本文是一篇地理教育教学论文，笔者认为当前中学生的空间思维能力较弱，主要原因之一即缺乏直观的观察思考以及必要的指导训练[49]。教师在教学过程中重视对学生地理空间思维能力的开发，学生的思维能力就会提高。通过本次的教学验证，证实多种教学手段有助于促进学生空间智力发育。
第 1 章 绪论
1.1 选题背景
2011 年一项空军科研机构研究报告认为：“学业考试基本未涉及到空间能力认知能力，从小学至高中期间，学生在此能力上未得到过训练，所以相对于其他的智力成分，它更像是一种天赋”[1]。是什么原因导致出现前文中学生能力举足不前的现象呢？是空间思维在国际教学中被忽视，还是我国教育忽略了培养学生空间思维能力。
（1）《地理教育国际宪章》指出五个地理学核心能力，其中三条能力与空间思维能力相关，分别是：地理空间定位能力、地理空间分布格局的察觉能力与地理空间相互作用的分析和概括能力。可见空间思维在地理教育过程中表现出至关重要的作用，因此在课堂活动过程中应该着重培养中学生的空间思维能力。
（2）英国地理学会认为：世界上的信息中，有 80%的信息具有空间性的特点。其中地理空间思维是学习地理学科过程中的的基础性思维，是至关重要的能力。普雷斯顿在《地理思想史》书中将地理学的基本内容大致分为三个问题，即：它在哪里？它是什么样子？它意味什么？第一个问题就是一个空间问题，具体说这是地理空间定位的问题。不能正确的回答第一个问题，其他的问题也不可能得到正确的答案。正基于此，加拿大地理课程标准要求学校培养学生使用计算机、图片、地图等工具，从空间的角度搜集、解决和展现地理信息，并分析人与地区、环境的空间布局。瑞士教学委员会在 1997 年也提出把“理解空间与时间的关系”作为学校必修内容之一。
（3）我国中学地理课标也将“使学生形成对地理空间格局的敏锐察觉力”作为地理学习的核心内容，并要求此项能力作为中学生必备的基本能力。同时，课标还指出空间观念教育也是地理学科教育教学所关注的核心内容之一，因此培养学生的空间观念显得尤为重要。学生阐明地理事物的空间联系和空间差异，并致力于揭示地理事物的空间变化和空间运动的规律在地理学中具有重大和深远的意义。
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1.2 研究的意义
1.2.1 理论意义
中学时期教育对提升学生思维能力意义深远。不仅仅关系到考试成绩高低，他也关乎学生在头脑中建立世界观、方法论，影响学生从不成熟到成熟的过程走向。科学的世界观、方法论会让学生毕生受益。中学地理课程标准中很重要的一部分就是对学生进行地理的空间教育，培养学生的空间观念和空间能力。其中培养难度最大的但却是十分重要的就是学生的地理空间思维能力[3]。美国国家地理标准的目标中就要求“学生能够从一种空间的视角理解人类、区域和环境，试图提升学生的空间思维能力”[4]。
康德在其著作《纯粹理性批判》中说到：“空间和时间自身都是无法被感知的，他们都只是人类在建立经验系统时所用到的框架……，我们真正感知到的不是空间，而是空间问题”。各国都在教学过程中如此重视空间思维能力，其实是在教学中都遇到了学生在空间思维存在问题。
1.2.2 实际意义
当下我国高中生在地理认知和学习中困难即是认图的困难，笔者身在教学一线对此深有体会。我们所处的环境是一个三维的、立体的世界，日常和求学过程中使用的地图大多是二维的，只有很少一部分领域地图是用三维形式呈现。所以这就要求学生正确并精准的识别和使用二维地图。正常推理来说，学生理解二维地图应该不困难，从三维世界去理解二维地图是现实场景简化的过程，即是降维过程。可结果恰恰是认图成为了当前中学生学习地理的一大障碍。
高中学科关注并研究空间思维能力的学科主要是地理和数学科目。众多的研究者也是以从事教育行业的教师群体为主，所以很多研究方向都是偏向于解各自科目类型题、总结答题办法与规律，或者作者给出了可以提升学生空间思维的方法。都没有去研究和检验所提出教学措施的有效性。此外，国内外的研究已经充分证明空间思维能力在性别和年龄上存在着差异，可是没有任何研究表明教学措施相对应的学生群体是哪一类学生。
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第 2 章 文献综述
2.1 国内外相关研究
2.1.1 国外相关研究
空间思维领域的研究可以分为三个。第一阶段（1903—1938 年）：学者们认识到空间思维的存在，并从一些领域找到相关的证据；第二阶段（1938—1961 年）：学者们确定并区分空间思维的亚类，并找到新的空间测试途径；第三阶段（1961至今）：规模数量巨大的空间能力测试减少，更多的关注于测量过程中变异量的根源，注重信息加工的方法寻求测试的心里过程。
