实景三维地理教学平台赋能学生研究性学习

研究性学习中，学生可以围绕某个实际问题进行自主学习和合作探究，使得学习过程更具开放性和综合性。《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》提出，要深化信息技术应用。随着信息技术的发展与进步，其在课堂教学中的应用形式逐渐多样化，不断为教师教学和学生学习赋能。借助信息技术，也将是面向未来的学生学习方式之一。如何利用信息技术改变学生的学习方式，为学生提供自主学习、探究学习和合作学习的开放空间，最终促进地理学习拓展和深入，是当前教师需要思考的重要问题。本文以高二学生基于实景三维地理教学平台开展的研究性学习活动为例，重点阐述信息技术在教学中培养学生核心素养所具有的价值。

一、实景三维地理教学平台的优势

实景三维地理教学平台利用三维数字技术打造的虚拟地理环境，能够实现对真实地理场景的还原。借助遥感技术，它能够直观呈现不同区域的真实地形地貌，包括水系、植被等各种地理元素，形成真实的三维地理环境；还可以实现不同时期的环境模拟变化，理解地理变迁规律，帮助理解动态地理过程。学生在平台上能够自由切换视角，如漫游、图层叠加、交互操作等，就像身临其境一样学习探索，为研究性学习的开展提供有力支持。

（一）提供丰富的实景数据，实现对真实世界的“真”认识、“真”感觉

实景三维地理教学平台借助遥感技术，全面还原了真实世界的实景信息，可以让学生亲眼看到地理对象，通过灵活调节比例尺、多视角切换，从不同尺度进行全方位观察。这比阅读或观看图片更真实，有利于形成直观印象。这些资料都是实时的，是没有经过人为筛选的第一手资料。学生可以根据自己的学习节奏和兴趣，随时在平台上找到需要的信息，这为学生研究活动的推进提供了有力支持。

（二）支持学生合作探究全过程，将被动地“学”变为主动地“悟”

在研究性学习中，学生能否有新问题、探究深度如何、小组协作是否和谐等，这些都是教师无法预设的，探究结果也没有标准答案。这种开放的学习环境和生成性内容，正是学生研究性学习形成高质量研究成果的价值所在。教师要鼓励学生“异想天开”，有独创性表现。它实现的前提是尽可能地对研究者和研究过程不设限，真正落实学生的主体地位，给足学生探索空间，这样他们才能在一层层深入探究的过程中做到真正感悟、内化与生成。实景三维地理教学平台不仅拥有大量、丰富的数据，让学生随时随地获取想要的实景信息，还有一些实用且操作简便的分析、编辑和展示功能，满足各阶段学生研究性学习的需要。研究过程中，学生的视觉感受更强、自主性更强，可以独立地在三维实景环境中探索、操作、解决问题，依据问题搜集资料，搭建解决问题的思路框架，设计方案，使得合作探究过程更生动有趣，有效激发学习动机，促进研究性学习过程的高效推进。

（三）提供充足的自主操作空间，让地理实践力的培养“实”而“有力”

地理实践力是学生在考察、实验和调查等地理实践活动的过程中所应具备的意志品质和行动能力。实景三维地理教学平台通过还原真实世界的实景信息，实现学生足不出户就能自主获取需要的真实数据，打破了实践活动的时空限制。学生利用平台探究的过程，也促进了他们核心素养和能力的全面提升。随着探究过程的不断深入，学生在提出问题、解决问题、发现问题和再解决问题的过程中，不断完善方案内容，训练科学思维，形成求真求实的科学品质。在这一过程中，学生利用地理视角深度认识问题，体会学科知识系统的内在关联性，在提升综合思维能力的同时，切实感受到人类在谋求人地和谐发展过程中做出的努力，并学以致用，因地制宜地提出一些想法或可行方案，人地协调的可持续发展观念自然内化于心。

（四）与时俱进，实现“学技术、用技术，与技术一起学”

培养全面发展的人，意味着要培养学生适应现在和未来社会发展的能力。在高度信息化的今天，信息素养培养也是学科育人的重要内容。借助实景三维地理教学平台，学生能够独立使用工具获取信息，随着研究过程不断深入和需求增加，还推动了平台的更新和完善。在平台上，学生可以自由叠加图层，调节比例尺，在不同空间、时间多维度和多层次地思考问题，体现了地理的时空尺度思想，提高认识区域复杂性、差异性、共同性的能力。此外，交流、分析、合作探究、解决问题等能力也得到显著提升，真正实现培养全面发展的人的目标。

