自然教育：户外学习提升学生地图识读能力、解决问题的反思性思维能力

伊莱夫·阿拉达格?阿拉丁·阿里坎?哈蒂杰·奥泽诺格鲁?著?方琮?王萍?陈均瑶?胡奇?毛峰?译

摘 要：地图识读能力、解决问题的反思性思维能力，二者之间有何关系，自然教育对二者有何影响，以此为研究目标，根据探索性序列混合研究设计，以36名七年级学生为研究样本，使用地图识读量表、解决问题的反思性思维能力量表，并设计半结构式访谈表、活动手册、学生工作表收集数据。定量研究结果显示，自然教育之下，学生的地图识读能力、解决问题的反思性思维能力都有了明显提高，并且两种能力之间存在很强的相关性。对参与学生进行的访谈也证实了以上研究发现。基于以上发现，研究人员建议教师投入更多时间进行自然教育，并在课程中普及自然教育。

关键词：户外学习；空间思维；解决问题；社会研究；科学

中图分类号：B845.65文献标识码： A文章编号： 1004-8502（2023）03-0111-18

译者简介：方琮，华东理工大学硕士研究生，研究方向为翻译实践；王萍，中国儿童中心副研究员，研究方向为社会政策、家庭教育；陈均瑶，华东理工大学硕士研究生，研究方向为翻译实践；胡奇，华东理工大学本科生，研究方向为翻译实践；毛峰，上海对外经贸大学国际商务外语学院副教授，研究方向为语言政策与外语教育。

一、引言

地图识读能力是我们日常必备能力之一[1][2]，也是现代社会衡量智力的一个重要指标[3][4]。因其与空间思维密切相关[5]，在测量个人空间思维水平的量表或测试中，常包括对地图识读能力的测试[6][7]。美国国家研究委员会[8]指出，空间思维能力包括识图能力。但由于研究人员对能力和子能力的看法不同[9]，研究文献中常用“空间能力”“空间技能”“空间认知”“空间智能”“空间推理”“空间理解”等术语替代“空间思维”一词。根据美国国家研究委员会[8]的建议，本研究使用术语“空间思维”泛指上述所有能力。

以往研究表明，随着空间思维水平的提高，生物学、物理学、化学、数学、编程方面的成就也会提高[10-14]。空间思维能力是一个重要指标，能预测个人未来能否在科学、技术、数学、工程领域钻研并取得成功[15-17]。克莱门茨和巴蒂斯塔提出，空间思维能力对科学思维能力至关重要[18]。美国国家研究委员会的一份报告指出，许多科学发现很大程度上依赖空间思维能力[8]。班纳坦认为，比起语言能力，近80%的职业更依赖空间思维能力，例如，从定位到自拍等许多活动中，人们必须利用空间思维才能完成[19]。简言之，空间思维对个人的行动和思维至关重要。尤其是地图识别能力，不仅方便人们生活，也有助于人们理解世界[20]。因此，在学校指导学生如何使用和设计地图至关重要[21]。尽管目前已有相关研究，但关于如何在教育实践中使用、应用、提高地图识读能力及影響地图识读能力的因素有哪些，研究较少[22-24]。

