2012美国地理课程标准——问题解决、决策制定能力的培养

2013-03-27 07:26华东师范大学地理系200241顾绍琴姜君轶
地理教学 2013年22期
关键词:空间数据课程标准形式

华东师范大学地理系(200241) 顾绍琴 姜君轶

一、地位与特点

2012年9月美国颁布了新版国家地理课程标准《生活化的地理》,提出具有地理素养的人必须会使用地图和其它地理表现形式、地理空间技术和空间思维去获得、理解和交流沟通信息,在生活中形成强大的解决地理问题和制定决策的能力。新修订的课程标准对“标准1”的标题进行了修订,新标题是“如何利用地图和其它地理表示形式、地理空间技术和空间思维去理解和交流信息”[1],代替了在1994年课标中“如何使用地图和其它地理展示、工具和技术,以及从空间观点获得、处理和报告资料”[2]。在这里用“地理空间技术”替换了原来的“工具”,突出地理空间技术作为一项工具正改变着人们理解世界的能力,凸显其在生活中的作用。

标准知识内容由六大要素组成,第一要素“空间中的世界”主要强调利用地理工具、思维来形成问题解决、制定决策的能力。其中第一条标准(以下简称“标准1”)设置的目的是通过学习掌握地理表示形式,使其拥有问题解决、决策制定的强大外在工具,为将来的生活做准备。

二、内容的组织

标准1内容组织主要从横纵两个维度展开。纵向维度,在同一年级段内由三个主题构成:地理表示形式的属性和功能、使用地理空间数据构建地理表示形式和使用地理表示形式。横向维度,同一主题下,不同年级段,认知水平逐渐提升。这两个维度构成了“标准1”的主要内容,突出强调了地理的工具性,旨在让学生使用地理工具解决现实生活中的问题,形成解决问题和制定决策的能力。

1. 主题一:地理表示形式的属性和功能

“标准1”内容由三个主题组成,第一个主题:地理表现形式的性质和功能,是使用地理工具解决地理问题,形成正确决策的基础,在不同年级段对学生的认知水平要求不同。

(1)K-4年级:识别、描述地理表示形式

地图、地球仪、图表、表格、航片和其他图像、GPS等地理表示形式是帮助学生解决现实生活中地理问题的基本工具。在形成问题解决能力的起始阶段,学习地理表示形成基础知识符合学生的认知发展规律。K-4年级段要求学生能够识别和描述地理表示形式的属性和功能,例如识别和描述各种地图和地球仪的属性(标题、图例、比例尺、符号、经纬网、纬线、子午线),建立地理表示形式属性基本概念。生活化的地理为生活服务,在已有概念基础上要求学生知道地理表现形式简单的用途,例如举出用于特定用途的地图或地图类型(根据自然或人文特征,来确定从一个城市到另一个城市的最短路线;比较生活在两个或两个以上的地方的人口数量的多少);说明如何创建特定用途的地图(学校防火演习地图,从家到学校路线)。学生学习内容以及活动的设计思想是依据K-4年级段学生的认知特点,从学生的生活、周围的环境来出发,将地理与学生的生活连接,为形成问题解决和决策制定的能力奠定基础。

(2)K5-9年级:分析解释地理表示形式

在同一个主题下,随着年级段升高,对地理表示形式的属性和功能的认知要求从K-4年级段的识别和描述上升到分析和解释水平。例如分析同一地点三个地理表示形式的属性(街道地图,地形图,卫星图像),并解释如何应用于不同的目的;解释如何在不同的环境中使用不同的地理表示形式(野外徒步旅行与地形图,驾车出行与GPS导航)。

同样,对于地理表示形式用途,要求学生的理解更加深入,要求学生能够评价不同地理形式在不同任务下的不同用途,例如解释为什么特定的地图是适用于特定目的的(统计图来说明总人口,遥感影像观测土地利用变化的情况,地形图考虑风力发电场的最佳位置);识别和评估特定的地图/地理空间技术用于不同的职业(救护车司机,飞行员,船长,越野卡车司机,商业分析员)。

K5-9年级段,对学生的要求不再是简单地理表象的识别、描述、说明,而是注重加强培养学生对表象的分析、解释和评价的能力,同时要求学生关注的视角范围也在逐渐扩大,不再局限于周边的生活环境和已有的经验,使学生的问题解决能力能够更加深入广泛地运用到生活中。

(3)K9-12年级:综合应用地理表示形式

K9-12年级段要求学生能协调多个地理表示形式的优点综合应用地理工具来回答现实生活中的地理问题。例如解释如何使用多种地理表现形式和地理空间技术(GPS 、RS、GIS和地理可视化)来解决地理问题(确定在哪里建一个新的运动场,或识别社区内危险的十字路口);说明如何使用不同的地理空间技术进行城市化分析(RS在土地利用中的使用,GIS数据层预测面积的高/低增长,全球定位系统和地理信息系统确定运输问题);解释如何使用多种地理空间技术解决土地使用问题(新的农业技术对粮食的可持续生产的影响,鸟类迁徙飞行路线中湿地的保护)。

