基于深度学习理论的“地理工具”大概念教学策略模型*

谢光梅 李双双 索瑞雪

（陕西师范大学 地理科学与旅游学院, 陕西 西安 710119）

2022年3月，教育部印发《义务教育地理课程标准（2022年版）》（以下简称“义务教育课标”），强调学生能够在校内、校外的真实环境下，运用所学知识和地理工具，通过地理实践活动，观察和感悟地理环境及人们生产生活的状态，尝试解决实际地理问题，增强信息运用、实践操作等行动力；[1]并将“地理工具与地理实践”贯穿整个地理课程。这是与《普通高中地理课程标准（2017年版）》（以下简称“高中课标”）中有关“地理工具”的课程目标的重要衔接。

教育的目标是帮助学生形成能力，使其能在复杂性与不确定性的时代进退自如。[2]当前教学往往存在所教内容多而浅、学生习得了的大量知识难以在现实世界中加以运用的问题。[3]在推进素养导向的课程改革中，基于理解、大概念、真实任务、核心问题等理念，深度学习理论体系逐渐完善，并成为推动学习方式变化的理论基础。大概念学习强调深度的学科理解，有利于发展学生核心素养。因此，在指向知识迁移的深度学习理论指导下，需要明确“地理工具”大概念，建构大概念学习体系，进而创新教学策略。

一、概念提取：建构反映专家思维的大概念体系

1.“地理工具”大概念的提取

与线性逻辑组成的浅层学习不同，深度学习遵循迭代逻辑，而迭代逻辑遵循整体化的设计思路，大概念是贯穿其始终的主线。[4]

奥苏贝尔最早在科学教育中提到大概念，认为大概念是科学课程中的“组织者”，大概念将学习单元中的事实和概念统整起来，并为新内容的学习搭建支架。之后国内外学者基于自己的研究赋予大概念不同的解释。美国科学促进会提出，大概念是将众多的科学知识联结为一致整体的科学学习的核心。[5]温·哈伦等人认为，大概念是解释和预测较大范围自然现象的概念。[6]赵康认为大概念是一种高度形式化、兼具认识论与方法论意义、普适性极强的概念。[7]以上学者对大概念的理解虽有所差异，但其内涵一致，即大概念是某学科的核心概念或基本问题，具有统摄性，反映学科本质，指向真实生活。

根据现有研究成果，提取大概念的主要路径有两条。一是自上而下提取，即通过课程标准、学科核心素养、专家思维、概念派生等的方式，理解“现成”大概念并梳理下位的大概念或小概念；二是自下而上提取，即结合生活价值、知能目标、学习难点、评价标准等思考上位的大概念。[8]

地理工具在义务教育课标和高中课标中的要求体现在地理课程目标、地理课程内容、地理实践和跨学科主题学习中。[9][10]课程标准是学科教学的纲领性文件，根据其课程目标、内容、学业质量三部分，融合以上两种提取方法，本文概括和提取出4个“地理工具”大概念，即方向、位置、尺度、区域（见表1）。

表1 基于课程标准提取的“地理工具”大概念

2.“地理工具”大概念学习体系

大概念居于学科的中心位置，集中体现学科课程特质的思想，是学生学习结果的高度概括和反映。[11]将“地理工具”大概念与中学地理教学内容相联系，可总结出次级的系列概念、具体工具和对应的能力要求（见图1）。“地理工具”的大概念之间存在进阶关系。方向是最基本的概念，位置是在方向基础上的描述，区域是尺度基础上划分的结果。4个大概念对应的地理工具分别是罗盘、全球导航卫星系统（GNSS）、遥感（RS）和地理信息系统（GIS）。中学地理教学中通常以图片形式呈现RS和GIS的成果，因此识图、读图、析图、用图是进行空间—区域分析的能力基础。相应地，“地理工具”大概念对应的能力要求也具有进阶性。空间位置关系的辨识是起点，空间格局的觉察和推理是中阶能力，空间动态演变和空间联系的分析与推理是高阶能力。地理工具能力逐步达成的过程也是核心素养培育的过程。[12]

图1 地理工具大概念学习体系

3.“地理工具”大概念释义

(1)方向

方向是用于描述地球上某一点相对于其他点的位置或运动朝向的概念。地理方向通常是根据地球自转和地球的地理特征来定义的。方向通常用方位角、走向、倾向或相对于其他地点的位置描述，测量方向的地理工具一般是罗盘。地理方向感知能力是地理空间能力的重要方面，培养地理方向感知和测量能力也是地理教学的重要任务。因此，方向应该是“地理工具”大概念之一。

(2)位置

位置是某一事物与周围事物的空间关系的总和。[13]在地理学中，位置常用经纬度、海拔、距离等来表示，即用经度表示东西方向的位置，用纬度表示南北方向的位置，用海拔表示垂直方向的位置。通过测量距离，可以确定空间中物体之间的位置关系。在中学地理课程标准中，空间位置辨识的要求常出现在内容标准的第一部分；在地理实践中，确定某一地点的位置是最基本的地理技能，相关的地理工具为GNSS。因此，位置应该作为“地理工具”大概念之一。