地图识读能力不仅仅是解释地图上所看到的东西，还有助于解决问题，并对当前环境中发生的事情做出决策[25]。地图识读能力和解决问题的能力对人们适应环境至关重要，掌握这些能力，有助于人们更好地规划自己的生活、更容易适应环境、更有效解决面临的问题。解决问题的能力就是识别、确定和处理问题的能力。泰兰[26]指出，解决问题是一个涉及认知、情感和精神活动的复杂过程。约翰逊认为，个人在童年时期掌握的解决问题的能力，会因在校期间获得的其他能力而进一步提高[27]。根据道的观点，现代教育最重要的目标是掌握和提升解决问题的能力[28]。解决问题的能力是21世纪的必备技能[29]，也是人们在第四次工业革命中需要磨砺的一项能力[30]。沙姆苏丁提出，解决复杂问题时，学生可以运用反思性思维，聚焦问题所在[31]。杜威将反思性思维定义为，“对于信念或假设性的知识，根据其依据的基础逐渐推出结论，进行积极、持续、细致的思考”[32]。基齐尔卡亚和阿斯卡尔指出，解决问题的过程最能有效反映反思性思维能力[33]。因此，有效地结合与运用这两种技能至关重要。美国国家数学教师委员会的一份报告强调，有必要培养学生的三维思维，并帮助他们在解决问题时运用空间思维[34]。然而，值得注意的是，参加国际学生评估项目（PISA）和国际数学和科学趋势研究（TIMSS）组织的考试时，在应用空间思维和解决问题的能力方面，学生基本都未达到预期水平。之所以会产生这一结果，可能受到了传统教学环境的影响。多明格斯等人表示，传统的教学模式枯燥无味，缺乏激励[35]。在一个仅限于黑板和书本组成的学习环境里，学生感觉被困于四面墙壁之中。这可能导致学习偏离现实生活。一些学生甚至在学校里出现了不良反应，如社交能力缺乏、情感发展缓慢、行为发展不足[36]。

户外学习环境有助于应用实践知识，由此学生将所学知识付诸实践[37]。在户外学习环境中，学生在实践和生活中学习探索，所获得的知识将是永久的[38]。有鉴于此，自然教育近年来开始崭露头角，关于自然教育的研究亦有所增加[39][40]。

“关于自然教育，相似的术语有‘基于场所的教育‘环境教育‘户外教育‘基于环境的教育。”[41]根据凯莱什等人的说法[42]，自然教育是在自然环境中认识自然，并利用自然提供的事物作为教育主题、材料和工具。在自然教育中，以自然提供的东西为教育材料，这点至关重要[43]。自然教育的基本理念是，有了自然提供的实际案例和模型，学生能在生活和实践中学习，效果将更加持久[44]。

英国和澳大利亚进行了一些实地研究，引发了人们对自然教育相关研究的关注[45][46]。近年来，国家机构和教育部门特别重视自然教育方面的研究。开展自然教育时，教师可以利用学校花园、国家公园、博物馆、美术馆、历史和文化遗址、野餐区作为活动场所。基依奇等人强调，在自然教育中进行的实践活动，有助于学生将学习与现实生活联系起来[47]。摩根等人认为，户外活动有助于释放个人的创造潜力[48]。自然教育可以提高社交能力[49]、解决问题的能力、适应能力、创造能力[49-51]。拉金强调，户外学习活动充满乐趣和挑战，并能积极影响学生的态度、价值观和信仰[52]。因此，这些经历能被长久记住。

本研究旨在确定自然教育活动对学生地图识读能力和解决问题的反思性思维能力的影响，并探讨这两种能力之间的关系。卡恩等人强调，关于户外学习对学习的影响，发达国家已有所研究，但发展中国家还比较缺乏[40]。令人惊讶的是， 很少有人研究在教育实践中如何应用、改进和影响地图识读能力[22-24]。地图识读能力不仅对于解决实际问题极其重要，也有助于人们发现问题，并系统性地提出实际的解决方案[53][54][25]。文献研究表明，空间思维差的学生，在解决问题、反思性思维方面，容易遭遇困難，所以要研究这两种思维能力之间的关系。马洛尼等人认为，空间思维差的学生，在解决数学问题时，很可能遇到困难[55]。凯汉发现，空间思维和逻辑思维能力之间有显著关系[56]。凯尔等人指出，空间思维能预测创意潜力[57]。特里克特和特拉夫顿表示，创建并使用心理模型来检验科学假说时，空间思维至关重要[14]。

经查阅文献发现，一些研究调查了自然教育对解决问题的能力、反思性思维能力、空间思维能力的影响[58-66]。然而，尚未发现有调查自然教育对地图识读能力影响的研究。此外，尚未有研究探讨地图识读能力与解决问题的能力或反思性思维能力之间的关系。因此，本研究希望能填补该研究领域的空白。

