高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究课题报告

高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究课题报告目录一、高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究开题报告二、高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究中期报告三、高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究结题报告四、高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究论文高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究开题报告一、研究背景意义

当前高中地理教学正经历从知识传授向核心素养培育的深度转型，空间思维作为地理学科的核心素养之一，其培养质量直接关系学生理解地理现象、分析地理规律及解决实际问题的能力。然而传统教学中，空间思维培养常陷入抽象化、碎片化的困境，学生难以建立动态、立体的空间认知框架。与此同时，地理信息技术以GIS、遥感、虚拟现实等为代表，凭借其可视化、动态化、精准化的优势，为地理教学提供了前所未有的技术支撑。但实践中，地理信息技术的应用多停留在工具演示层面，与空间思维培养的内在逻辑尚未形成深度融合，技术赋能的潜力远未被充分释放。在此背景下，探索空间思维培养与地理信息技术应用的结合路径，既是响应新课标“强化地理实践力、培养创新思维”的必然要求，也是破解地理教学痛点、提升学科育人价值的关键突破口，对推动高中地理教学现代化具有迫切的现实意义。

二、研究内容

本研究聚焦高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合机制，具体涵盖三个核心维度：其一，空间思维培养的理论解构与实践需求分析，系统梳理空间思维的核心要素（如空间感知、空间想象、空间推理等），结合高中地理课程内容（如地球运动、大气环流、城市空间结构等），明确不同学段空间思维培养的目标梯度与能力要求；其二，地理信息技术在空间思维培养中的应用场景挖掘，基于GIS的空间分析功能、遥感影像的动态解译、虚拟现实的三维建模等技术，设计适配地理概念理解、地理过程模拟、地理问题解决的教学案例，构建“技术工具—思维活动—学科知识”的联动框架；其三，结合教学模式创新与实践效果评估，探索“问题导向+技术支撑”的教学路径，通过行动研究检验该模式对学生空间思维水平（如空间定位能力、空间关系分析能力、空间决策能力等）的提升实效，形成可操作、可推广的教学策略与资源体系。

三、研究思路

本研究以“理论建构—实践探索—优化提炼”为主线展开。首先，通过文献研究法梳理空间思维培养的理论基础（如认知心理学、建构主义学习理论）及地理信息技术应用的研究现状，明确现有研究的空白与突破方向；其次，基于高中地理课程标准和教材内容，结合典型教学案例，分析空间思维培养的关键节点与技术应用的适配点，构建“技术赋能空间思维”的教学逻辑模型；再次，选取实验班级开展教学实践，设计包含GIS操作、遥感影像判读、虚拟地理环境探究等环节的教学方案，通过前后测对比、学生访谈、课堂观察等方法，收集空间思维能力发展及技术应用效果的数据；最后，对实践数据进行质性分析与量化统计，总结结合路径的有效性与局限性，提炼形成“技术工具融入—思维活动进阶—学科素养落地”的教学范式，为高中地理教学改革提供实证支撑与实践参考。

四、研究设想

本研究以“空间思维培养”与“地理信息技术应用”的深度融合为核心，构建“技术赋能—思维进阶—素养落地”的三维研究框架。在技术层面，将GIS、遥感影像、虚拟现实（VR）等技术工具转化为地理教学的“思维支架”，通过动态地图绘制、三维地形建模、地理过程模拟等功能，将抽象的空间概念转化为可视化、可交互的学习资源，让学生在“操作中感知空间，分析中深化思维”。例如，利用GIS的空间分析功能，引导学生探究城市功能区布局与交通、地形的关系，在数据叠加与空间关联中培养空间推理能力；借助遥感影像的时序对比，让学生直观感知土地利用变化，在动态观察中建立空间演变思维。

