Несмотря на то, что решение многих реальных проблемных задач требует применения умений, понятий и знаний процессов из других учебных предметов, существуют проблемы и сугубо географического характера. Возникнув на уроках географии, они могут перерасти в географическое исследование. Их появлению способствует ориентирование учащихся в направлениях географического знания, которые были весьма точно сформулированы Вильямом Паттисоном: 1) землеведческое, 2) взаимодействие человека и окружающей среды, 3) региональное и 4) территориально-структурное направление. Прежде чем формулировать реальные учебные проблемы в рамках этих направлений, необходимо вкратце остановиться на вкладе каждого из них в изучение географии.
В истории географии было время, когда основу ее содержания составляли темы, которые сейчас относят к землеведению. Ученые и широкая публика обращались к географии за информацией о формах поверхности, водных ресурсах, окружающей Землю атмосфере и о связи Земли и Солнца. Изучая географию, учащийся надеялся узнать не только о географическом положении различных областей, но и о природной среде, в которой живет человек, и о том, как эта среда изменяется от места к месту. Это направление еще живо, но сегодня в школьном обучении подобная тематика все больше отходит к области естествознания, а не собственно географии.
Традиционно географы всегда занимались проблемами взаимодействия человека и окружающей среды. Это направление до сих пор остается важным, и его фактическое значение даже возрастает в результате нашей озабоченности состоянием окружающей среды и все большим истощением природных ресурсов. В настоящее время все больший объем исследований в географии связан с изучением того, как человек воспринимает окружающую природную среду, как он относится к ней и как на нее воздействует. Соответственно, в последние годы активно разрабатывались учебные курсы по различным аспектам взаимодействия человека и окружающей его среды.
Третье направление в географии, иногда называемое региональным, или страноведческим, занимается описанием конкретных районов: стран, областей мира или зон внутри городов. Это направление достигло своего апогея в конце 1930 и в 1940-х годах. Географы видели свою основную функцию в синтезе знаний о конкретных территориях, или районах, и считали обязательным истолковывать их особенности. Потребность в такого рода знаниях не вызывает сомнений. Человек всегда интересовался миром, выходящим за пределы его непосредственного наблюдения. Путешественников, первооткрывателей, государственных деятелей и просто любителей всегда интересовали разные области мира, их особенности и признаки. Тесная связь учебных курсов по региональной географии с исследовательской работой всегда была критерием научности нашего предмета. Сегодня многие географы интересуются не только высокоразвитыми странами, но и развивающимися странами. Они вооружены методологией и методиками наблюдения, измерения и анализа распределений и взаимодействий природных и культурных явлений в конкретных частях мира и способны применять эмпирические методы исследования для создания целостных, интегративных описаний этих областей.
Переходя к рассмотрению четвертого направления как источника реальных учебных проблем на уроках географии, а именно территориально-структурного направления, следует отметить, что оно в наше время вызывает огромный интерес географов. По своим целям, методам исследования и теоретическим посылкам оно резко отличается от страноведения. Как уже указывалось, в последнем принят целостный, интегративный подход, направленный на объяснение особенностей конкретных местностей и явлений в конкретный период времени или на их изменения во времени. Выводы, сделанные на основе изучения одного региона, следует применять с осторожностью при знакомстве с другими регионами, отличающимися по своим природным и культурным характеристикам. Только в отдельных случаях такие знания могут стать основой изучения других конкретных районов.
Напротив, территориально-структурное направление стремится обнаружить территориальную организацию экономических, социальных и политических явлений и узнать, каким образом результаты их воздействия проявляются в конкретном месте в конкретный период времени. Начало этому новому направлению в исследованиях и в преподавании географии было положено в середине 1950-х годов. Оно было новым, как по содержанию, так и по методам исследования. Его можно охарактеризовать как подход, исходные позиции которого требуют более высокого теоретического уровня и большей абстракции в исследовании географических вопросов и в преподавании; он опирается на использование аналитических методов и позволяет применять теоретические положения к решению практических задач жизни общества. Он позволяет также делать достаточно обоснованные обобщения относительно территориально-структурных аспектов небольшого ряда взаимосвязанных процессов на широком фоне природных и культурных явлений. Обобщения формулируются в виде проверенных гипотез, моделей или теорий, а исследование оценивается по его научной значимости и достоверности. Цель же заключается в получении знаний, позволяющих понять и прогнозировать реальную действительность. Применение аналитических методов позволило географии стать более номотетической наукой, или наукой о закономерностях.
Территориально-структурное направление в последние годы оказалось особенно продуктивным для географов, занимающихся поиском решений проблем благосостояния общества. Многие географические модели и теории нашли практическое применение в решении таких задач, как организация медицинского обслуживания и совершенствование образования, а также в изучении проблем бедности, безработицы, нарушения общественного порядка и социальной несправедливости, которые являются следствием неправильного распределения политических, экономических и социальных возможностей.
Перечисленные четыре направления географической науки являются той базой, на которой можно строить систему учебных проблем для всех ступеней обучения во всех частях мира. Они должны восприниматься учащимися как реальные проблемы и вытекать из их реальных трудностей.