我国中学地理实验教学文献述评与展望

摘要

地理实验教学是地理课程体系的重要组成部分，也是当前地理教育改革领域的研究热点。通过对我国中学地理实验教学研究文献的梳理与分析发现，相关文献数量总体呈波动上升趋势。研究内容多集中于自然地理实验。针对人文地理实验的研究相对匮乏，且以计算机或模型为基础的模拟实验为主。现有研究可归纳为4个方面：地理实验教学改进措施研究、国外地理实验教学借鉴研究、现代教育技术应用融合研究、现代教学理论探索运用研究。结合现有研究的不足，在此基础上提出拓展国外地理实验教学相关研究的广度与深度、强化地理实验教学相关理论研究、重视地理实验教学实践层面研究等发展策略，以期为我国中学地理实验教学的改革与实践提供参考。

Graphical abstract

关键词

实验教学 / 中学地理 / 研究文献 / 自然地理 / 人文地理 / 国外地理实验教学 / 述评与展望

《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》指出，教育教学需拓展实践育人空间和阵地，增加实践教学比重^［1］。《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》明确指出，地理实践力的培养离不开地理实验教学的开展。地理实验教学是指根据教学目的，利用仪器、模型、设备等，人为控制相关条件，突出主要因素，排除外部干扰，通过设计和开展地理实验，模拟地理现象的发展与变化过程，进而达到认识地理基本原理、探究地理基本规律的一种教学手段，是地理教育教学实践活动的重要组成部分^［2］。地理实验教学是地理课程体系的重要组成部分，也是当前地理教育改革领域的研究热点。从新中国成立初期教学大纲首次提出地理实验教学要求算起，我国地理实验教学的实践探索已历经近70年。那么，我国中学地理实验教学的研究取得了什么样的成果？对地理实验教学改革的进一步开展具有哪些启示？通过对相关研究文献的检索发现，现有文献多选择《中学地理教学参考》《地理教学》《地理教育》三大地理教学类期刊所载文献作为研究样本，但鲜有学者对其进行系统梳理与深入探讨^［3-5］。基于此，笔者对我国中学地理实验教学相关研究文献进行全面回顾与梳理，并在此基础上提出研究展望，以期为我国中学地理实验教学开展提供新视角。

1 定量分析

1.1 文献来源

笔者所选取的文献来源于中国知网（CNKI）数据库。在高级检索界面中，于“主题”检索项输入“地理实验教学”进行检索，时间范围设定为自数据库建库以来至2024年12月（因2025年文献收录尚不完整）。执行检索后，共获得1 036篇文献。随后对检索结果进行筛选，剔除会议征文、高等教育实验教学研究等不相关文献，以及因检索误差导致与地理实验教学相关性较低的文献，最终得到与主题密切相关的文献726篇。

1.2 研究成果时序分析

对年度的发文量进行分析，可以从时间尺度上把握我国中学地理实验教学研究的发展脉络与趋势。从文献的发表时间来看，最早收录的是谭兴宏1998年在《教学仪器与实验》（现《教育与装备研究》）期刊上发表的《初中地理实验教学中图像系统的再创》一文。如图1所示，整体上我国关于中学地理实验教学的研究文献呈波动上升趋势，这也从侧面说明我国学者对于地理实验教学的关注度在逐步提升。分阶段来看，2004年之前为中学地理实验教学研究的初始萌芽阶段，发文数量极少，甚至有些年份未检索到相关文献，这说明在2004年之前对中学地理实验教学研究关注较少，仅有的研究文献主题集中于实验教学的开展对地理教学的影响。2005年至2018年间为蓬勃发展期，发文量迅速增加，原因主要是由于教育部分别于2003年出台了《普通高中地理课程标准（实验）》，2011年出台了《义务教育地理课程标准（2011年版）》。这两份地理课程标准均对地理实验教学提出明确要求，因此吸引了广大研究者的注意。这一阶段，地理实验教学的研究主题深化为地理实验的设计以及问题与策略等层面，多为理论的质性研究。2019年以后为平稳波动期，并于2022年发文量达到最大值67篇，这主要与教育部出台《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》和《义务教育地理课程标准（2022年版）》密切相关。