国家教育部的课程强调要培养学生的地图识读能力、解决问题的能力和反思性思维能力[67-70]。地图识读能力对于学生了解自己所处的环境，理解并解释当地地理、政治、经济、社会、文化生活和变化等方面都至关重要[71]。同样，地图识读能力对于解决问题也很重要。因此，必须确定影响地图识读能力和解决问题的反思性思维能力的因素，并努力培养学生的这两种能力。

二、研究材料与研究方法

本研究采用探索性序列混合设计方法。采用探索性序列的研究方法，首先要收集定量数据，然后收集定性数据来解释定量数据[72]。探索性研究的主要目的是确定变量之间的因果关系[73]。本研究采用探索性序列方法设计，目的在于确定自然教育活动对学生地图识读能力和解决问题的反思性思维能力的影响，并探讨两种能力之间的关系，然后利用定性数据深入探讨研究结果。

研究的定量部分设计了单组实验，考察以跨学科方式为科学和社会研究课程设计的自然教育活动如何影响学生的地图识读能力和解决问题的反思性思维能力，并考察两种能力之间的关系。研究的定性部分设计了嵌入式单案例实验。定量研究结束后，对样本中的9名学生进行了半结构式访谈，收集定性数据。在研究活动实施过程中，利用学生填写的活动手册和学生工作表，对情况进行了深入调查。

（一）研究样本

研究对象包括2020—2021学年在艾登学习的七年级学生，然后有目的地从总研究对象中抽取样本。这是一种非概率抽样，遴选标准如下：七年级学生、就读于乡村学校、科学和社会研究课程期末成绩优异、从未参加过土耳其科学技术研究委员会资助的项目。按照以上遴选标准，本研究的样本共有36名学生，其中包括13名女生和23名男生，年龄范围为13～14岁。研究人员将学生分成两组参加项目，每组18人，每个小组分别由研究团队带领学习6天。

（二）研究数据收集工具

为收集数据，本研究使用了地图识读能力量表、解决问题的反思性思维能力量表，还设计了半结构式访谈表、活动手册、学生工作表，对调查结果进行深入分析。

科茨和德米尔设计的地图识读能力量表，采用的是李克特式五分量表法，该量表由4个影响学生地图识读能力的因素组成，涵盖24个测量项[74]。这24个测量项的评分部分包含“非常不同意”“不同意”“不一定”“同意”“非常同意”五种回答，分别计为1、2、3、4、5分。每个被调查者的态度总分，是所有题项得分之和，因此调查最低分为24分，最高分为120分。子量表如下：利用地图解决实际问题（示例：我可以通过地图，以米或公里来计算两个地点之间的距离）、识读和解释地图（示例：我可以通过不同类型的地图，如气象图、地形图、地质图、地下资源图和土地利用图，评估一个地方的地理特征）、绘制地图（示例：我可以用等高线绘制地形图）、使用地图（示例：我可以在旅行中使用路线图）。研究发现，克朗巴哈信度系数在总量表中为0.93，在4项“利用地图解决实际问题”子量表中为0.83，在9项“识读和解释地图”子量表中为0.89，在3项“绘制地图”子量表中为0.81，在8项“使用地图”子量表中为0.85。

基齐尔卡亚和阿斯卡尔设计的解决问题的反思性思维能力量表，采用的是李克特式五分量表法，该量表由3个因素组成，这3个因素涵盖14个测量项[33]。这14个测量项的评分部分包含“非常不同意”“不同意”“不一定”“同意”“非常同意”五种回答，分别计为1、2、3、4、5分。同样，每个被调查者的态度总分是所有题项得分之和，因此量表最低分为14分，最高分为70分。子量表如下：提问（示例：无法解决某个问题时，我会反问自己，以找出原因）、推理（示例：当遇到某个问题时，我会回顾已经解决的问题，并根据二者的异同找到它们之间的关系）、评价（示例：解决问题后，我会将自己的解决方案与朋友的解决方案进行比较，并评估自己的解决方案）。克朗巴哈信度系数在总量表中为0.83，在5项“提问”子量表中为0.73，在4项“推理”子量表中为0.71，在5项“评价”子量表中为0.69。