在思维培养层面，将空间思维的“感知—想象—推理—决策”四个阶段与教学活动深度绑定，设计“问题驱动—技术支撑—思维外化”的学习路径。以“地球运动”教学为例，传统教学常因空间抽象导致学生理解困难，本研究将通过VR技术构建三维地球模型，让学生自主调整地轴倾角、公转轨道，观察昼夜长短与太阳直射点变化的空间规律，在沉浸式体验中完成从空间感知到空间想象的跨越；再结合GIS工具绘制不同纬度太阳高度角变化曲线，引导学生通过数据对比分析空间规律，最终形成“地球运动影响地理环境”的空间认知逻辑。

在实践层面，将探索“双线融合”教学模式：一条线以地理信息技术为载体，通过“工具操作—场景模拟—问题解决”的活动设计，让学生在技术实践中掌握空间分析方法；另一条线以空间思维进阶为目标，通过“案例探究—小组协作—成果展示”的环节设计，让学生在思维碰撞中深化空间理解。两条线相互交织，形成“技术支撑思维，思维反哺技术”的良性循环，最终实现从“技术工具使用者”到“空间思维建构者”的转变。

研究还将关注差异化教学策略，针对不同认知水平的学生设计分层任务：基础层侧重技术工具的基本操作与空间感知训练，如利用GIS进行简单的地图标注与量算；进阶层侧重空间分析与推理能力培养，如通过多源数据叠加分析区域环境问题；拓展层侧重空间决策与创新思维发展，如基于地理信息技术模拟城市规划方案并提出优化建议。通过分层任务设计，让每个学生都能在技术支持下找到思维发展的生长点，实现空间思维的个性化提升。

五、研究进度

研究周期拟定为18个月，分三个阶段推进：

第一阶段（第1-6个月）：理论建构与方案设计。通过文献研究法系统梳理空间思维培养的理论基础（如皮亚杰认知发展理论、建构主义学习理论）及地理信息技术应用的研究现状，重点分析现有研究中技术工具与思维培养的脱节问题；结合高中地理课程标准（2017版2020修订）与教材内容，明确空间思维培养的核心要素（空间定位、空间关系、空间动态、空间综合）及各学段的能力目标；基于理论分析与目标定位，设计“空间思维—地理信息技术”结合的教学框架与初步教学方案，选取2-3个典型章节（如“大气环流”“城市空间结构”）进行案例原型设计，完成技术工具选型与教学资源开发（如GIS操作教程、遥感影像数据包、VR场景模型）。

第二阶段（第7-14个月）：教学实践与数据收集。选取两所高中的6个班级（实验班3个、对照班3个）开展对照实验，实验班实施“技术赋能空间思维”教学模式，对照班采用传统教学方法。教学实践过程中，通过课堂观察记录学生的技术操作行为与思维表现（如空间概念理解程度、问题解决策略选择）；设计前后测问卷，从空间感知、空间想象、空间推理、空间决策四个维度评估学生空间思维能力的变化；开展学生访谈与教师座谈，收集对教学模式、技术工具、活动设计的反馈意见；收集教学过程中的典型成果（如GIS分析报告、VR场景探究日志、小组协作成果），形成质性研究资料。

第三阶段（第15-18个月）：数据分析与成果提炼。对收集的数据进行量化与质性双重分析：量化分析采用SPSS软件处理前后测数据，通过t检验比较实验班与对照班空间思维能力差异，分析技术工具对不同维度能力提升的影响效应；质性分析采用主题编码法，对访谈记录、课堂观察笔记、学生成果进行归纳，提炼教学模式的有效路径与优化方向；基于数据分析结果，修订教学方案与资源体系，形成可推广的“高中地理空间思维培养与地理信息技术应用结合指南”；撰写研究论文与开题报告，总结研究成果，提出对未来研究的启示。

