高中地理深度学习的三阶段

陆才稳 孙汉群

摘要：探究深度学习与基于问题式教学的高中地理核心素养培养之间的关联，并以高中地理选择性必修内容——时差教学为例，借助谷歌地球场景提供的多样化情境支持，提出关注不同支持场景下的深度学习阶段，即简单场景下深度学习之初建阶段、复杂场景下深度学习之改造阶段和开放场景下深度学习之重组阶段，给出高中地理核心素养培养建议。

关键词：深度学习;高中地理;核心素养;问题式教学;场景

深度学习衍生于学习理论两大流派中的认知主义，与有意义学习、图式理论和建构主义理论等血脉相连[1]。近年来由于深度学习在机器学习领域尤其是智能计算方面得到飞速发展，又进一步刺激研究心理学和教育学的学者们更加关注深度学习在人类学习中的再研究。高中地理核心素养主要包括人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力，是学生通过科学学习逐步形成的正确价值观念、必备品格和关键能力[2]，教师运用深度学习理论来指导学生学习有助于地理学科育人。

一、深度学习与场景支持的问题式教学

深度学习提倡主动性、批判性的有意义学习，要求学习者在真实社会情境和复杂技术环境中，通过深度加工知识信息、深度理解复杂概念，主动建构个人知识体系并有效迁移应用到真实情境中解决复杂问题，得以促进全面学习目标的达成和高阶思维能力的发展[1]。

谷歌地球为高中地理深度学习提供有价值的支持场景。谷歌地球是地理信息技术的重要集成工具，恰当应用其提供的全球定位、遥感和图层选择查询地理信息等功能，利于学生在不同尺度地球表面系统的不同“真实社会”场景间切换，有助于高中生地理核心素养的形成。谷歌地球场景给出直观的、立体的、可调整尺寸和视角的带有海量地理数据的几何体，有助于高中生建立形与数的联系，借助几何直观理解问题，运用空间想象认识事物[3]。

问题式教学以“问题发现”和“问题解决”为要旨，问题的确定应考虑与实际情境相关联[2]。设计具备丰富思维含量的地理问题，利于促成学生建立与问题相关的知识结构，并达成由感性认识地理事物到理性领会地理规律再到科学解决真实社会问题。结合《普通高中地理课程标准（2017年版）》（以下简称“新课标”）要求，在相应场景开展问题式教学活动地理核心素养水平等级划分，以“情境”向度和“深广度”向度[4]为参照加以阐述。

二、基于核心素养培育的高中地理深度学习三阶段

“新课标”将地球运动内容调整至选择性必修模块，是具备一定地理和数学基础的高二选修地理学生学习内容，这对以问题引领学生在谷歌地球场景中开展深度学习、提升高中地理核心素养更加有效。针对高中生的认知规律及数学知识储备，依据高中地理选择性必修对时间概念的认识从浅至深的要求，借助谷歌地球提供的支持场景，将“现在几点”这一核心问题的深度学习分为初建、改造和重组三个阶段，并在不同阶段给出问题链建议和对应的高中地理核心素养培养层级。

1.    简单场景的深度学习知识初建

体现知识建构的深度学习，并不排斥有良性结构的简单问题。相反，预备与激活先期知识能够为其解决问题提供脚手架[1]。昼夜现象、昼夜交替和地方时是时差教学的基础知识，从一个坐标点的地方时到该点所在的那一条经线的地方时，需要学生将认知视角从点状地理事物转变到规则的、理想化的线状地理事物。应用谷歌地球的全球视角有助于学生在观察中感受昼夜现象、昼夜交替的产生原因及差异，并借助白天的上下午划分和黑夜的上下半夜划分，明确0点和12点所在区域的集合特征，理解地方时与经线的关系。由经纬度坐标点到某一条经线，需要由点到线的直观想象能力，助于学生理解地方时。

（1）     场景支持

时差换算对空间认知要求较高，若使用非春分日和非秋分日的光照图，涉及极昼和极夜现象引起的极地附近部分地区以视太阳计时的困惑，故不宜将其他日期对应的昼夜不等长引入初次的课堂教学。再考虑选取日期尽量联系学生身边生活以及本课时的时区划分教学内容，可选用距教学日期较近的二分日，如2019年3月21日0°经线地方时为0点对应的谷歌地球光照图作为观察对象。同时，选用南极上空观察同一日的谷歌地球光照图，便于从不同空间视角归纳晨昏线的运动特征。