(3)尺度

尺度是用来描述和比较地理现象空间范围大小和时间间隔长短的概念。在地理学中，尺度通常包括时间尺度和空间尺度，并且强调时空耦合。义务教育课标的课程内容以空间尺度为主线进行组织，按照“宇宙—地球—地表—世界—中国”的顺序，建构了“认识全球”和“认识区域”两大部分和五大内容主题，引导学生认识人类的地球家园。[14]尺度是有关地理空间概念建模的重要因素，[15]这种对于事、空、时动态系统的认知能力和“变焦”分析问题的能力可以利用遥感影像辅助形成。[16]可见，尺度也是“地理工具”大概念。

(4)区域

区域是按照不同准则界定的地方。在区域地理学习中，学生要有划分区域、描述区域特征、分析区域差异、探究区域发展的思维和能力。要运用尺度转换的策略，把握区域认知规律。中学地理课程标准要求学生要借助地图、地理信息技术或其他地理工具进行区域地理的学习。认识GIS的原理、操作GIS获得地理信息、利用GIS图像分析解决区域地理问题，能够强化学生区域认知，提升其综合思维能力。因而，区域是“地理工具”学习至关重要的大概念，GIS是研究区域的重要工具。

二、路径探析：创设基于深度学习的教学策略模型

深度学习是大概念本位的学习。[17]促进“地理工具”大概念教学的关键在于实现学生的深度学习，这是实现课堂教学形式革新和学生学习方式转型的重要抓手。本文借鉴李松林提出的核心素养内在发展机制，[18]创设了“地理工具”大概念教学策略模型（见图2）。

图2 地理工具大概念教学策略模型

1.驱动自主学习作为出发点

“体验—反思”是“地理工具”大概念学习的发生机制。在学生具备学习基础的前提下，情境诱发和问题驱动是深度学习发生的两个重要条件。[19]传统教学使得学生对地理工具的认识局限于应试，即工具本身，忽略了信息社会培育学生社会适应能力的需求。

复杂情境提供了运用和发展高阶思维的环境，能够帮助学生将空洞抽象的工具概念通过实际操作融入鲜活的具体事物中。例如，结合教学现状和学习内容，恰当引入社会热点问题或组织开展地理实验、社会调查、野外考察等。教师要最大化利用情境中的信息要素，引导学生通过真实体验洞察地理问题，明确学习过程中所需相关工具和技能，以问题驱动学生内心深层动机的产生和知识深度建构的意愿。

2.深入知识内核作为关键目标

“交互—整合”是“地理工具”大概念学习的形成机制。深度学习是超越浅层知识，深入知识内核的学习。地理工具相关的基本技能有定位、测量、描述，[20]属于知识积累导向的低阶能力，如空间位置的辨识、空间位置关系的分析。空间格局的觉察和推理、空间动态演变和空间联系的分析与推理此类整合性的问题，无法仅仅靠低阶能力完成，需要教师搭建由低阶思维向高阶思维过渡的问题链。

问题链是由一系列相互关联的问题情境所构成的问题系统，强调问题的系统性和层次性，能够使学生对“地理工具”概念的习得从大概念到系列概念逐步深化。以“链”的形式驱动学生对问题深入思考，通过分析浅层的地理要素进而探寻其内在的深层次联系，逐步发展学生的高阶综合思维能力，即空间要素叠加、时空过程凝练、人地关系决策的能力。

3.关联真实世界作为核心诉求

“扩展—变构”是“地理工具”大概念学习的完善机制。深度学习是关联真实世界的学习，问题解决和实践应用能有效促进深度学习的发生，迁移运用是深度学习的最终目的。

地理工具是实践性很强的学习内容。重要的不是学生记住地理工具有哪些、有什么特点和作用，而是掌握工具技能，利用解读的地理信息说明和分析地理事物和现象，解决地理问题。因此教学中真实活动场景的创设至关重要，要让学生在做中学。

麦克泰格指出，当学生能理解重要的大概念，并能进行迁移时，就发生了深度学习。[21]可见，深度学习是迁移导向的学习。因此，教师要深度挖掘适合迁移的问题情境，引导学生运用已经建构的知识概念、技能等解决新情境中的问题，化事实性知识为可迁移的理解反思。

三、教学实施：开展围绕地理工具的实践教学设计

以陕西省西安市高陵“泾渭分明”为例，本文设计了深度学习视角下“地理工具”大概念的地理实践活动。在实施路径指引下，用问题链整合相关知识内容，组成实践活动情境下的教学设计，最终落实学科核心素养的培养。实践活动情境下的教学设计如下（见表2）。

表2 西安市高陵“泾渭分明”的“地理工具”大概念教学设计