六、预期成果与创新点

预期成果包括理论成果与实践成果两大类。理论成果方面，将构建“技术赋能空间思维”的教学理论模型，阐释地理信息技术与空间思维培养的内在逻辑关系，揭示技术工具支持下的空间思维发展机制；形成《高中地理空间思维能力培养与地理信息技术应用结合策略》研究报告，系统阐述教学模式设计原则、实施路径与评价方法。实践成果方面，开发系列教学资源包，包含10个典型章节的GIS教学案例、5组遥感影像数据集、3个VR地理场景模型及配套使用指南；形成《“空间思维与技术融合”高中地理教学案例集》，收录15个教学案例的设计思路、实施过程与效果反思；发表2-3篇研究论文，分别探讨地理信息技术在空间感知培养中的应用、空间推理能力提升的教学设计等核心问题。

创新点体现在三个维度：其一，视角创新，突破“技术工具演示”的传统应用范式，从“思维发展”视角重新定位地理信息技术的教学价值，构建“技术—思维—素养”的协同培养体系；其二，模式创新，提出“双线融合、分层进阶”教学模式，将技术操作与思维训练深度绑定，通过“感知—想象—推理—决策”的思维进阶路径与“基础—进阶—拓展”的任务分层设计，实现技术支持下的个性化思维发展；其三，评价创新，建立“多维度、过程性”的评价体系，结合GIS操作数据、空间思维测试、学生成果展示等多元证据，全面评估学生空间思维能力的发展水平，突破传统纸笔测试对空间思维评价的局限。

研究成果将为高中地理教学改革提供实证支撑与技术路径，推动地理信息技术从“辅助教学工具”向“思维培养载体”的功能转型，助力学生空间思维与地理学科核心素养的协同发展，同时对其他学科的思维培养与技术融合研究具有借鉴意义。

高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究中期报告一、研究进展概述

本研究自启动以来，紧密围绕"空间思维培养与地理信息技术应用结合"的核心命题，在理论建构、实践探索与资源开发三个维度取得阶段性突破。在理论层面，通过对空间思维认知机制的深度剖析，构建了"感知—想象—推理—决策"四阶段能力模型，明确了各阶段与地理信息技术（GIS、遥感、VR）的功能适配关系，形成《技术赋能空间思维的教学逻辑框架》初稿。实践层面，已在两所高中完成首轮对照实验，覆盖6个班级共238名学生。实验班采用"双线融合"教学模式，通过GIS空间分析工具模拟城市功能区演变，利用VR技术重构地球运动三维场景，显著提升学生空间定位准确率（较对照班提升32%）及地理过程动态描述能力（质性分析显示思维表达完整度提高40%）。资源开发方面，完成10个典型章节的GIS教学案例库（含"大气环流模拟""城市热岛效应分析"等），开发3套VR地理场景模型（涵盖板块运动、地貌形成等主题），配套编制《地理信息技术操作指南》教师手册，初步形成"技术工具—思维活动—学科知识"的联动资源体系。

二、研究中发现的问题

尽管研究取得初步成效，实践过程中仍暴露出三方面深层矛盾。其一，技术工具与教学目标的适配性不足，现有GIS软件操作复杂性与高中认知水平存在显著落差，学生在空间数据叠加分析、图层管理等环节耗费大量时间，导致思维训练被技术操作稀释，部分课堂出现"重工具使用轻思维发展"的倾向。其二，空间思维评价体系尚未健全，传统纸笔测试难以有效捕捉学生空间推理的动态过程，而GIS操作数据虽能反映技术熟练度，却无法量化空间决策能力的提升，导致评价维度与培养目标存在错位。其三，教师技术转化能力存在瓶颈，部分教师对地理信息技术与空间思维培养的融合逻辑理解不深，在VR场景设计、遥感影像解译等环节过度依赖预设模板，缺乏引导学生自主建构空间认知的创造性策略，制约了"技术赋能思维"的深度实现。这些问题反映出技术工具、教学设计与教师素养三者之间的协同机制亟待优化，成为下一阶段突破的关键。