在同一主题相同内容下,K9-12年级阶段对于学生的认知水平要求最高,要求学生形成综合的能力,能综合各种地理工具的优点来回答地理问题,最终形成解决地理问题和制定决策的能力。

2. 主题二:使用地理空间数据构建空间表示形式

主题二架构在主题一基础之上,其目的是培养学生自己获取信息,组织、分析信息的能力。

(1)K-4年级:识别空间数据,形象化构建地理表示形式

获取信息是地理五项技能中重要的一项技能。由于K-4年级学生的思维主要是以生动的直观形象为主,对于空间的认知在很大程度上依赖于周边熟悉的生活环境,所以,首先从学生的生活环境出发,识别熟悉的周边环境的地理空间数据,例如识别学校地标,并描述它们的大小、形状和位置;识别教室里每个座位的空间位置;识别学校附近树木的类型和位置。通过对周边生活环境的观察,让学生感知实物的大小、形状、位置,获取最简单的空间信息。

获取的空间信息需要进行组织加工才能转换为有用的信息,标准要求学生对获取的空间数据进行组织,构建最基本的地理表示形式,来呈现地理数据。在K-4年级对学生信息的加工的要求是用形象化的方式构建地理表现形式。例如创建一个地图,呈现地理数据,使用关键符号解释(用一个示意图来说明一个叙事故事,用地图表示学校停车场汽车的类型和颜色,用教室地图表示不同类型的书桌和椅子);使用图表和地图描述学生调查发现的学校内存在的地理问题(在哪里添加另一个秋千,在哪里放更多的饮水机)。

地理空间技术是获取地理数据的重要途径,在新的地理课程标准中尤其注重地理空间技术工具的使用。在K-4年级要求学生能够对地理空间技术有一定的了解。例如描述和分析不同在线导航系统的结果的相似性和差异;比较网络交通地图,卫星影像或街景图的信息相似性和差异性。当然,在K-4年级对空间技术的理解只要求学生从直观、形象的角度对地理空间技术进行比较,不涉及到更深层次的问题。

(2)K5-9年级:多元化获取数据,构建地理表示形式

K5-9年级阶段要求学生会从多渠道获取数据和组织、构建地理表示形式。例如识别各种地理空间数据源(调查、观察、实地考察产生的数据;来自于人口普查、美国地质调查局和联合国的数据)和格式(数字化数据库文本、表格、图像)。在识别数据来源的基础上,让学生组织数据,构建多种地理表示形式。例如,让学生创建纸质地图,说明地理格局之间的联系(考察地理现象之间的关联,如水资源与人口分布,地形和内战军队的调动);创建不同类型的地图,以说明人口的分布(如统计地图,等值线图,刻度圈地图);构建流程图解释运动来源、数量和方向(国际石油贸易,难民迁移,鸟类迁徙,19世纪北美移民)。在K5-9年级学生收集、组织信息,逐渐由单一化到多元化,由形象化到抽象化,由简单化到复杂化方向发展,为解决问题和制定明确决策提供信息收集与分析能力的基础。

在空间技术方面,在K5-9年级要求学生能够使用地理空间数据来创建地理表示形式,使用从各种来源获得的数据创建和分析地理表示形式,例如能够通过注释一系列在不同日期的同一位置拍摄的遥感图像,分析环境变化。由简单比较到从多种来源获取信息,进行加工和分析,在这过程中不断深化学生处理地理空间数据的能力,使得学生对空间技术的数据组织和分析能力不断增强。

(3)K9-12年级:恰当地使用数据

在K9-12年级让学生更多关注数据的技术特性和地理空间数据的质量,识别和解释地理空间数据的元数据属性,例如可以通过活动解释如何使用元数据信息理解数据集创建和设计的差异(土地利用/土地覆盖、街道/店面物业用途、地形特征、规模)确定用于制图数据的有用性;分析数据的质量和数据的来源(例如不同国家的人口数据报告,相邻国家的边界报告)之间的关系。在识别和解释元数据的基础上评估地理空间数据的质量和适用范围,例如描述一个数据集可能适用的多种用途(1:1000,000比例尺的地图,30米像素的卫星图像)。

在信息化的时代,空间技术发展的同时也伴随着个人隐私、信息安全、信息共享等问题的出现。标准要求学生能够知道恰当地和道德地使用地理空间数据和地理空间技术。例如评估利用地理空间数据的适宜性,可能识别出特定的个人(手机地理定位数据使用,车牌和街景中的人的脸部数据);描述和评价地理空间数据在什么样的条件下,应该受到限制(网站上基础数据的可用性,敏感区域卫星图像显示,保密的个人健康数据显示)。学生信息道德的教育对于规范学生的信息行为,形成正确的习惯与价值观不可或缺。