地理实验教学作为培养学生地理实践力这一核心素养的关键举措，备受学术界关注。因此，这一阶段的研究主题也由理论探讨进一步转向教学实践研究，聚焦结合具体教学案例，探讨新理念、新模式与新技术在实验教学中的落地路径与应用成效，从而使得研究在深度上显著增强，在广度上持续拓展。

2 研究文献中的实验内容统计分析

对我国中学地理实验教学研究文献中涉及的实验内容进行统计分析，结果如表1所示。目前，学术界内并未形成关于地理实验的分类标准，笔者结合“《中小学实验教学基本目录（2023年版）》中地理实验的分类、特点及实施建议”一文中的分类方式^［6］，对现有文献中的实验内容进行分类统计。其中地图系列实验研究文献4篇、地球系列实验研究文献6篇、地质地貌系列实验研究文献13篇、气象气候系列实验研究文献19篇、水文系列实验研究文献24篇、人文地理实验研究文献6篇。从统计数据可以看出，我国中学地理实验教学研究文献多集中于自然地理实验的探讨，关于人文地理实验的研究文献较少。从实验任务维度看，研究文献中的实验内容多为模拟类实验，而制作类、调查类、观测类、研究类等实验的数量偏少。究其原因，一方面地理实验教学的开展会受到时空等因素的影响；另一方面，自然界中的某些地理实物或现象难以观测。因此，有必要引入模拟类实验，既能模拟自然界中的地理过程与现象，又便于学生观察与理解。

3 我国中学地理实验教学的主要研究内容回顾

通过对我国中学地理实验教学研究文献的梳理与分析发现，不少学者是结合实验教学的特点来探讨地理实验教学的。在此基础上，进一步考察相关研究成果，可将其主要成果归纳为以下几个方面。

3.1 改进优化：地理实验教学改进措施研究

关于中学地理实验教学的改进研究，根据研究的视角可以从宏观与微观上划分为两类。

其一，是论述目前地理实验教学的现状并提出改进策略。陈炳飞^［7］指出，教学中的实验存在泛化、僵化、异化的问题，倡导教师在教学中要立足课程标准、紧扣教学目标，以确保地理实验的科学性与可操作性，在关注学生主体地位的同时要灵活变通，重视教学过程的生成性。另有学者结合具体区域对地理实验教学现状开展调查，发现实际教学中存在实验开展频次偏低、教师观念滞后及专业知识不足、教材中实验内容有待完善、学校实验场地与资源配置不足、实验教学评价体系缺失等问题，并据此从教师、学生以及学校和教育主管部门三方面提出优化策略：教师应深化对地理实验教学价值的认知；学生应转变学习观念，主动参与实验学习；学校及教育主管部门应加强实验器材配置、推动校际实验教学资源共享，并完善实验教学评价体系^［8］。

其二，是对具体的实验教学案例的实际操作进行改进与优化的研究。由于地理实验教学的开展会受实验材料、外部环境以及实际操作等一系列因素的影响，这势必会对实验教学的效果产生影响。因此，部分研究者结合具体的实验教学案例展开讨论，论述优化措施以及教学的注意事项。周旸等^［9］和邵巧梅等^［10］以突出实验教学的科学性、严谨性、安全性为目标，从实验器材、实验环境、实验方法以及实验数据记录方面对“海陆热力性质”的模拟实验方案进行改进与优化设计。李磊等^［11］以“热力环流”原理实验教学为例，梳理教材的实验内容，借助所创设的真实地理实验情境对教学进行优化。随着跨学科主题学习进入研究者的视野，有学者以“二氧化碳对全球气候变暖的影响”实验教学为例，进行地理与化学跨学科实验设计与改进^［12］。

实践证明，对实验教学的改进与优化，需要针对实验的具体效果对操作步骤、实验器材等进行优化，同时要注意引导学生全员、全过程地参与地理实验教学。对于地理实验教学的开展，教师要以地理原理知识和学科核心素养培育为基石，不断促进地理实验教学由验证向探究转化。