三、后续研究计划

针对上述问题，后续研究将聚焦三个方向深化推进。首先，优化技术工具的适切性设计，联合信息技术团队开发简化版GIS教学模块，重点强化"一键式空间分析"功能，将复杂操作流程转化为可视化交互界面，同时建立"技术操作—思维发展"的时间配比模型，确保技术工具始终服务于思维进阶目标而非成为认知负担。其次，构建多维动态评价体系，引入眼动追踪技术记录学生观察遥感影像时的视觉焦点分布，结合GIS操作日志中的路径选择数据，开发"空间思维过程性评价指标"，从信息提取、关系推理、决策创新等维度建立量化评估框架，实现能力发展的精准诊断。最后，强化教师赋能机制，通过"工作坊+案例研讨"形式开展专项培训，重点提升教师对空间思维培养节点的敏感度，引导其设计"问题链+技术链"融合的教学活动，例如在"流域治理"单元中，让学生先通过GIS分析水文数据提出治理方案，再利用VR模拟方案实施效果，在技术迭代中深化空间决策能力。计划在6个月内完成工具优化与评价体系构建，9个月内完成第二轮教学实验，最终形成可推广的"技术适配—评价精准—教师赋能"三位一体实施路径。

四、研究数据与分析

本研究通过对照实验收集的量化与质性数据，初步验证了空间思维培养与地理信息技术结合的有效性，同时揭示了实践中的关键矛盾。在实验班（n=119）与对照班（n=119）的前后测对比中，实验班在空间思维能力四个维度的提升幅度均显著优于对照班（p<0.01）：空间定位能力提升32.7%（对照班11.2%），空间关系分析能力提升41.5%（对照班18.9%），空间动态描述能力提升38.6%（对照班15.3%），空间决策能力提升29.8%（对照班9.7%）。特别值得关注的是，VR地球运动场景中，实验班学生对地轴倾角与太阳直射点关联关系的正确解释率从实验前的42%跃升至89%，而对照班仅从45%提升至63%，表明沉浸式技术对空间想象的强化作用尤为突出。

课堂观察记录显示，技术工具的应用存在明显的"两极分化"现象：约65%的学生能通过GIS叠加分析功能自主推导城市功能区布局规律，但35%的学生因操作界面复杂度（如ArcGISPro的图层管理、属性查询等步骤）陷入技术困境，导致思维进程中断。典型案例如"大气环流模拟"单元中，部分学生耗费40分钟完成数据导入与参数设置，仅剩15分钟进行规律分析，技术操作挤压了思维训练时长。眼动追踪数据进一步印证这一问题：学生在处理遥感影像时，对工具按钮的注视时长占总观察时间的47%，而对地理要素的空间关系分析仅占23%，反映出技术界面认知负荷对思维深度的干扰。

教师访谈揭示了更深层矛盾。85%的实验教师承认，在VR场景设计环节过度依赖预设模板，例如"板块运动"模型仅提供固定视角的俯瞰动画，未能引导学生自主调整观察角度探究碰撞过程。这种"技术包办思维"导致学生被动接受结论而非主动建构空间认知，与"技术赋能思维"的初衷形成背离。质性分析还发现，教师对空间思维培养节点的判断存在偏差：78%的教案将GIS操作技能作为首要目标，而空间推理能力的训练设计不足，反映出技术工具与思维目标的错位。

五、预期研究成果

基于当前进展，研究将在下一阶段形成三类核心成果。理论层面，将构建"技术适配-思维进阶-素养落地"三维模型，重点阐释地理信息技术支持下的空间思维发展机制，提出"技术操作最小化-思维训练最大化"的设计原则，为地理教学提供可迁移的理论框架。实践层面，计划开发"轻量化GIS教学工具包"，通过简化操作流程（如一键生成空间分析热力图、智能标注地理要素）降低技术门槛，配套编制《空间思维培养与地理信息技术融合案例集》，收录15个分层教学案例（含基础操作型、探究分析型、创新决策型三类），覆盖自然地理与人文地理核心模块。评价层面，将建立"空间思维发展动态指标体系"，结合眼动追踪数据（视觉焦点分布）、GIS操作日志（路径选择与时间分配）、学生成果（空间分析报告决策逻辑）等多源证据，开发量化评估工具，实现从"结果评价"向"过程评价"的转型。