研究人员在征求专家意见后设计了一份半结构式访谈表。该访谈表包含6个开放式问题。此外，本研究还设计了一本活动手册和一些学生工作表，针对研究项目中开展的每项活动，提出单独的问题。这些活动手册和学生工作表也被用作收集数据的工具。

（三）数据分析

本研究使用SPSS统计软件23.0版本，对定量数据进行分析。在定量数据的分析过程中，首先对数据的正态性进行测试。正态性检验采用了峰度值和偏度值。检验结果显示，这些数值分布于+2到- 2之间。根据乔治和马勒里的研究，位于+2和- 2之间的数值呈正态分布[75]。因此，在数据分析中使用了参数检验。此外，解释影响程度时参考了塔尔海默和库克[76]的观点。

参与研究的两组学生，由相同的教育者引领，接受的教育也完全相同，因此研究人员将两组学生的数据结合起来进行分析。根据结果，两组学生在地图识读能力量表和反思性思维能力量表中的平均前测分数方面没有显著的统计学差异。从这一发现可以看出，学生们的准备程度相似，并且两组是同质的。研究还使用MAXQDA 2020软件的内容分析方法对定性数据进行了分析。定性数据来自参与自然教育的36名学生中的9名，包括女生4人、男生5人。这9名学生是根据其量表得分选出的，分别代表高分组、中分组、低分组学生。在对学生的数据进行编码时，研究人员采用的是昵称，确定昵称的依据是学生性别和访谈顺序。例如，第二位女性受访者的编码为FS2。两位研究人员分别对数据进行编码，以确保编码者的可信度。

（四）研究方案

在本研究中，数据是在“享受—学习—发现科学和社会研究活动”项目中获取的，获土耳其科学技术研究委员会4004自然教育和科学学校资助。本研究经艾丁·阿德南·门德雷斯大学教育研究伦理委员会审核通过（通过日期为2019年11月8日，编号为2019/100）。为实现融合科学和社会研究主题的跨学科项目，本研究首先要确定这两门课程中的共同主题。选定的主题包括环境、空间、文化遗产、天文学和能源。接着，本研究讨论了这些主题在科学和社会研究教学中遇到的问题。解决问题的同时，本研究回溯现有文献，征求专家意见，并与教师进行焦点小组访谈。自然教育活动计划旨在为研究人员发现的问题寻找解决方案，并改善所设计的教育环境。在活动计划框架内，两组各18名学生要进行为期6天的培训。在符合项目和研究目的的前提下，本研究在项目范围内设计了一些活动，以确定自然教育活动对地图识读能力和解决问题的反思性思维能力的影响，并探索两种能力之间的关系。表1概述了这些活动。

从表1中的活动可以发现，大多数任务同时涉及地图识读能力和解决问题的反思性思维能力。本研究在计划、设计活动时，非常注重活动的真实性，力求贴近学生日常生活中面临的情况。

三、研究结果

（一）关于第一个子问题的研究结果

本研究的第一个子问题是“七年级学生在地图识读能力量表中的前测和后测中成绩是否存在显著差异”。为得到答案，本研究进行了相关样本的t检验。表2显示了测试结果。

如表2所示，与前测（X-pretest = 74.97）相比，学生在地图识读能力量表中的平均后测总分（X-posttest = 81.94）显著提高，但这一差异对学生的影响适中〔t（35）= -2.89，p =0 .007，Cohens d = 0.48〕。从学生在子量表中的平均分数可以看出，与前测分数（X-pretest = 11.81）相比，“利用地图解决实际问题”子量表的后测分数（X-posttest = 12.92）在统计学上有所增加，但并不显著〔t（35） = -1.80，p = 0.080，Cohens d = 0.30〕。与前测得分（X-pretest = 31.08）相比，“识读和解释地图”子量表的后测得分（X-posttest = 33.28）在统计学上显著增加，但这一差异对学生的影响很小〔t（35）= -2.06，p =0 .047，Cohens d = 0.34〕。与前测得分（X-pretest = 5.92）相比，“绘制地圖”子量表的后测得分（X-posttest = 7.75）在统计学上也有显著增加，且这一差异对学生的影响适中〔t（35） = -2.87，p = 0.007，Cohens d = 0.48〕。与前测得分（X-pretest = 26.17）〔t（35） = -1.66，p = 0.105，Cohens d= 0.28〕相比，“使用地图”子量表的后测得分（X-posttest = 28.00）在统计学上有所增加，但并不显著。以上结果表明，上述开展的各项活动对提高学生的地图识读能力有一定效果。

