基于深度學(xué)習(xí)理論的“大氣環(huán)流”教學(xué)策略探討

謝燕

摘 要：深度學(xué)習(xí)即學(xué)習(xí)者根據(jù)自己的興趣和需求，以深刻理解學(xué)習(xí)材料為基礎(chǔ)，在學(xué)習(xí)過程中使用各種策略和方法，批判性地獲取知識(shí)，并把新知識(shí)應(yīng)用到具體情境中，從而實(shí)現(xiàn)有意義的學(xué)習(xí)。文章以大氣環(huán)流教學(xué)為例，探討地理課堂中促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的基本策略。

關(guān)鍵詞：深度學(xué)習(xí)；教學(xué)策略；大氣環(huán)流

深度學(xué)習(xí)是復(fù)雜學(xué)習(xí)，是培養(yǎng)綜合思維能力的必要途徑。地理教學(xué)如何才能促進(jìn)學(xué)生達(dá)到深度學(xué)習(xí)，這是教學(xué)理論和實(shí)踐必須深入思考的。本文依據(jù)深度學(xué)習(xí)理論，構(gòu)想了深度學(xué)習(xí)的路線示意圖[1]（圖1），結(jié)合大氣環(huán)流的內(nèi)容，探討地理課堂中促進(jìn)學(xué)生深度學(xué)習(xí)的基本策略。

一、調(diào)整教學(xué)順序使其符合學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知邏輯

教師教學(xué)始終要從課標(biāo)和教材出發(fā)。本節(jié)課涉及的課程標(biāo)準(zhǔn)是“繪制全球氣壓帶、風(fēng)帶分布示意圖，說出氣壓帶、風(fēng)帶的分布、移動(dòng)規(guī)律及其對(duì)氣候的影響”。人教版教材先用簡短的語言介紹了大氣環(huán)流的概念及意義，然后從一個(gè)活動(dòng)開始，采用假設(shè)推理的方法層層遞進(jìn)講解三圈環(huán)流的形成，接著介紹了氣壓帶風(fēng)帶隨太陽直射點(diǎn)的季節(jié)性移動(dòng)，以及海陸位置對(duì)氣壓帶、風(fēng)帶的影響，用活動(dòng)講述了東亞南亞季風(fēng)，最后闡述氣壓帶、風(fēng)帶對(duì)氣候形成的影響。在所有知識(shí)點(diǎn)中，學(xué)生最難理解的是三圈環(huán)流和季風(fēng)環(huán)流的形成，為了解決這個(gè)重難點(diǎn)，最經(jīng)典的教學(xué)模式是先復(fù)習(xí)前面的熱力環(huán)流，然后把熱力環(huán)流放大到全球范圍的尺度，采用假設(shè)推理由簡到繁層層遞進(jìn)的方法推出三圈環(huán)流和季風(fēng)環(huán)流的形成，在此基礎(chǔ)上為了增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)和立體空間感以及記住氣壓帶、風(fēng)帶的分布可增加圖表繪圖、制作模型、角色演示等教學(xué)方法來突破。即便如此，課后許多學(xué)生對(duì)此部分內(nèi)容還是似懂非懂。經(jīng)典設(shè)計(jì)看似非常嚴(yán)密的地理思維過程，學(xué)生卻無法適應(yīng)，原因在于此思維過程并不是學(xué)生的，而是教師經(jīng)過全面的思考、多次錘煉之后總結(jié)出來的。這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)最主要是沒有處理好學(xué)科知識(shí)、學(xué)科教學(xué)知識(shí)以及學(xué)生認(rèn)知之間的關(guān)系。教材編寫符合嚴(yán)格的學(xué)科思維邏輯，先因后果，但是認(rèn)知邏輯卻是先認(rèn)識(shí)到各種現(xiàn)象，先了解各地不同的氣候，再歸納其分布規(guī)律，然后再探究其原因。如果按照學(xué)生的認(rèn)知邏輯來安排教學(xué)可以作如下調(diào)整。

學(xué)生閱讀人教版課本P39頁圖2.16世界氣候類型分布圖，思考以亞歐大陸為例，從赤道到極地，大陸西岸主要有哪些氣候類型？其分布范圍大致是多少？其他大洲是否具有同樣的規(guī)律？大陸東岸呢？完成氣候類型分布模式圖（圖略）。

