基于變易理論的地理教學設計研究**——以“晝夜長短的變化”為例

董湘坤 汪 濤（南京師范大學 教師教育學院, 江蘇 南京 210097）

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基于變易理論的地理教學設計研究**——以“晝夜長短的變化”為例

董湘坤 汪 濤
（南京師范大學 教師教育學院, 江蘇 南京 210097）

**本文為教育部“南京師范大學卓越中學教師培養(yǎng)改革項目”階段性成果。

摘要：變易理論能夠促進地理學習，提高地理課堂教學的效率。本文首先簡要介紹了變易理論的起源與發(fā)展情況，然后從變易理論的優(yōu)點、地理學科與地理學習的特點、新課改的基本要求和現(xiàn)有地理課堂實踐基礎這四個方面論述了變易理論應用于地理教學設計的可行性，最后以“晝夜長短的變化”為例，利用變易理論進行教學設計。

關鍵詞：變易理論；地理教學設計

近年來，變易理論成為學習研究領域的前沿，開始被用來描述、分析課堂教學，并應用于各學科教學設計中。本文將變易理論引入地理教學設計中，以期豐富地理教學設計的理論基礎，促進地理教學的改革。

一、變易理論概述

變易理論（Variation Theory，又譯“變異理論”），由瑞典哥德堡大學馬飛龍（Ference Marton，又譯“馬騰”或“馬頓”）基于現(xiàn)象圖式學[ 1 ]（Phenomenography，又譯“現(xiàn)象圖析學”或“現(xiàn)象描述分析學”）提出[2]，其在學習上的核心觀點是：要促進學習的發(fā)生，就要審辨（discern）出學習內(nèi)容的關鍵屬性（critical aspects）；要審辨出關鍵屬性，就要經(jīng)歷學習內(nèi)容各個屬性的變易（variation）[3-6]。它超越了傳統(tǒng)的學習遷移理論，提出除共同性外，差異性對學習遷移同樣重要[7-8]。為了更好地幫助學生審辨出關鍵屬性，馬飛龍等人歸納出4個變易策略：分離（separation）、對比（contrast）、類合（generalization）、融合（fusion）。分離是指“要識別出某一變易維度，就需要使該維度變化而其他維度保持不變”；對比是指“要識別某個量或特征，需要同時感受與其相對的它種量或特征”；類合是指“如果要識別出某一變易維度，需要在其他維度變化時保持這一變易維度不變”；融合是指“要讓學生理解兩個變易維度同時變化，需要學生歷經(jīng)它們同時變化”。

圖1 變易理論的起源與發(fā)展

變易理論從一開始就倍受關注，20世紀90年代起，一系列實驗和理論研究在澳大利亞、英國等國家發(fā)展起來，并在一些學科當中得到應用，如政治、物理、生物、醫(yī)藥心理、歷史、數(shù)學、地理等[9]。目前，變易理論已經(jīng)成為當今學習研究領域的前沿[10]，被用來描述和分析課堂教學[11]，并應用于各學科教學設計中。由于變易理論與我國某些傳統(tǒng)教學方式（如顧泠沅的“變式教學”）有異曲同工之妙[12-13]，并與我國廣大教師的教學經(jīng)驗相通，它于21世紀初開始被引入中國，并逐步運用于各學科課堂教學設計中，如數(shù)學、語文、英語、物理、生物等。如圖1所示，我國變易理論應用研究主要集中在三個研究單位：香港教育學院，從2001年起，率先利用變易理論進行了課堂學習研究（Learning Study）[14-15]；上海以顧泠沅為首的變式教學研究團隊，從2005年起針對數(shù)學概念學習進行了“變易理論和數(shù)學變式教學實驗研究”[16]；北京海淀區(qū)教科所和北師大課程與教學研究院，從2010年起，開展了四年以“變異教學理論的課堂實驗研究”為主題的課題研究[17]。

二、變易理論應用于地理教學設計的可行性

變易理論被引入中國后，大多被應用在數(shù)學、語文、物理和英語等學科中，少見學者將其應用于我國地理學科的課堂教學中。本文嘗試從變易理論的優(yōu)點、地理學科與地理學習的特點、新課改的基本要求和現(xiàn)有地理課堂實踐基礎等四個方面解釋為何將變易理論引入地理教學設計中。