（二）关于第二个子问题的研究结果

本研究的第二个子问题是“七年级学生在反思性思维能力量表中前测和后测成绩是否有显著差异”。为得到答案，本研究也进行了相关样本t检验。表3显示了测试结果。

如表3所示，与前测（X-pretest = 55.53）相比，学生的平均后测总分（X-posttest = 58.06）显著提高，且这一差异对学生的影响适中〔t（35）= -2.76，p = 0.009，Cohens d = 0.46〕。从学生在子量表中的平均分数发现，与前测分数（X-pretest = 19.47）相比，“提问”子量表的后测分数（X-posttest = 20.47）统计学上有显著增加，但这一差异对学生的影响很小〔t（35） = -2.34，p = 0.025，Cohens d = 0.39〕。与前测得分（X-pretest = 19.72）相比，“评估”子量表的后测得分（X-posttest = 20.72）统计学上有显著增加，而这一差异对学生的影响也很小〔t（35） = -2.35，p = 0.024，Cohens d = 0.39〕。与前测得分（X-pretest = 16.42）相比，“推理”子量表的后测得分（X-posttest = 16.86）在统计学上有所增加，但并不显著〔t（35） = -1.46，p = 0.153，Cohens d = 0.24〕。以上研究结果表明，在项目框架内设计的活动对提高学生解决问题的反思性思维能力有一定效果。

（三）关于第三个子问题的研究结果

本研究的第三个子问题是“七年级学生在地图识读能力量表中的前测和后测成绩，与他们在反思性思维能力量表的前测和后测成绩，二者之间是否存在显著关系”。为得到答案，本研究进行了皮尔逊相关系数检验。表4中显示了测试结果。

皮尔逊相关系数测试结果显示，从前测成绩（r = 0. 602，p ＜ 0.001）和后测成绩（r = 0. 648，p ＜ 0.001）中可以发现，对七年级学生而言，地图识读能力和解决问题的反思性思维能力，二者之间存在显著的正相关关系。换言之，随着学生地图识读能力的提高，他们解决问题的反思性思维能力也会提高。

（四）关于第四个子问题的研究结果

第四个子问题是“七年级学生对自然教育有什么看法”。本研究采用半结构化访谈方式，对收集的数据进行了内容分析，并创建了相应的主题、类别、代码。

图1的内容分析结果显示，学生对自然教育的看法可归为两个主题，分别命名为“贡献”和“局限”。“贡献”主题包括以下类别：技能训练、学生动机、学术成就、实际利益。“局限”主题下的类别是挑战。