二、基于实景三维地理教学平台的研究性学习活动

（一）确定研究方向

研究性学习主题一定要贴近学生生活实际，并对学生的未来发展有价值，具有开放性和探索性，是学生有兴趣且有能力开展的探究学习主题。高二学生已经学习过中国地理及世界地理知识，具备了自然地理和人文地理的基础知识，地理学科的基本观念和关键能力均有一定发展。因此，研究性学习主题可以不局限于本章节，选取综合性更强、包容度更高的内容。结合当前全球气候变化，世界能源转型已进入全面加速期，我国力争在 2030 年前实现碳达峰、2060 年前实现碳中和，必须协同推进能源低碳转型，加快构建现代能源体系，以保障国家能源安全。因此，教师确定的研究主题为：“在全球气候变化大背景下，中国如何实现能源低碳转型发展？”借此培养学生的家国情怀及使命感，提升核心素养。在这一过程中，实景三维地理教学平台为学生的自主探究活动提供技术支持。

在这一阶段，教师作为活动的启动者，重点介绍研究背景及主题，与学生一起界定概念，明确活动目标。

1.举例说明全球气候变化背景下中国低碳能源的发展现状及前景，尝试针对中国实现能源低碳转型发展的问题，因地制宜地提出可行性方案或建议，进行交流与分享。

2.自主探究与交流，将可持续发展理念转化为行为准则，树立人地协调观。

基于此，学生课下自主查阅资料，了解中国低碳能源发展现状，确定自己的研究方向。然后，学生投票选出其中4项最想研究的能源类型，自由分为4组：风能组、水能组、光伏组和核能组。之后，他们主要从发电角度开展研究性学习活动。

（二）开展自主探究学习

这一阶段，师生首先开展了一次集体交流讨论（如图1）。接着，各组学生根据给定的学习主题，进一步讨论，细化研究问题。结合时代背景，学生的讨论结果主要包括两方面：一是能源开发利用现状；二是未来开发利用方向及发展建议。

各组学生根据选择的能源方向，利用自习课、午休前等时间，灵活开展组内活动。大家利用实景三维地理教学平台，结合查阅的资料信息，讨论制订小组方案（如图2）。教师作为组织者和支持者，定期组织学生进行组间交流、阶段性汇报与过程性评价，对学生学习过程中遇到的新问题进行交流研讨，不断完善小组方案。整个活动阶段，教师尽量弱化对各组学生方案内容的参与感，多数时间是作为引导者，对学生活动及时进行积极评价，营造学生互动学习氛围，激发他们继续探究的热情，协助推进研究过程，给予学生更多发展空间。

探究学习过程中，各组学生都有新的收获和体会。例如，核电组学生最初查阅资料时发现核电是清洁能源且具有高能量密度的特点，但是目前的开发利用却仅占5%左右。从这一矛盾出发，他们进一步分析发现，制约核电站建设发展的重要原因之一是人们对于核辐射的争议。核电组学生借助实景三维地理教学平台查阅资料，特别区分了核污水和核废水，并在方案建议部分重点强调核电站建设应重视宣传，提高公众对核能的认识度和信任度。其他小组在使用平台过程中，也积极探索，有不同的发现。如光伏组学生借助平台放大了达拉特光伏电站，发现了地面的草方格，通过查阅资料，了解了光伏电板具有遮挡强光、减少土壤水分流失和固沙功能，切实感受到清洁能源利用与沙漠治理相结合的智慧举措。小组成员对此很感兴趣，继续查阅资料并到平台上探索印证。他们又在沿海地区看到鱼塘上方架设的光伏电板，实现了渔光互补，等等。这一过程中，人地协调的可持续发展观悄然内化于学生的内心。

这一活动还有助于培养学生严谨求实的钻研精神和勇于克服困难的意志品质。学生在探究和制订方案过程中，对于每个数据都会查阅多种官方资料来验证其真实性，通力合作，有极高的研究热情与投入度，展现了和谐友好的团队协作氛围。同时，灵活地迁移应用，勇于创造性地提出自己的想法。例如，风电组学生借助平台，在充分研究甘肃酒泉风电基地选址区位条件的基础上，归纳出风电基地选址的一般要求，然后又在平台上探索寻找合适的区域，大胆提出自己的设想，并兼顾了海上和陆上两类空间。又如，水电组学生在对未来发展前景的展望中，没有拘泥于寻找“大江大河”，而是提出前沿科技“微型水电技术”，利用物理和化学多学科知识融合解释原理，多维度思考，理解知识之间的联系，提出自己的看法。

在实践中，学生的信息素养也得到显著提升。对学生来说，在实景三维地理教学平台中，面对大量原始的实景信息，再加上网络中冗杂的数据资料，学生进行筛选和提炼，从而形成清晰、明确的方案，是具有很大挑战性的。经过大量的实践，学生的信息处理效率、观点提炼水平、行动能力都得到明显提升，也十分乐于学习和使用新技术。例如，光伏组学生利用测距功能，非常直观地感受达拉特光伏电站的规模；水电组学生利用剖面图发现雅鲁藏布江“大拐弯”的水电发展潜力等。在整个过程中，学生没有受制于技术，而是根据需求提出创新设想，也得到了平台技术人员的高度认可与支持，及时对平台进行技术升级。