1.變易理論的優(yōu)點

將變易理論應用于地理教學設計中有很多優(yōu)勢。首先，變易理論關注差異性，認為差異性和共同性一樣都是促進學習遷移的條件[18-19]；其次，變易理論注重審辨關鍵屬性[20]，認為只有辨別出學習內(nèi)容的關鍵特征，學生才能真正掌握學習內(nèi)容；再次，變易理論關注部分與整體之間的關系，認為學生需要學會將部分與部分、部分與整體的關系看透，學會融合；最后，變易理論注重學情分析[21]，不僅關注課前的學情，還關注課中和課后的學情，將學情分析和教學過程整合。因此，在運用變易理論進行地理教學的時候，教師一定要先審辨出學習內(nèi)容的關鍵特征，然后通過各種方式對學習內(nèi)容的各個屬性進行變易，創(chuàng)設有效的學習空間[22]，從而幫助學生審辨出關鍵屬性并融會貫通。這樣一來，地理課堂活動得以豐富，教學效率和地理教師的專業(yè)化水平[23]也得到提高。

2.地理學科與地理學習的特點

地理學是研究地理環(huán)境以及人類活動與地理環(huán)境相互關系的科學。它有兩個顯著的特點：一是地域性，地理學不僅研究地理事物的空間分布和空間結構，還致力于研究地理事物的空間差異和空間聯(lián)系以及地理事物的空間運動、空間演變的規(guī)律；二是綜合性，地理環(huán)境是由各圈層構成的復雜系統(tǒng)，各種自然要素和人文要素有機組合。因此，地理事物的空間差異與聯(lián)系要求地理學習不僅要關注差異性，還要學會將部分與整體融合，這與變易理論的學習觀點不謀而合。此外，地理概念的學習需要把握地理事物的本質屬性，而變易理論正是幫助學生審辨學習內(nèi)容關鍵屬性的理論。

3.新課改的基本要求

《基礎教育課程改革綱要（試行）》提出，基礎教育課程改革的具體目標之一是“改變課程實施過于強調接受學習、死記硬背、機械訓練的現(xiàn)狀”。變易理論倡導教師幫助學生審辨出學習內(nèi)容的關鍵屬性，這樣的學習正是對“機械訓練、死記硬背”現(xiàn)狀的一種改善。《義務教育地理課程標準（2011年版）》中，義務教育階段地理課程的基本理念之一是“構建開放的地理課程”，要求“著力拓寬學習空間”。將變易理論應用于地理教學中，教師通過各種方式對地理事物的各個屬性進行變易，從而創(chuàng)設有效、開放的學習空間[24]，這正符合了義務教育地理課程標準的要求。

4.現(xiàn)有地理課堂實踐基礎

在已有的地理課堂教學實踐中，地理教師常常將變式教學應用在地理概念教學、地理規(guī)律和原理教學、習題講解中[25]，同時也能結合對比法、類比法等教學方法進行地理教學，大大提高了地理課堂教學效率。這些方法與變易理論有著異曲同工之妙，都為變易理論的應用提供了實踐基礎，相反，變易理論也為這些現(xiàn)有教學實踐提供了理論支撐。

三、“晝夜長短的變化”教學案例

變易理論在教學實踐應用過程中，大家最關心的是“運用變易理論的課要怎么上”的問題。李艷瑩提出，運用變易理論促進學習的路徑為：選擇“最有價值”的教學內(nèi)容、關注教學內(nèi)容的差異性、促進學生審辨出關鍵屬性、系統(tǒng)運用變易理論的范式、差異化實施變易理論[26]。易進提出了變易理論在教學設計和實施中應該注意的幾個問題：明確教學內(nèi)容及其關鍵屬性、注重學情調研和分析、合理選用例證及引導學生注意例證的關鍵方面[27]。此外，大多數(shù)還借鑒了香港“課堂學習研究”的模式：首先，選擇課題，初步確定學習內(nèi)容關鍵特征；其次，對學生進行“前測”，教師集體備課，根據(jù)“前測”結果修訂學習內(nèi)容及其關鍵特征，進行教學設計；然后，一位教師上課，其他教師聽課，對學生的學習結果進行“后測”；最后，開展教學評估和反思，撰寫報告并分享成果[28]。

本文以“晝夜長短的變化”（人教版高中地理第一章第三節(jié)第三目）為例，結合以上學者關于變易理論的實施方法，確定如圖2所示的教學模式。

圖 2 基于變易理論的地理教學設計

1.課程標準及理解

《普通高中地理課程標準（實驗）》對“晝夜長短的變化”這一內(nèi)容規(guī)定的標準為：“分析地球運動的意義”，對應的活動建議是：“運用教具、學具，或通過計算機模擬、演示地球的自轉與公轉，解釋晝夜交替與四季形成的原因”。