“技能训练”类别包括以下代码：地图识读、解决问题、反思性思维和沟通。分析涵盖这些技能的原因之一是，自然教育活动旨在培养学生的地图识读能力、解决问题的反思性思维能力。在活动中，参与的学生需要这些技能来完成任务或项目，因此，学生们认为这些在活动中所使用和发展的技能是值得学习的。此外，学生们在访谈中强调，他们的沟通能力也有所提高。在学习环境中，不管是师生之间，还是学生之间，良好的沟通都是良性学习过程中的关键组成部分。团队合作和戏剧活动中，学生之间的沟通合作可帮助提高他们的沟通能力。学生们还表示，地图识读能力和解决问题能力是交织关联的。例如，学生MS9表示：“我认为，我的空间能力和解决问题能力都得到了提高。比如，我独自一人去某个熟悉的地方时，通过线索，我可以轻松辨别方向，也可以轻易找到解决问题的方法。因为在活动中，老师教我们像科学家一样观察环境和自然，发现问题，并找到解决问题的方法。现在我知道如何获取和使用信息……比方说，我们在某个地方迷路了，凭借解决问题的能力，我们可以分析地图，找到出路。”学生FS8表示：“通过阅读新闻、浏览网站，我对国内外政治和社会问题有了更好的理解。我运用自己的空间能力，更好地了解了世界各国的地理位置；凭借解决问题的能力，更好地了解世界和一些国家出现问题的原因，还可以提出自己的解决方案。这两种能力十分相似。”学生FS2表示：“我认为我可以更好地反思学到的知识。”学生MS9表示：“我在那儿（学校）的时候处事优柔寡断，但在这儿（训练营）可以迅速适应环境。通常，我不能立即适应新环境。第一天我们进行了训练（戏剧），一起做游戏，因此可以更好地社交。”学生FS8表示：“我们在学校都是独自一人，但在训练营能更自在地交流。”学生MS7表示：“这次训练营帮助我学会与人交往沟通。我是一个内向的人，但参加完这次活动之后，与人沟通变得更容易了。”学生FS2表示：“我能更好地与人沟通了。”

“学生动机”类别包括以下代码：趣味学习、从生活和实践中学习、培养学生的态度、令人兴奋、循循善诱。分析涵盖这些代码的原因之一可能是，学生得以走出教室，触摸世界，感知万物，探索知识，并在项目任务期间进行计划和实验。学生们报告说，他们参加的活动有趣不枯燥，学习是源于生活和实践，而非死记硬背。他们还强调，参加这些有趣的活动后，他们更愿意学习，积极性也更高了。比如，学生MS5表示：“户外学习好玩又有趣，我们从未感到无聊。”学生MS3表示：“我们所有学习都是通过户外观察和实践，在学校我们可无法体会这些。”学生MS4表示：“有些事情我很喜欢，比如在国家公园寻找植物。让我高兴的是，我最终记住了植物的位置。我会努力记在心里，因为所有老师都说我将来还会遇到它们。我和我的朋友们都兴奋极了。”学生FS2表示：“我本来就很喜歡上课，参加完这次活动之后更喜欢了，听课也更专心了。”学生MS7表示：“训练营结束后，我决心努力学习功课。”学生FS8表示：“参加完训练营，我的学习成绩提高了。我在自然环境中能更清楚、更舒适地学习知识，比如，我可以触摸到那些事物，直接理解掌握它们的特征，但在学校教室里，就比较难了。再如，在那里我可以做某件事，当我对一种植物很好奇，那我就可以直接触摸，这样更容易了解它的质地，毕竟在教室里我们只能看书本上的图片。”

“学术成就”类别包括以下代码：永久性知识、跨学科、有意义的学习和同伴学习。对这一结果的一种可能解释是，自然教育活动是基于跨学科研究方法设计的，学生们通过在团队合作活动中运用知识和技能来相互学习，而这些知识和技能是他们通过实践和生活获得的。学生们表示，在真实的环境中，他们通过在自然中运用触摸、感受和嗅觉获得的知识更加持久，特别是跨学科活动确保学习更有意义。学生们还指出，由于在活动中经常布置小组任务，他们从朋友那里也学到了很多新知识。比如，学生MS7表示：“我在大自然的环境中学习知识。因为有了实践的机会，学到的知识也变得更持久，大自然给予我的教育使我能够深入学习。这次训练营后，我决定好好学习功课。”学生MS3表示：“我认为，如果我们一早就在你们的带领下去尼萨古城或考古博物馆考察学习，并在学校或者社会研究上被容许更长久地审视，我们本可以受到更好的教育。”学生MS9表示：“我们亲身体验，边玩边学。训练营这里比学校好，因为在学校只能接触粗浅的信息。”