①调整谷歌地球的视角，使0°经线位于面向观测者一面的正中，太阳直射另一面正中。为便于学生观察昼夜半球的差别以及便于推导出所视地球半球恰好是全部的夜半球，使太阳可见。

②保持日期和太阳直射经线不变，调整谷歌地球的视角，使南极点位于观测者一面的正中。为便于学生观察晨昏线，使经纬网不可见。

（2）     問题设计

地方时的正确理解离不开对昼夜现象和昼夜交替的基本认知。设问时借助谷歌地球提供的场景区分昼夜现象和昼夜更替，有助于学生理解晨昏线移动的方向及原因，理解地方时的产生及地方时差的换算。

①找出所有处于子时的地点。构成这些地点集合的名称是大家熟悉的地理事物，它是什么？

②所见半球，处于上半夜的是什么经度范围？处于下半夜的是什么经度范围？

③0°经线和15°E经线谁早谁晚？早或者晚了多少？说说你的判断理由。0°经线和15°W经线呢？

④地方时6点的90°E和地方时5点的75°E

谁更早？在生活中，6点和5点哪个时间早？

⑤说说晨昏线的移动方向及产生原因。

（3）     素养培养

基于谷歌地球的地方时问题式教学场景，对应四大地理核心素养的“情境”向度的等级是“简单、熟悉的地理事象”“给定的简单地理事象”。而“深广度”向度的等级，从人地协调观而言，是“人类活动要在一定的地理环境中开展”等要求;从综合思维而言，是“能从两个要素相互作用的角度进行分析”等要求;从区域认知而言，是“能够认识和归纳区域特征”“能够从区域的视角认识给定简单地理事象”等要求;从地理实践力而言，是“能够进行细微观察“”能够在他人的帮助下使用工具”等要求。

2.    复杂场景的深度学习知识改造

仅仅拥有简单的浅层知识不足以完全支持复杂问题的解决，还要引导学生积极地在具体情境的社会实践中来建构意义并解决问题[1]。从地方时到区时，需要学生将认知视角从线状地理事物转变到规则的、理想化的面状地理事物。应用谷歌地球的全球视角场景，引导学生用归类的数学思想解决地理问题，有利于学生理解24个时区与地球形状的关联。由经线到时区，需要由线到面的直观想象能力，有助于学生认识时区，理解区时。

（1）     场景支持

时区的划分，须结合麦哲伦及同伴环球航行路线理解国际日期变更线引入的缘由，结合地球形状理解时区的恰当个数、24个时区的分布，国际日期变更线的弯曲表现及原因。

①查找清晰、图幅大小恰当的麦哲伦及同伴环球航行图，利用图像叠加功能将其叠加于谷歌地球。

②制作二十四时区分布图，注意东西十二区的处理，将其叠加于谷歌地球，设置恰当的透明度，使0时区的中央经线与谷歌地球底图的本初子午线重合。

（2）     问题设计

区时的正确理解离不开对时区和国际日期变更线引入必要性的了解，也离不开对时区和国际日期变更线分布的认识。借助谷歌地球提供和麦哲伦全球航行和二十四时区分布场景，有利于学生在场景中形成空间认知，增强时区换算的能力。

①麦哲伦船队航行至出发点时，记录的累积日期天数与出发地记录的累积日期天数有什么差别？

②说出24个时区的分布。思考不同时区和东西12区的时间及日期换算情况。

③观察180°经线经过的陆地。对照实际，国际日期变更线，交流其弯曲的必要性。

④思考全球最先进入新年（1月1日）的时区。

⑤当北京所在的东8区的区时是2019年3月21日8点时，纽约所在的西5区的区时是何时呢？探讨并交流可以采用的换算方法并比较优劣。

（3）     素养培养

基于谷歌地球的区时问题式教学场景，对应四大地理核心素养的“情境”向度的等级是“给定的复杂的地理事象”，而“深广度”向度的等级，从人地协调观而言，是“认识地理环境对人类活动的影响”等;从综合思维而言，是“综合各要素系统分析其相互影响、相互制约的关系”等;从区域认知而言，是“从空间—区域尺度、区域特征、区域联系等认识区域”等;从地理实践力而言，是“能够有自己的想法，有克服困难的勇气和方法”等。