空间能力最早因人们对机械研究而受到关注。1925 年研究人员正式将空间思维能力和语言能力等作为智力因素提出，并验证了空间能力和职业技术能力的相关性。独立性的空间思维能力研究，则要等到 1950 年美国的天才计划。心理学家通过追踪研究了 4 万多人，从高中学习情况一直到工作的表现后发现，高中时期空间思维能力测试表现优异的孩子在择业中会更多的选择科学、工程、数学、技术等相关的职业。20 世纪 80 年代的另一项研究通过观察学龄前孩子的积木游戏，判断孩子空间思维能力强弱，之后持续追踪他们的学习成绩直到高中结束，得出的结论认为：任何孩子来说，无论任何学习阶段，无论性别男女，也无论天赋好坏，空间思维都与工程设计与建设、科学、数学和技术之间关系紧密。同时验证了空间思维能力较好的人，对科学更擅长并对相关领域的研究也更感兴趣，此次也更容易获得高成就。
空间能力主要研究方法经历了从心理测量到实验研究两个阶段的演变。这就很好的解决了一个空间思维能力的主要争议之一：空间思维能力是否在后天的教育过程中提升。反对者认为空间思维能力是流体智力，受神经元的的发展程度所决定的。而赞同后天教育可以思维能力提升的学派通过一系列的科学实验结果，证实了他们猜想是正确的。比如 1999 年格罗斯博士的研究就得出培训可以提升空间思维。美国 Nora S.Newcombe 院士研究后也赞同该观点，但他特别强调一点，那些在空间思维能力测试低分数的学生提升空间思维能力需要克服非常大的障碍，并且提升的速度也很缓慢。不过 Nora 院士认为如果他们可以坚持下来，以后的提升将是飞快的。
图 3.1 多媒体展示行星运动
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2.2 文献评述
教育领域研究空间思维的研究者，多数是教育业界的相关从业人员或者是相关专业的大学生。研究对象绝大多数都是面向在校的中小学生。研究过程多数是能力测量以及现象评述。国外的研究已经从测量阶段发展到了实验研究的阶段，而国内的相关研究依旧停留在策略理论研究上，缺乏对实际的指导作用。
国外的研究主要针对国外教育环境中成长的孩子，他们中小学生成长环境与国内的实际情况存在比较大差异，特别是国内外在地理教学的差别更是远超其他学科。例如小学阶段英国、美国等国家地理教学是和母语教育同等地位，他们的学生从小接受了系统的地理教学，相应的地理空间思维水平远高于国内没有接受过小学地理教育的中国学生。所以，国内外中学阶段的教学手段必然不能完全相同，不加验证的完全照搬照抄国外的做法，是对学生和教育事业的不负责任。但是国外的做法也为了我国的地理空间思维能力教育指明了探索方向，对国内地理空间思维能力教育有很重要的借鉴意义。
Nora 院士和格罗斯博士研究都证实了训练和教育可以提高参与者的空间思维能力，可是没有给出具体的训练措施。至于帮助空间能力较差的群体怎样克服初期学习困难，文献中只字未提。所以找到一种可以快速提升空间思维能力较弱学生群体的教学方法将会很有意义。
图 3.3 多媒体还原山体模型
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第 3 章 培养高中生地理空间思维能力的教学实践与检测...................... 16
3.1 信息技术在教学中的应用及成绩反馈 ..................................... 16
3.2 学生自制教具在教学中的应用及成绩反馈 ................................. 24
第 4 章 多种教学实践反思 ...................... 36
4.1 信息技术教学反思 ............................. 36
4.2 信息技术教学建议 ................................... 38
第 5 章 高中期间学生地理空间思维变化与教学影响 .......................... 49
5.1 高中生地理空间思维能力弱的原因.................... 49
5.2 高中期间学生思维空间能力成长............................. 50
第 5 章 高中期间学生地理空间思维变化与教学影响
5.1 高中生地理空间思维能力弱的原因
高中生在地理学习中遇到空间思维的困难，主要存在以下几个方面原因：
（1）初中时期缺乏地理空间思维能力教育。
初中时期地理没有等得重视，很多初中为了升学率经常挤占地理课，加之学生的忽视，致使高中阶段学生没有掌握初中地理知识储备，更加没有形成与年龄相适应的空间思维水平，特别是抽象性思维能力更加不足。导致高中生整体水平低下。其次高中知识结构紧凑，每个知识都建立在初中地理知识基础之上，比如：高中地理教材不讲理解性较难的等高线和经纬网的知识，却将这部分知识作为基本工具性知识使用，而绝大多数学生初中没有学会，更不能在头脑中搭建地理空间思维框架。学生突然面对平面地图要掌