“实际利益”类别包括以下代码：在日常生活中使用、以探索者的视角观察自然、认识自然。对这一结果的一个可能解释是，活动是在教室外进行的，所以学生们愈发意识到人与环境间的关系。学生们表示，他们在活动中学到的知识可以运用到日常生活中。参与研究活动并亲近自然的学生强调，他们现在更了解自然，并会以探索者的视角看待自然。例如，学生MS4表示：“我观察了自己。参加完训练营回家后，我发现自己变得很有见识，因为活动教给了我们一些日常生活中的知识，我已经掌握了你们教给我们的大部分知识。”学生FS6表示：“现在我想去哪儿很快就能到达。而且，我想我可以将学到的知识应用到一些学校课题上，比如社会研究课上识读地图。”MS5表示：“我真的开始把自然视为一座有待发掘的宝藏。”

“挑战”类别包括以下代码：环境挑战和生理挑战。其中一个可能解释是，本研究设计的活动是在夏季进行的。学生们表示，他们面临着一些挑战。天气炎热，有时在大自然中物质需求难以满足。学生FS8表示：“我们走了很多路，筋疲力尽，又渴又累。虽然我们通常是乘公共汽车，但也会步行去一些地方，就会很累，有时甚至疲惫不堪。”学生MS4表示：“活动本身没有缺陷，但有时天气状况会对活动稍有影响。”

此外，通过对学生的访谈，根据学生最频繁重复的词制作了一个词云，见图2。

图2中的词云显示，学生重复频率最高的词有：思考、更多、可以、我们、学到的、信息、学校、和、自然、户外、能力、地图、问题、解决、改进等。

四、研究讨论

本研究旨在确定自然教育对学生地图识读能力和解决问题的反思性思维能力的影响，并探讨两种能力之间的关系。研究的第一个子问题是，七年级学生在地图识读能力量表中的前测和后测成绩是否有显著差异。分析结果显示，在研究范围内开展的活动，明显提高了学生在地图识读能力方面的平均成绩。从效应量来看，这些活动在提高学生的地图识读能力方面有一定效果。塞伊汗指出，校外学习活动有助于培养空间感知能力[66]。拉赫马特等人也强调，校外学习活动可以提高学生的空间能力[65]。

研究的第二个子问题是，七年级学生在反思性思维能力量表中的前测和后测成绩是否有显著差异。分析结果显示，在研究范围内开展的活动，明显提高了学生的反思性思维能力平均分。从效应量来看，这些活动对提高学生解决问题的反思性思维能力有一定效果。安普埃罗等人强调了户外学习对学生解决环境问题的益处[59]。瓦尤妮等人报告说，自然教育对提升科学过程能力和解决问题能力方面有很大影响[60]。维达达等人也发现，自然教育也会提高学生的数学解题能力[61]。同样，奎贝尔等人表示，自然教育丰富了学生的学习内容，提高了学生参与的积极性，并有助于学生技能的发展[77]。根据根茨等人的说法，自然教育提供了在该领域运用理论知识的机会，同时允许学生探索现实生活中的问题[78]。然而，乌拉尔和达德礼表示，在基于问题的学习方法框架内开展的自然教育活动，对提高学生的反思能力没有帮助[63]。

研究的第三个子问题是，七年级学生在地图识读能力量表中的前测和后测成绩，与他们在反思性思维能力量表中的前测和后测成绩，二者之间是否存在显著关系。分析结果显示，从前测和后测分数来看，学生的地图识读能力和解决问题的反思性思维能力之间存在显著的正相关关系。巴克利等人[79]强调，具有较高空间思维的个体，在解决、理解、处理图形问题时更有优势。先前的研究也发现了空间思维和解决结构设计问题之间的关系[80]，以及空间思维和解决数学问题之间的关系[81-87]。地图识读能力不仅是解释地图上的内容，更重要的是解决问题，并对周围环境中发生的事情做出决策[25]。地图识读能力还有助于学生根据地图上的信息进行推断，从而解决问题[53][54][25]。所有这些讨论都可以解释地图识读能力和解决问题的反思性思维能力之间的关系。