（三）学习成果的汇报与交流

通过前两个阶段的探究学习过程，各组学生已经初步完成小组方案，并自主选择部分要点进行汇报和交流讨论，完善方案内容。汇报过程中，各组学生基本都能在平台上叠加图层，调整比例尺来说明问题，充分体现了学生的综合思维能力和尺度观念。为了更加清晰地呈现结论，学生也不断探索新技术并精益求精。比如，水电组学生为呈现“一滴水发六次电的梯级开发方式”，探索了标记功能，绘制了三大阶梯的剖面图；风电组和光伏组学生绘制了统计图来辅助说明结论；水电组和核电组学生在发展建议中还绘制了思维导图等。从方案内容上看，各组学生都能比较全面地介绍各能源发电的基本情况和发展前景，在未来发展前景方面，从不同角度提出自己的思考和建议。

（四）总结、评价与延伸

在研究性学习的最后阶段，教师要组织学生进行反思与评价。研究本身没有标准答案，重要的是关注学生的过程性表现，促进其能力提升。所以，教师不应仅仅关注知识学习结果进行终结性评价，简单地对学生的方案打分，更要关注表现性评价。本次探究性学习活动的评价内容从研究问题的确定与延伸（关注主要研究问题、生成性问题的科学性，体现思维的深度与广度、创造性等）、小组方案的制订过程（关注核心素养及关键能力表现，如活动参与度、贡献度、主动性、合作能力、创新能力、操作能力、克服困难的勇气与能力等）、交流汇报成果（关注方案完成度、科学性、系统性、深度与创造性等，以及现场表现、后续思考与展望等）几个维度展开。评价量规如表1所示。

此次研究性学习评价中，小组成员围绕以上内容完成自评、组内成员间的互评，以及组间互评工作。从评价结果来看，各组成员基本都能达到水平3、水平4。虽然从学生的活动方案上看，其科学性还需做进一步考量，但学生有机会真正像科学家一样深度投入、合作探究一个关乎人类前途命运的大事，这个过程本身就非常有价值。他们的素养和能力都得到全面提升，探究方法也可应用到今后的学习和生活中。总结会上，小组成员还交流了自己的收获与体会。

三、对基于实景三维地理教学平台开展研究性学习活动的反思

此次选题着眼于探索关乎人类命运的全球气候变暖等现实问题，实景三维地理教学平台为学生开展地理实践活动提供了新的学习工具，打破时空限制，使得研究过程更加真实、生动，高效助力学生思考全球能源利用大背景下中国该如何因地制宜地谋求发展等现实问题。在本次活动中（如图3），教师主要发挥活动启动者、组织者、支持者、参与者的作用，充分激发学生的主体积极性，让他们借助实景三维地理教学平台，进行集体研讨、小组研讨、方案交流和反思改进，在不断生成问题和解决问题的过程中，发展核心素养和综合能力。

此次研究性学习活动中，学生围绕“在全球气候变化大背景下中国如何实现能源低碳转型发展”这一大主题，借助实景三维地理教学平台，以小组合作形式确定并细化研究问题，制订活动方案，均能做到比较系统地观察、获取和处理复杂信息，并根据需要自主选择合适的地理工具开展研究性活动。学生学习兴趣浓厚，集思广益，不畏困难，还提出了很多创造性想法。参照课程标准对于地理实践力素养水平的划分，各组学生的表现均能达到水平3或水平4。此次活动也使得学生的地理实践力等素养及学科综合能力得到全面提升，是一次实现学科育人价值的有益尝试。

但有些问题还需要进一步探讨。例如，是否进一步放宽开展研究性学习活动的限制条件，让学生提前查阅资料，提出自己感兴趣的研究主题，然后与同学一起讨论确定，挖掘出可探究学习的大问题。学习成果的展示形式也可多元化，并将此作为一项评价维度。此外，技术的运用虽然可以模拟真实场景，增强学生体验感，但它毕竟不能完全替代真实实践活动，在条件允许的情况下，还是要将学生带到现实环境中去体验与实践，并与数字技术结合，实现优势互补，真正落实“培养全面发展的人”的要求。

注：本文系中国教育学会2022年度教育科研一般规划课题“中学地理实践育人方式和途径的探索与实践”（课题编号：202200130603B）、北京市海淀区教育科学“十四五”规划一般课题“大概念视角下高中人文地理教学中培养学生地理实践力的实践研究”（课题编号：HDGH20230331）的阶段性研究成果。

（作者系北京市第二十中学地理教师）

责任编辑：孙建辉