結合江蘇省高中地理課程標準教學要求，對于“晝夜長短的變化”這一內(nèi)容，學生應掌握晝夜長短及正午太陽高度角的緯度變化規(guī)律及季節(jié)變化規(guī)律。

因此，理解這一課程標準要從三方面入手：一是，掌握晝夜長短發(fā)生變化的原因；二是，掌握晝夜長短的緯度變化規(guī)律；三是，掌握晝夜長短的季節(jié)變化規(guī)律。

2.學情分析

學生在學習“晝夜長短的變化”之前，已經(jīng)學過了地球運動的基礎知識、地球自轉的地理意義及太陽直射點的移動，因此，學生的空間想象能力已經(jīng)有了一定的提高。但是本知識點內(nèi)容比之前更加復雜，具有變化性、綜合性和規(guī)律性，對學生的空間想象能力要求更高。因此，學生在學這方面內(nèi)容時存在一定的難度，需要老師幫助學生審辨出學習內(nèi)容的關鍵屬性（“緯度變化規(guī)律及季節(jié)變化規(guī)律”），一步一步引領學生學習。

此外，Trigwell運用現(xiàn)象圖式學的研究方法將學生學習地理知識時的反應分為三種“描述類別”[29]，據(jù)此，結合教學經(jīng)驗，在學習“晝夜長短的變化”這一內(nèi)容的過程中，學生能達到的理解水平也可以分為如下三類：

(1) 片段式

只知道二分日時全球晝夜平分、夏至日北半球晝最長夜最短、冬至日北半球晝最短夜最長；

(2) 空間式

在(1)的基礎上，能知道二分二至日晝夜長短的緯度變化規(guī)律；

(3) 時空疊加式

在(2)的基礎上，還能知道二分二至日期間晝夜長短的季節(jié)變化規(guī)律，理解晝夜長短的變化原因。

這三類水平逐層提高，不同的學生所能達到的水平不同，需要老師逐層引導，循序漸進地進行教學。

3.教學目標

根據(jù)課程標準及變易理論，“晝夜長短的變化”的關鍵屬性是“緯度變化規(guī)律及季節(jié)變化規(guī)律”。根據(jù)《普通高中地理課程標準（實驗）》，結合教材內(nèi)容及學情分析，綜合考慮“知識與技能”“過程與方法”“情感、態(tài)度和價值觀”三維目標，本文將本課的教學目標設置如下：

結合二分二至日全球晝夜長短分布圖，能夠說出二分二至日晝夜長短的緯度變化規(guī)律；結合太陽直射點的移動示意圖及晝夜長短分布圖，能夠說出晝夜長短的季節(jié)變化規(guī)律；說出晝夜長短變化的原因；形成“地理現(xiàn)象的變化具有一定規(guī)律性”的觀點，養(yǎng)成從時間和空間兩個角度綜合分析地理現(xiàn)象的習慣。

4.教學重難點及處理

如上分析，“晝夜長短的變化”的關鍵屬性是“緯度變化規(guī)律及季節(jié)變化規(guī)律”，因此本文將教學重點確定為：掌握晝夜長短的緯度變化規(guī)律及季節(jié)變化規(guī)律。這兩種變化是同時發(fā)生的，是一種時空疊加的復雜變化，需要很強的綜合思維來理解，因此，也是教學難點。

根據(jù)變易理論，本文將按照“分離—對比—融合”的變易策略來把握重點、突破難點。首先，利用“分離”策略，先講解二分二至日這四天晝夜長短的緯度變化，再講解二分二至日之間晝夜長短的季節(jié)變化，同時結合“對比”策略，將赤道、北半球和南半球的晝夜長短變化作對比。然后，將二分二至日這四天晝夜長短的緯度變化和二分二至日之間晝夜長短的季節(jié)變化綜合起來，按照太陽直射點的移動順序，總結晝夜長短的變化規(guī)律。