3.2 他山之石：国外地理实验教学借鉴研究

鉴于我国中学地理教材中实验教学内容的篇幅较少且设计体系尚不成熟，部分学者将研究视野转向地理实验教学开展相对成熟的国外经验，通过分析国外教材及相关实践中的地理实验教学内容，以期为我国地理实验教学的开展提供借鉴。真炳侠等^［13］对日本高中地学课程中的实验（主要涉及地理相关内容）进行归纳总结，发现该类实验具有重视动手能力、较强的实践性与综合性、实验方法简便且设备要求低等特点，并建议在教材修订时借鉴日本地学实验的经验，适当增加实验教学的内容；同时，教师可在教学中设计课堂实验并将其纳入教学内容，从而推动我国地理实验教学改革。美国在中学地理教学方面重视实验教学的开展，其主流高中地理教材《科学发现者——地理：地质学、环境与宇宙》因实验形式设计的科学性与合理性，备受学者的关注。陈丽芳^［14］以“板块构造”为例分析美国实验教学的设计特点，认为其具有纵向思维、横向思维、综合性的特点。郑红燕等^［15］、李文田等^［16］和赵行国^［17］对我国中学地理教材中的实验设计及编制特点进行分析，将其归纳为以下几个方面：一是内容与类型丰富多样；二是设计与编制具有一定层次性，强调探究性并倡导生活性；三是实验器材简便易得，在保证规范性的同时兼具较强的操作性；四是注重图表技能的培养，并强调实验的定量操作与分析。在此基础上，他们提出增设地理教材实验专栏、联系实际活化实验教学内容、强化实验探究并引入数量分析等建议。对于国外地理实验教学的借鉴，应辩证地看待他国地理实验教学开展的现状及特点，结合我国的国情以及课程设置等因素，设计出适合本土化的地理实验教学方案。

3.3 技术创新：现代教育技术应用融合研究

现代教育技术是指运用计算机网络、人工智能、虚拟现实等现代信息技术，对教学过程与资源进行设计、开发、利用、管理和评价，以实现教学优化的实践体系。随着网络与信息技术的发展，传统的教学手段发生了变革，现代教育技术应用于地理实验教学的研究逐渐走向学者的视野。李虹霖等^［18］开发了基于Web的地理实验绘图工具，并结合气温的变化与观测实验演示了该工具的3种绘制模式。郑发美^［19］利用GIS技术与ArcGIS软件创新了地理信息技术及其应用的实验教学设计，使学生更加直观地认识地理事象的时间和空间特征，以提高他们的地理空间思维能力。部分地理实验教学的开展因教学条件的限制难以落实，因此部分学者结合虚拟仿真、微课等方式进行实验教学设计。吴燕芳等^［20］将虚拟仿真技术应用于等高线地形图的实验教学，以期通过具体、形象化的呈现增强空间的表现力，进而提高教学的效率和质量。地理实验教学往往会受到实验条件、环境以及教师自身操作等多方面因素的影响，为突破这些因素对实验教学开展的限制，李辉^［21］和史倩^［22］对微课在地理教学应用中的开发策略与应用途径展开论述。

3.4 理论应用：现代教育理论探究运用研究

现代教育理论致力于培养新型人才，它强调以学生为中心的教育理念、注重学生的全面发展以及能力的培养，倡导在教学中采用多样化的教学方法。学者对现代教育理论在实验教学中的探究运用展开研究：何浩平等^［23］将POE教学策略应用于“流水地貌”的实验教学，并从预测、观察、解释3个阶段探讨师生在各阶段的教学要求与特征。秦超^［24］以STEAM教育理念构建了“黄土高原水土流失影响因素”探究实验，从学科综合视角拓展地理实验教学的教育内涵，培养学生的关键能力。除上述教育理念和教学策略外，学者还对5E教学模式^［25］、具身认知理论^［26］、ADI教学模式^［27］、GPDI教学法^［28］、OBE理念^［29］、4F教学模式^［30］、BOPPPS教学模式^［31］、PBL教学模式^［32］如何运用于地理实验教学进行探讨。具体的教育理论探究研究文献的数量频次统计结果见表2。