根据内容分析的结果，学生们认为，通过参与本研究设计的活动，他们获得了知识和能力的实际增益，从而提高了地图识读能力、解决问题能力、反思性思维能力和沟通能力，并提高了学习积极性和学业成绩。此外，由访谈数据生成的词云中，我们可以看到，重复频率最高的词包括思考、更多、可以、我们、学到的、信息、学校、与、自然、户外、能力、地图、问题、解决、改进等。该情况表明，学生们经常提到反思性思维、学习、自然、地图识读能力和解决问题能力。哈伦和阿拉慕丁强调，自然教育可以提高社交能力[49]。布罗达指出，自然教育可以提高解决问题能力和适应能力[50]。在半结构式访谈中，学生们强调他们的地图识读能力和解决问题能力都得到了提高，并指出这两种能力是密切相关的，这一发现支持了定量研究的结果。访谈中，学生们还报告说，他们在自然环境中遇到了实际的空间问题，并经常在个人或团队任务中应用地图识读能力和解决问题能力来克服这些问题。他们的学习成果体现在从自然环境中获得的知识和能力上。他们在实践中运用所学知识，也能进一步巩固所学，并轻松地将所学知识与其他领域知识联系起来。

在本研究设计的活动中，根据实际要求，分配给学生的任务侧重于地图识读能力、解决问题的能力和反思性思维能力的使用。同时，活动也参考了学生在日常生活中经常遇到的情况，以确保所学知识的永久性，使学习变得更有意义。韦特认为，户外活动时能真实接触动植物，增强了知识的持久性，并激发学习动力[88]。在访谈中学生们表示，在大自然中开展活动为他们提供了实践学习的机会，他们对活动很好奇，活动本身很有趣，学习积极性也提高了。实验研究中，斯科特等人得出结论，学生们对户外活动更感兴趣，喜欢和朋友一起工作，这样能够更有效地相互沟通[89]。同样，德里斯纳等人指出，户外活动更能激發学生的积极性[90]。拉金强调，户外学习活动趣味无穷、令人兴奋，对学生的态度、价值观和信仰产生积极影响；这些经历会被长久铭记[52]。

最后，学生们表示，他们也面临了一些挑战。由于天气炎热，有时在大自然中物质需求难以满足。其中一个原因可能是，这些活动是在8月份进行的。

五、研究结论

本研究结果表明，自然教育是提高学生地图识读能力和解决问题的反思性思维能力的有效途径。研究还发现，两种能力之间有很强的相关性。由于现有文献缺乏对这一主题的研究，本研究着重确定影响地图识读能力和解决问题的反思性思维能力发展的因素。本研究结合量表、访谈问题、活动手册和工作表等研究工具，采用探索性序列混合设计，对比研究结果，从而增强研究的可信度。

研究结果显示，自然教育能有效地提高学生的地图识读能力和解决问题的反思性思维能力。因此，建议教师投入更多的时间进行自然教育，并在课程中推广自然教育。

自然教育活动应精心策划。学习活动计划不周全，不仅无法达到活动目的，也会造成安全隐患。但是，活动计划也不应过于严格，应允许学生自己探索信息。

在策划自然教育活动时，应注意季节条件和天气情况。

本研究发现，地图识读能力和解决问题的反思性思维能力之间存在高度相关性。未来的研究可以进一步使用结构方程模型进行验证。

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Abstract： This research aimed to identify the effect of nature education on map literacy skills and reflective thinking skill for problem solving and explore the relations between map literacy skills and reflective thinking skill for problem solving. To this end 7， it used an exploratory sequential mixed methods design. The sample consisted of 36 students who were in grade 7. The data were collected using the Map Literacy Scale， the Reflective Thinking Skill Scale for Problem Solving ， and a semi-structured interview form， an activity book and student worksheets designed by the researchers. The quantitative results showed that the nature education provided statistically significantly improved students map literacy skills and reflective thinking skill for problem so lving and there was a strong correlation between the two skills. The interviews held with the participating students also support these findings. Based on these findings， it is recommended that teachers devote more time to nature education and curricula promote nature education.

Keywords： Outdoor Learning; Spatial Thinking; Problem Solving; Social Studies; Science

（責任编辑：魏 一）