3.    开放场景的深度学习知识重组

促进知识向真实生活情境迁移，最终解决结构不良的真实开放的问题是深度学习的必然归宿。从区时到法定时，需要学生將认知视角从规则的、理想化的面状地理事物转变到不规则的、生活化的面状地理事物。应用谷歌地球的地区视角场景，引导学生用演绎的数学思想解决地理问题，有利于学生理解法定时与行政区等特殊区域的关联。将朝鲜时间（不同于平壤所在时区时间）在谷歌地球上表达，有助于学生理解法定时与政治因素的密切关联。由时区到行政区，需要由规则到不规则几何图形的直观想象能力，助力学生理解法定时。

（1）     场景支持

法定时与行政区的关联，适合借助谷歌地球提供的场景，让学生体验具体案例中不同国家或地区在特定区域、不同时期采用的时间标准。选择典型的区域如中国、印度、尼泊尔、俄罗斯等所采用的计时为场景，引导学生关注法定时的多样性以及影响因素的多元性。

①在谷歌地球上添加北京、乌鲁木齐、莫斯科、新德里、加德满都、平壤、首尔、东京等地标，注意调整地标的尺寸和颜色，保证可视性。

②调整谷歌地球视角，定位至中国长城站，显示其位置（62°13′S，58°58′W）及站点景象。

（2）     问题设计

法定时的正确理解离不开对具体区域采用的当地时间的广泛认识。要在问题设计中引导学生发现世界真实的区时应用与理论上的24时区的差异，并促成学生了解特殊时间标准变换的多元因素。学生能通过地标所在时区和实际所用时区的对比、俄罗斯高考时间的特殊调整、近年平壤时间计时标准的变更、美加澳的夏时制以及极地科考站采纳区时等因地因时出现的多样的、动态的区域计时方式，理解由于政治、经济、文化和资源等多因素叠加对区域计时的影响。

①说出北京、新德里、加德满都、莫斯科和平壤的位置及所在的时区。结合世界行政区地图和世界时区分布示意图，找出中国、印度、尼泊尔、俄罗斯和朝鲜的位置，说说其所采用的时区。

②俄罗斯全国高考采用统一命题，但其国土广袤，国内采用多个时区计时。猜测俄罗斯教育部门采纳的开考时间安排、相应理由以及可能带来的麻烦。

③2015年8月15日，朝鲜迎接解放70周年，弃用东9区时间，改用东8.5区标准时间，并命名为“平壤时间”;2018年朝韩首脑会晤，金正恩看到现场挂着的分别指示平壤时间和首尔时间的两个时钟后，“很心痛”，朝鲜将从2018年5月5日起启用修改后的平壤时间，以东9区标准时间为准。交流讨论对朝鲜更改国内时区的看法。

④夏令时英文译作Daylightsaving，2018年采用夏令时的部分国家中，美国和加拿大采用时段是3月11日-11月4日，而澳大利亚采用时段是2017年10月7日-2018年4月1日。交流讨论这些国家采用夏令时的影响。

⑤观察长城站的经纬度坐标，思考其所在的时区，并交流讨论不同国家南极科考站适合共同使用的计时时区及原因。

（3）     素养培养

基于谷歌地球的法定时问题式教学场景，对应四大地理核心素养的“情境”向度的等级是“现实中的区域地理问题”。而“深广度”向度的等级，从人地协调观而言，是“理解区域中人口、资源、环境、发展之间的相互关系”等;从综合思维而言，是“运用要素综合、时空综合、地方综合的分析思路，对其进行系统性、地域性的解释”等;从区域认知而言，是“运用认识区域的方法和工具进行分析，能够较全面地评析某一区域决策的得失”等;从地理实践力而言，是“能够有自己的想法”“能够提出有创造性的想法”等。

参考文献：

[1]   张浩，吴秀娟.深度学习的内涵及认知理论基础探析[J].中国电化教育，2012（10）.

[2]   中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[3]   中华人民共和国教育部.普通高中数学课程标准（2017年版）[S].北京：人民教育出版社，2018.

[4]   韦志榕，朱翔.普通高中地理课程标准（2017年版）解读及其应用与推广[M].北京：高等教育出版社，2018.

【责任编辑 王颖】