5.教學方法、媒體

教學方法：變易教學法與讀圖法相結合。

教學媒體：幻燈片、計算機模擬動畫。

6.教學過程

(11) 導入

夏天白天很長，冬天長夜漫漫，從這一生活現(xiàn)象導入，激發(fā)學生探求晝夜長短變化規(guī)律的興趣。

(2) 動畫演示

播放“晝夜長短變化”動畫，學生能有個宏觀的直觀感受：太陽直射點在北半球的時候，北半球為夏半年，白天比較長；太陽直射點在南半球的時候，北半球冬半年，黑夜比較長。

(3) 利用“分離+對比”策略進行分步講解

第一步，二分二至日，晝夜長短的緯度變化；第二步，二分二至日期間，晝夜長短的季節(jié)變化。具體教學過程如下：

第一步：二分二至日，晝夜長短的緯度變化

教師出示三幅圖：圖a（二分日晝夜長短分布圖）、圖b（夏至日晝夜長短分布圖）、圖c（冬至日晝夜長短分布圖）。

學生讀圖分析：圖a，全球晝夜平分，隨緯度的變化晝夜長短不變，都為12小時；圖b，赤道晝夜平分，北半球晝大于夜，隨緯度升高，晝越長夜越短，南半球夜大于晝，隨緯度升高晝越短夜越長；圖c，赤道晝夜平分，北半球夜大于晝，隨緯度升高，晝越短夜越長，南半球晝大于夜，隨緯度升高，晝越長夜越短。

教師列表對比小結（見表1）。

表 1 小結（1）

從表1中可以看出，夏至日的情況正好與冬至日的情況相反，北半球和南半球的情況相反。

第二步：二分二至日期間，晝夜長短的季節(jié)變化

教師演示動畫：春分到夏至期間、夏至到秋分期間、秋分到冬至期間、冬至到春分期間晝夜長短的季節(jié)變化。

學生讀圖并觀察動畫：結合圖d（太陽直射點的移動示意圖），春分到夏至，北半球晝漸長夜?jié)u短，南半球相反；夏至到秋分，北半球晝漸短夜?jié)u長，南半球相反；秋分到冬至，北半球晝漸短夜?jié)u長，南半球相反；冬至到春分北半球晝漸長夜?jié)u短，南半球相反。

教師列表對比小結（見表2）。

表 2 小結（2）

(4) 利用“融合”策略，總結晝夜長短的變化規(guī)律

表 3 晝夜長短的變化規(guī)律

(5) 總結晝夜長短變化的原因

學習完晝夜長短的變化規(guī)律，再帶著學生回去分析晝夜長短的變化原因。晝夜長短的變化直接由太陽直射點的移動產(chǎn)生，而太陽直射點的移動是由黃赤交角產(chǎn)生，黃赤交角又是因為地球自轉和公轉造成的赤道面與黃道面的相交，因此，晝夜長短變化的根本原因是地球自轉與公轉的共同影響。

四、討論

本文論述了變易理論在地理課堂教學中應用的可行性，以“晝夜長短的變化”（人教版第一章第三節(jié)第三目）為例，進行了基于變易理論的地理教學設計。本文認為，在變易理論的地理課堂實踐應用的過程中，還有兩個問題值得討論。

第一，變易理論在地理教學中的適切性。結合其他學科中的變易理論應用實踐來看，由于變易理論關注對學習內(nèi)容“關鍵屬性”的審辨，它更多地被應用于各個學科的概念教學中，這似乎證明了它只適合應用在概念教學中。然而，在地理學科中，除了地理概念以外，地理規(guī)律和地理原理等知識的教學同樣可以應用變易理論。尤其是區(qū)域地理和自然地理部分，區(qū)域地理關注不同區(qū)域之間的差異和聯(lián)系，自然地理關注自然環(huán)境中各個要素或各個圈層之間的整體性，而變易理論恰恰關注“在差異中的遷移”和“融合”。如果能在這些內(nèi)容的教學中應用變易理論，同樣可以促進地理學習，促進學生對地理規(guī)律和原理的遷移，提高地理課堂效率，并豐富變易理論的實踐。

第二，變易理論與其他教學成果的結合。任何一

個教學理論都不能解決教學過程中的所有問題，因此，變易理論在地理教學中的運用需要與其他教學成果相結合。變易理論注重教師在學生學習過程中的指導和幫助，但往往容易陷進以教師為中心的“滿堂灌”課堂形式中，因此，在基于變易理論的地理課堂教學中，應該多與學生的自主學習探究相結合。同時，在實施變易策略的過程中，與現(xiàn)代信息技術的結合也會為整個課堂教學增色，培養(yǎng)學生的地理學習興趣。

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