4 反思与展望

4.1 拓展国外地理实验教学相关研究的广度与深度

通过检索相关研究文献发现，国外地理实验教学研究的文献主要集中于日本和美国两个国家，且多集中于对地理教材中的实验教学内容与设计特点的整理与归纳。除美国和日本外，德国、英国、印度等国家也十分注重地理课程中实验教学的开展，因此研究者可以将研究视角拓展至此。此外，东南亚部分国家如马来西亚、新加坡设立的华文学校，采用华文地理教材，教材内容采用汉语编写，研究者可以将我国教材中的地理实验教学与其进行比较分析。除教材之外，国外地理课程标准中的实验教学设置也值得我们深入研究。我国关于国外地理实验教学的研究多为理论方面的探讨，并没有具体的教学案例，也未结合我国的国情与实际学情，设计地理实验教学的内容。

4.2 强化地理实验教学相关理论研究

虽然我国学者已将研究视角聚焦于现代教育理论指导下的地理实验教学，但相关教育理论探究运用研究仍不够深入。多数研究者仅将相关理论引入地理实验教学，未能结合地理学科的独特属性与特征进行系统分析，也未能触及实验教学的本质性问题。对于教育理论应用如何影响地理学科核心素养的培育，目前尚缺乏结合教学实际的深入探讨。

在现代教育技术应用层面，随着生成式人工智能的发展，我国学者应进一步系统探讨其赋能地理实验教学的路径与机制，以推动教学形态由预设性课堂向动态生成型课堂转变。

4.3 重视地理实验教学实践层面研究

目前，与地理实验教学实践相关的文献多关注教学策略方面的研究，而涉及教学评价的偏少。教学评价是评估实验教学开展效果的重要举措，因此学者需要以地理学科素养与关键能力的培养为目标，结合具体的实验教学案例从实验操作过程以及结果等方面完善教学评价的研究。从实践内容来看，实验教学研究的案例多来源于自然地理，关于人文地理和地理信息技术方面的实验教学案例的研究较少，因此，将来需要加强对这方面的关注。虽然部分地理实验教学的开展能够在课堂中完成，但是更多的地理实验只有在专门的实验内开展才能取得良好的教学效果。《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》提出应建设地理实验教学专用实验室，目前我国不少学校已配备此类实验室。但现有研究中对实验室的实际使用状况、配置改进路径及依托实验室开展实践教学的探讨仍十分有限，这些领域均值得未来研究重点关注。

5 结语

地理实验教学既能提升学生的学习兴趣，又能调动其学习主动性，对地理学科核心素养的培育发挥着关键作用。当前，我国中学地理实验教学研究尚显不足，地理教育工作者与研究者应深入开展理论与实践的探索，持续深化研究深度并拓展成果覆盖面，以期形成更具价值的研究成果并服务于教学实践。

参考文献

[1] 新华社.中共中央　国务院印发《教育强国建设规划纲要（2024—2035年）》［J］.中华人民共和国国务院公报，2025（04）：3-10.

[2] 夏志芳.地理实验与学生智力发展［J］.课程·教材·教法， 1987（02）：47-49.

[3] 王智嵘，张卫青.我国中学地理实验科学性问题研究综述［J］.内蒙古师范大学学报（教育科学版），2018，31（09）： 109-116.

[4] 马芊红，南月省.我国中学地理实验教学研究梳理与展望［J］.中学地理教学参考，2022（16）：4-7，2.

[5] 勾书琪.地理实验设计与教学研究综述［J］.中学地理教学参考，2020（21）：26-29，33.

[6] 苏志杰，张彩雯.《中小学实验教学基本目录（2023年版）》中地理实验的分类、特点及实施建议［J］.地理教育，2025（02）：53-57.

[7] 陈炳飞.高中地理实验教学存在的问题与改进［J］.地理教学，2008（02）：20-23.

[8] 李强.高中地理实验教学影响因素与优化策略研究：以平凉市六所省级示范性高中为例［D］.西安：陕西师范大学， 2019.

