地理教學中，實驗具有認知建構與素養培育的雙重價值，通過可視化、可操作的物理模擬，能將抽象的地質過程轉化為具象的演化現象，有效突破教學難點。通過精細化分工，學生既能深入體驗實驗操作細節，建立“物質運動一形態塑造”的地理邏輯鏈條，又能培養團隊協作與跨角色思維。而后續的角色輪換機制可進一步促進學生的綜合素養發展。這種具身認知過程不僅強化了學生對地理原理的深度理解，而且培養了學生的地理實踐力、空間想象力、科學探究能力，為后續分析真實地貌演化案例奠定了基礎。

（四）角色扮演，“谷”“灣”對比

在觀測和實驗環節，學生已掌握冰川侵蝕地貌的形態識別方法及動力機制，然而在真實環境中，相同侵蝕過程可能會因環境差異而產生截然不同的地貌景觀。教師呈現U形谷和峽灣影像圖、典型的U形谷和峽灣形成案例，設置“從地質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？是什么因素導致它們最終呈現出不同的地貌特征？”問題，啟發學生思考。

在冰川侵蝕地貌探究活動中，學生分組扮演“U形谷”和“峽灣”兩種地貌角色，通過互動深化理解。第一步，各組結合實驗觀察和教材知識，解釋地貌形成過程；第二步，對比討論分組扮演的差異。其他同學作為“評價員”，進行點評補充。本活動以地理實踐力和綜合思維素養培育為導向，緊扣冰川侵蝕地貌成因與特征的教學難點，通過角色扮演、對比建構、遷移運用三重路徑，將抽象的地質過程轉化為具象可感的認知體驗?；顒釉O計著重體現三個方面：其一，具象化認知，借助U形谷與峽灣的角色扮演，引導學生將課本中“下蝕”“側蝕”“海水倒灌”等術語轉化為動態地理過程；其二，對比式建構，通過小組間的特征闡釋與差異辨析，強化學生對冰川地貌空間分異規律的系統理解；其三，遷移性應用，結合真實案例分析，促進學生從原理記憶向區域分析進階，為同類主題的探究提供方法。

（五）冰融思變，人地和諧

通過上述教學環節，學生對冰川知識已經有了客觀認知，教師進一步呈現冰川消融數據、衛星影像數據、冰川消融案例，設置困境一影響一措施的問題鏈，引導學生進行探究。

學生分組對比2014年與2022年冰川衛星影像，觀察冰川面積縮小、冰舌退縮等現象，直觀感受冰川退化的嚴峻趨勢，同時借助時間軸直觀感受冰川在不同年份的動態變化，研討實際案例，挖掘人類活動與冰川消融的因果聯系，最后結合所學知識提出應對策略。學生通過操作時間軸觀察冰川變化，調動視覺感官分析數據影像。在整個過程中，學生深人探究人類活動與冰川消融的因果聯系，深刻領悟人類與冰川所處的自然環境緊密相連，人類的不當行為會引發冰川消融。而人類積極行動也能緩解這一危機，幫助學生建立系統性思維，深化對“人地相互作用”的理解，樹立尊重自然的可持續發展觀，主動踐行人地和諧共處的理念。

（六）制作模型，內化知識

基于具身認知理論，設置延伸性學習任務：學生利用廢舊紙盒、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比模型，詳細標注關鍵地貌特征，并記錄制作中的思考與發現，在下一次課中展示與交流模型。讓學生將抽象知識具象化，在材料利用、方案設計中滲透可持續發展理念，同時全面鍛煉學生的動手實踐、空間想象、語言表達、邏輯思維等多種能力，讓學生在實踐中深刻領悟并踐行人地和諧共處的理念。

五、教學反思

本文基于具身認知理論，結合GoogleEarth技術構建冰川侵蝕地貌虛擬實踐教學模式，為培養學生的地理核心素養提供了創新路徑。實踐表明，通過“身體嵌入環境一環境反饋認知一認知生成行動”的閉環設計，學生能夠借助3D模擬、實驗和協作任務，深度參與冰川地貌的觀察、分析與預測。該模式能夠顯著提升學生的空間思維能力和學科核心素養，尤其在地理實踐力與人地協調觀培養上成效突出。

然而，實踐過程仍存在一定的局限性。一方面，部分學生因操作技能不足影響任務效率，對此，需進一步加強針對學生技術工具應用的前期培訓。另一方面，虛擬環境雖然通過3D模擬與動態數據增強了沉浸感，但是與真實地貌的感官體驗差異（如觸覺、實地氣候感知）仍需通過技術優化或“虛實結合”模式加以彌合。未來研究可探索引入VR和AI技術，融入更多實地考察元素，通過線上線下結合的方式，讓學生的虛擬學習與真實體驗相互補充，同時開發個性化學習反饋系統，動態適配學生認知水平，進一步提升教學精準性。此外，教師需要不斷更新教學理念，提高自身的技術應用能力，以適應新時代地理教學的需求。

【參考文獻】

[1］劉登琿，卞冰冰，回歸與超越：具身認知視域下的教學情境設計[J].當代教育科學，2021（8）：49-54.

[2」陳惠卿，基于具身認知理論的高中地理“主題 + 區域”教學模式構建與實踐：以“氣壓帶和風帶對氣候的影響”為例[J]，福建基礎教育研究，2023（11）：84-87.

[3]曹爽.Lakoffamp;Johnson認知隱喻理論：闡釋與討論[J].青海師范大學學報（哲學社會科學版），2018，40（2）：125-130.

[4」李星玉，周忠發，劉智慧，等，具身認知視域下利用3DGIS技術賦能高中地理教學的實踐探究：以“地貌的觀察”為例［J].地理教育，2024（8）：47-51.

[5」張現瑤，王曉明，劉樹敏，等．融合SAMR模型和GoogleEarth，開展地理虛擬實踐教學：以“河流地貌的發育”為例[J].地理教育，2022（5）：15-18.

[6]殷明，劉電芝．身心融合學習：具身認知及其教育意蘊[J].課程·教材·教法，2015，35（7）：57-65.

[7］張佳昕，劉波，崔浩杰，等．基于具身認知理論培養人地協調觀的情境教學設計：以“工業區位因素及其變化”為例[J]．中學地理教學參考，2023（15）：8-11.