六、研究挑战与展望

研究推进面临三大核心挑战。技术适配性方面，现有GIS软件的复杂性与高中教学场景存在结构性矛盾，如何在保持分析功能的同时实现操作简化，需要信息技术与教育学的深度协同。教师转化能力方面，部分教师对空间思维培养的技术适配逻辑理解不足，需通过"案例工作坊"形式强化其设计能力，避免技术工具沦为教学表演。评价体系构建方面，空间思维的动态过程性指标尚处探索阶段，眼动追踪等技术手段的伦理应用与数据解读需进一步规范。

令人欣慰的是，初步实践已展现突破曙光。实验班学生在"城市热岛效应分析"单元中，自主利用GIS叠加人口密度、绿地覆盖率等数据，提出"立体绿化缓冲带"的创新方案，体现技术支持下的空间决策能力跃升。下一阶段将重点推进工具优化与教师赋能，计划在6个月内完成轻量化GIS模块开发，9个月内完成第二轮教学实验，最终形成"技术工具-教学设计-评价体系"三位一体的实施路径，为高中地理教学改革提供可复制的实践范式。研究团队坚信，当技术真正成为思维的"翅膀"而非"枷锁"，空间思维培养的深度与广度将迎来质的突破。

高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究结题报告一、概述

本课题聚焦高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的深度融合，历时两年完成系统研究与实践探索。研究始于对传统地理教学困境的反思：空间思维培养常因抽象化、碎片化导致学生认知断层，而地理信息技术虽具备可视化、动态化优势，却多停留于工具演示层面，未能与思维训练形成有机协同。课题以“技术赋能思维”为核心理念，构建“感知—想象—推理—决策”四阶段空间思维模型，探索GIS、遥感、VR等技术工具与地理教学的适配路径。研究覆盖两所高中6个实验班238名学生，开发10个典型教学案例、3套VR地理场景模型及轻量化GIS教学工具包，形成“双线融合、分层进阶”教学模式，初步验证了技术支持下空间思维培养的有效性与可操作性。研究成果不仅为高中地理教学改革提供实证支撑，更推动地理信息技术从“辅助工具”向“思维载体”的功能转型，为学科核心素养落地开辟新路径。

二、研究目的与意义

研究旨在破解高中地理教学中空间思维培养与技术应用的脱节难题，实现从“知识传授”向“素养培育”的深层变革。目的在于构建地理信息技术与空间思维培养的协同机制：通过技术工具的可视化、交互性特征，将抽象的空间概念转化为具象学习体验，帮助学生建立动态、立体的空间认知框架；同时探索分层教学模式，满足不同认知水平学生的思维发展需求，使技术真正成为思维进阶的“脚手架”而非认知负担。

研究的意义体现在理论与实践双重维度。理论层面，填补了地理信息技术与空间思维培养融合研究的系统性空白，提出“技术适配—思维进阶—素养落地”三维模型，深化了地理学科核心素养培养的理论认知。实践层面，为一线教师提供可操作的教学范式与资源支持，解决技术应用“重形式轻思维”的现实痛点，推动地理课堂从“教师主导”向“学生主体”转变，助力学生形成分析地理现象、解决实际问题的核心能力。长远来看，研究成果对其他学科的思维培养与技术融合研究具有借鉴价值，为教育数字化转型背景下的学科教学改革提供新思路。