整个标准的设计由获取各种数据和创建、分析地理表示形式,到思考数据本身的技术特性以及数据的质量及适用性,再到使用空间数据时道德问题的考虑,使得学生无论在数据的获得还是使用方面拥有解决问题和制定决策的良好的信息素养。

3. 主题三:使用地理表征

第三个主题是在学生理解地理表示形式的基础知识上进行数据收集、组织、分析构建地理表示形式后,最终把在此过程中形成的问题解决、决策制定的能力运用于实践中的阶段。

(1)K-4年级:简单描述、分析

地理表示形式属性的了解,地理数据的获取以及地理表征的建立,最终的目的都是利用地理表示形式解决生活中的地理问题、制定决策。K-4年级学生还不能使用地理表征解决复杂的问题,所以对学生的要求是描述和分析地理表示形式传达地理空间信息的方法,例如描述一个典型的地图图例和标注用途和组成;描述和分析不同尺度上信息显示的相似性和差异性;分析用符号表示地理空间数据的不同方式(例如,分度圈,统计地图,等值线与等值线图)。

(2)K5-9年级:解释回答简单的地理问题

学习地理工具的最终目的是解决地理问题。在K5-9年级,基于学生对地理表示形式属性、功能和用途理解的基础上,要求学生分析地理表示形式,提出和回答有关空间分布和模式的问题,例如,分析印刷地图和数字地图,观察空间分布和模式回答地理问题(使用数字人口普查数据,确定一个州的人口模式;分析人口普查数据和运输路线,识别和定位在一个地区哪里需要商店);用等值线图分析空间关系(医生数和死亡率之间的空间关系;全球能源生产和消费之间的关系);分析多种地理空间数据图层的叠加,确定潜在的兴趣点(例如,新公园,新的道路,犯罪高发地点)。

在K5-9年级主要是让学生能够通过分析简单的图表、表格和地图,使用地理数据,确定空间关系、模式和趋势,来解释回答地理问题,形成了解决简单的地理问题的能力。

(3)K9-12年级:解释和回答从当地到全球范围内复杂的地理问题

K9-12年级旨在培养学生解决复杂地理问题的能力,要求学生会使用地理表示形式和地理空间技术调查和分析地理问题,从当地到全球尺度范围内提出地理问题的解决建议,交流答案。例如针对当前或潜在的当地问题使用多个地理表示形式和地理空间工具阐述观点,并且创建一个报告;基于网络绘制一份国家森林地图,显示地形、植被、道路、登山步道、露营、野餐地点及可能被开发的新的公共区域、小道和关闭的栖息恢复地区;使用GIS分析全球人文和自然变化可能的关系(全球气候变化,海平面上升,以及人口分布之间的关系)。

“标准1”中,K-4年级到K9-12年级之间认知水平由简单地描述、说明到分析、解释、评价;信息处理能力由形象识别到多来源多格式收集、处理、构建、分析再到数据本身特性及道德考虑;回答问题由进行简单比较到分析简单的图表、表格和地图使用地理数据,确定关系、模式和趋势再到使用模型和理论分析解释地理关系、模式和趋势解决复杂的地理问题。经过认知水平的深化、良好信息素养的形成、实践中问题的解决这三个阶段,最终形成了强大的问题解决和制定明智决策的能力。

三、启示

1. 强化地理的工具性作用

地理与人们的生活息息相关,我国课程标准注重地理内容知识的学习,价值取向是地理工具为地理知识服务,地理工具起着辅助作用。但是地理知识不断更新,只有强化地理的工具作用,利用地理工具来学习地理知识、解决生活中的地理问题,才能真正体现生活化的课程理念。

2. 细化教学活动建议

课程标准要达到真正指导和引领作用,需要给教师提供一些针对学生某个阶段能力培养的细化的活动建议,给教师提供示范作用,通过细化的教学活动建议,让教师从中延伸出自己的奇思妙想。另外可以丰富教学活动的形式,活动不等于实验活动,所以在给出建议活动时,形式可以多元化。

3. 注重知识的逻辑结构和学生的认知水平

很多知识之间本身不存在逻辑结构,所以在设计课程标准的时候需要进行设计,思考知识之间的逻辑关系,应该先要求掌握什么,后要求学什么,让学生知识的建立在一定的基础上逐渐累积。

学生的知识是在一定的基础上逐渐累积的,同样能力也是在一定的基础上一步步建立起来的。

美国新的地理课程标准三个年级段共用同一条标准,但每个标准下的主题、每一年级段标准的知识内容和行为内容的要求是不同的,根据学生在不同年级段的认知特点,在同一主题下对学生的能力要求不断提升,从而形成了阶梯状的能力结构,这对我国课程标准结构的设计方面有一定的借鉴作用。

[1] Geography Education National Implementation Project (GENIP). Geography for Life National Geography Standards sencond edition2012. Washington, DCNational Council for Geographic Education.

[2] Geography Education Standards Project (GESP).Geography for Life National Geography Standards 1994.Washington DCNational Geographic Research and Exploration.

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