[9] 周旸，郝丽媛.地理教科书中实验方案的优化设计：以“模拟海陆热力性质差异”实验为例［J］.地理教学，2016（19）： 52-53，23.

[10] 邵巧梅，吴岱峰.初中地理“海陆热力性质差异”模拟实验的改进与优化［J］.中学地理教学参考，2020（05）：49-52.

[11] 李磊，吴岱峰.地理实验的优化与学生地理实践力素养的培养：以“热力环流原理”实验教学为例［J］.地理教学，2020（22）：19-21，15.

[12] 张超伟.基于学科融合的地理实验改进与教学策略：以“二氧化碳对全球气候变暖的影响”为例［J］.地理教学，2023（20）：40-43.

[13] 真炳侠，钟作慈.日本高中地学实验简介［J］.中学地理教学参考，1993（12）：22-23.

[14] 陈丽芳.浅析《科学探索者》地理实验教学设计特点：以《地球内部》第一章“板块构造”为例［J］.新课程（中），2014（12）：220.

[15] 郑红燕，李晴，胡卓亚.美国高中教材《地理：地质学、环境与宇宙》实验部分特点简析［J］.地理教学，2011（11）：45-46，55.

[16] 李文田，苏华.美国地理教材实验设计与编制及对我国的启示［J］.地理教学，2010（08）：40-43.

[17] 赵行国.美国高中地理实验的特点及启示［J］.中学地理教学参考，2015（15）：68-69.

[18] 李虹霖，苏小兵，李治洪.基于Web的地理实验教学绘图工具的设计与使用：以气温变化观测实验为例［J］.地理教学，2012（14）：53-55，61.

[19] 郑发美.基于GIS技术的高中地理实验教学设计与实践：以“地理信息系统及其应用”为例［J］.中学地理教学参考，2022（02）：57-60.

[20] 吴燕芳，李变变，陈实.虚拟仿真实验在初中地理教学中的应用研究：以“等高线地形图”实验教学为例［J］.中学地理教学参考，2017（17）：46-48.

[21] 李辉.例谈高中地理实验微课开发策略与途径［J］.中学地理教学参考，2022（04）：38-40.

[22] 史倩.微课在初中地理教学中的应用策略［J］.中小学电教（教学），2024（09）：49-51.

[23] 何浩平，刘波，崔浩杰，等.POE教学策略在高中地理实验教学中的应用：以“流水地貌”为例［J］.中学地理教学参考，2024（06）：42-45.

[24] 秦超.基于STEAM教育理念的初中地理实验教学研究［J］.教育与装备研究，2020，36（08）：24-27.

[25] 冯慧灵，刘柄麟.基于5E教学模式的地理实验教学设计：以“岩石与矿物”一节为例［J］.中学地理教学参考，2018（08）：35-37.

[26] 郑益班，杨辰丛海.具身认知视域下地理实验教学及其结果评价：以“海水的盐度”为例［J］.地理教学，2023（08）：9-12.

[27] 刘慧，钞振华，杨晶.ADI教学模式在高中地理实验教学中的应用：以“城市内涝灾害产生原因”模拟实验为例［J］.中学地理教学参考，2024（36）：37-40.

[28] 王培培.高中地理实验教学GPDI教学方法探讨［D］.武汉：华中师范大学，2011.

[29] 马蕾.OBE理念在高中地理实验教学中的应用研究［D］.乌鲁木齐：新疆师范大学，2023.

[30] 薛洪成.基于4F教学模式的高中地理实验教学设计及学习评价研究［D］.呼和浩特：内蒙古师范大学，2024.

[31] 王雅欣.基于BOPPPS模式的高中地理实验教学改进研究［D］.天津：天津师范大学，2021.

[32] 唐静.PBL教学模式在高中地理实验教学中的应用研究［D］.贵阳：贵州师范大学，2019.

基金资助

2023年度安徽省教育厅质量工程项目“当代地理科学实践人才培养模式范式研究——基于需求与就业导向视角”(2023jyxm0493)

2024年度安徽省教育厅教研项目“研究生学位案例库建设项目”(2024zyxwjxalk154)