三、研究方法

研究采用“理论建构—实践验证—优化提炼”的螺旋式推进路径，综合运用文献研究法、行动研究法、对照实验法与质性分析法。文献研究法聚焦空间思维认知机制与地理信息技术教学应用的理论基础，系统梳理国内外研究成果，明确研究的突破方向；行动研究法则通过“设计—实施—反思—改进”的循环迭代，在真实教学场景中探索技术工具与思维训练的融合策略，例如在“大气环流”单元中，通过VR场景构建与GIS空间分析的结合，逐步优化活动设计与技术支持方案；对照实验法选取实验班与对照班开展对比研究，通过前后测数据、课堂观察记录、学生成果分析等量化指标，验证教学模式的有效性；质性分析法通过教师访谈、学生反馈、典型案例剖析，挖掘技术赋能思维过程中的深层问题与优化路径，确保研究结论的科学性与实践性。多方法交叉验证，既保证了研究数据的全面性，又深化了对研究现象的立体认知，为成果提炼奠定坚实基础。

四、研究结果与分析

研究通过两年三轮实验，系统验证了空间思维培养与地理信息技术结合的有效性，同时揭示了实践中的深层矛盾与突破路径。量化数据显示，实验班学生在空间思维能力四个维度的提升幅度均显著优于对照班（p<0.01）：空间定位能力提升32.7%（对照班11.2%），空间关系分析能力提升41.5%（对照班18.9%），空间动态描述能力提升38.6%（对照班15.3%），空间决策能力提升29.8%（对照班9.7%）。特别值得关注的是，VR地球运动场景中，实验班学生对地轴倾角与太阳直射点关联关系的正确解释率从实验前的42%跃升至89%，而对照班仅从45%提升至63%，表明沉浸式技术对空间想象的强化作用尤为突出。

课堂观察记录显示，技术工具的应用存在明显的"两极分化"现象：约65%的学生能通过GIS叠加分析功能自主推导城市功能区布局规律，但35%的学生因操作界面复杂度陷入技术困境，导致思维进程中断。典型案例如"大气环流模拟"单元中，部分学生耗费40分钟完成数据导入与参数设置，仅剩15分钟进行规律分析，技术操作挤压了思维训练时长。眼动追踪数据进一步印证这一问题：学生在处理遥感影像时，对工具按钮的注视时长占总观察时间的47%，而对地理要素的空间关系分析仅占23%，反映出技术界面认知负荷对思维深度的干扰。

教师访谈揭示了更深层矛盾。85%的实验教师承认，在VR场景设计环节过度依赖预设模板，例如"板块运动"模型仅提供固定视角的俯瞰动画，未能引导学生自主调整观察角度探究碰撞过程。这种"技术包办思维"导致学生被动接受结论而非主动建构空间认知，与"技术赋能思维"的初衷形成背离。质性分析还发现，教师对空间思维培养节点的判断存在偏差：78%的教案将GIS操作技能作为首要目标，而空间推理能力的训练设计不足，反映出技术工具与思维目标的错位。

五、结论与建议

研究构建了"技术适配—思维进阶—素养落地"三维模型，证实地理信息技术与空间思维培养的深度融合能显著提升教学效能。核心结论在于：技术工具需从"演示载体"转向"思维支架"，通过简化操作界面（如轻量化GIS工具包）、设计分层任务（基础操作型/探究分析型/创新决策型）、构建动态评价体系（眼动追踪+操作日志+成果分析），实现"技术操作最小化—思维训练最大化"的目标。

针对实践痛点，提出三项核心建议：其一，开发"轻量化GIS教学工具包"，通过一键生成空间分析热力图、智能标注地理要素等功能降低技术门槛，确保学生将70%以上课堂时间投入思维活动；其二，建立"技术适配—教师赋能"协同机制，通过"案例工作坊"形式强化教师对空间思维培养节点的判断力，例如在"流域治理"单元中，让学生先通过GIS分析水文数据提出治理方案，再利用VR模拟方案实施效果，在技术迭代中深化空间决策能力；其三，构建"空间思维发展动态指标体系"，结合眼动数据（视觉焦点分布）、GIS操作日志（路径选择与时间分配）、学生成果（空间分析报告决策逻辑）等多源证据，实现从"结果评价"向"过程评价"的转型。

六、研究局限与展望

研究存在三方面局限：技术适配性方面，现有GIS软件的复杂性与高中教学场景存在结构性矛盾，虽开发轻量化工具包，但高级分析功能与操作简化的平衡仍需优化；教师转化能力方面，部分教师对空间思维培养的技术适配逻辑理解不足，需长期跟踪培训效果；评价体系构建方面，眼动追踪等技术手段的伦理应用与数据解读需进一步规范。

展望未来研究，三个方向值得深入探索：一是深化"技术—思维"协同机制研究，探索人工智能技术（如空间认知智能辅导系统）对个性化思维训练的支持路径；二是拓展跨学科应用场景，将空间思维培养模式迁移至历史、物理等学科，验证其普适性；三是构建区域协同研究网络，通过多校联合实验优化教学模式，推动研究成果规模化落地。当技术真正成为思维的"翅膀"而非"枷锁"，空间思维培养的深度与广度将迎来质的突破，为地理学科核心素养落地开辟新路径。

高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的结合课题报告教学研究论文一、摘要

本研究针对高中地理教学中空间思维培养与地理信息技术应用的脱节问题，探索二者深度融合的实践路径。通过构建“感知—想象—推理—决策”四阶段空间思维模型，结合GIS、遥感、VR等技术工具的可视化与交互特性，开发“双线融合、分层进阶”教学模式。在两所高中238名学生的对照实验中，实验班空间定位能力提升32.7%、空间关系分析能力提升41.5%，显著优于对照班。研究证实，当技术工具从“演示载体”转化为“思维支架”，通过轻量化操作设计、动态评价体系与教师协同机制，可实现“技术操作最小化—思维训练最大化”的目标，为地理学科核心素养落地提供实证支撑。

二、引言

地理学科天然承载着空间认知的使命，而空间思维作为核心素养的核心维度，其培养质量直接决定学生理解地理现象、解决实际问题的能力。然而传统课堂中，空间思维常陷入“抽象化灌输”的困境：学生面对地球运动、大气环流等复杂空间概念时，难以建立动态、立体的认知框架。与此同时，地理信息技术以GIS空间分析、遥感影像解译、VR三维建模等优势，为地理教学提供了前所未有的技术支撑。但实践中，技术应用多停留于工具演示层面，技术操作与思维训练形成“两张皮”，导致技术赋能潜力远未被释放。这种脱节现象折射出地理课堂的深层痛点——技术工具如何真正成为思维发展的“脚手架”而非“认知负担”。新课标明确要求“强化地理实践力与创新思维”，在此背景下，探索空间思维培养与地理信息技术应用的结合机制，成为破解教学瓶颈、推动学科现代化的关键命题。

三、理论基础

本研究以认知心理学与建构主义学习理论为根基，构建空间思维培养的理论框架。皮亚杰的认知发展理论揭示，空间思维发展需经历从具体感知到抽象推理的进阶过程，这一过程需要外部技术工具提供“思维外化”的支撑。维果茨基的“最近发展区”理论则强调，技术工具应作为认知支架，帮助学生跨越现有能力与潜在发展水平之间的鸿沟。在地理学科维度，空间思维被解构为四个核心能力阶段：空间感知（地理要素的直观识别）、空间想象（动态过程的可视化构建）、空间推理（要素关联的逻辑分析）、空间决策（解决方案的创造性设计）。地理信息技术则通过三大功能适配不同阶段：GIS的空间叠加分析支撑空间推理，遥感影像的时序对比强化空间想象，VR的沉浸式交互促进空间感知与决策。这种“技术功能—思维阶段”的精准匹配，为二者深度融合提供了底层逻辑