有沒有發(fā)現(xiàn)一些特殊性的氣候分布，找出來并思考其成因？

探究氣候分布的原因，講解大氣環(huán)流的相關(guān)知識(shí)。

這兩種教學(xué)過程，內(nèi)容的編排和學(xué)習(xí)的主體是不同的。前者以教師的講解為主，后者將學(xué)生的主導(dǎo)地位提高了，讀圖歸納出氣候類型的分布規(guī)律，然后探究其成因，這為學(xué)習(xí)氣壓帶、風(fēng)帶奠定了基礎(chǔ)，學(xué)生知道為什么要去學(xué)習(xí)氣壓帶風(fēng)帶，看似小調(diào)整，卻更加符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，解決了學(xué)習(xí)的驅(qū)動(dòng)問題。學(xué)生有了學(xué)習(xí)目標(biāo)，學(xué)習(xí)效率就會(huì)提高。

二、利用科學(xué)史預(yù)備與激活學(xué)生的先期知識(shí)

教師為幫助學(xué)生達(dá)到深度學(xué)習(xí)水平之前，要充分預(yù)評(píng)估并幫助學(xué)生累積必需的支撐知識(shí)。從學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)看，“氣候”的學(xué)習(xí)是從感知、理解到鞏固、應(yīng)用，層層遞進(jìn)，逐步深入。從初中地理基礎(chǔ)知識(shí)看，主要是認(rèn)識(shí)了一些基本概念，如區(qū)分天氣和氣候的概念、學(xué)習(xí)氣候要素的時(shí)空分布及主要的氣候類型。高中地理的學(xué)習(xí)內(nèi)容更注重原理過程與要素深化以及綜合思維的悟得。如何才能預(yù)備與激活學(xué)生的先期知識(shí)，以便新的知識(shí)可以實(shí)現(xiàn)和學(xué)生現(xiàn)有的背景知識(shí)連接，本節(jié)內(nèi)容可以加入科學(xué)史的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)。大氣環(huán)流的內(nèi)容從發(fā)現(xiàn)到認(rèn)識(shí)得較為清楚經(jīng)歷了幾百年的時(shí)間，并隨著觀察手段的進(jìn)步和研究的深入，人們對(duì)大氣環(huán)流的認(rèn)識(shí)還在不斷深化。讓學(xué)生了解科學(xué)知識(shí)形成的歷史，在探究的過程中主動(dòng)構(gòu)建科學(xué)知識(shí)，這正是提高科學(xué)素養(yǎng)、理解科學(xué)本質(zhì)所不可缺少的內(nèi)容。大氣環(huán)流的教學(xué)如果加入科學(xué)史的內(nèi)容，對(duì)提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣、建構(gòu)知識(shí)、培養(yǎng)思維能力將大有裨益。筆者將這部分的教學(xué)設(shè)計(jì)如下。

展示世界氣候類型分布圖（圖略）。

展示歷史上人們探索和認(rèn)識(shí)大氣環(huán)流的經(jīng)典史例，并將里面涉及的氣壓帶、風(fēng)帶名稱在地圖中標(biāo)出來（赤道無風(fēng)帶、貿(mào)易風(fēng)、馬緯度、咆哮的西風(fēng)帶、極鋒等）。

探究大氣環(huán)流的成因及其對(duì)氣候類型分布的影響。

這樣的教學(xué)過程符合學(xué)生的知識(shí)認(rèn)知和建構(gòu)過程。首先，他們了解到人類對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)不是憑空產(chǎn)生的，而是經(jīng)歷了幾百年來，一代又一代人和科學(xué)家的不斷探索，在了解大氣環(huán)流發(fā)現(xiàn)史的過程中，認(rèn)識(shí)了這些氣壓帶和風(fēng)帶，為他們的進(jìn)一步探索奠定了基礎(chǔ)。學(xué)生興趣十足，探索欲望很強(qiáng)，學(xué)習(xí)效果也明顯變好。

三、利用現(xiàn)代技術(shù)的直觀感知獲取新知識(shí)

目前，人類對(duì)大氣的觀測認(rèn)識(shí)水平已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過前人，如果僅僅就課本的知識(shí)進(jìn)行講解，理應(yīng)建立在感性認(rèn)識(shí)和生活經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的大氣運(yùn)動(dòng)學(xué)習(xí)變成了純粹的理性思辨，會(huì)讓學(xué)生失去對(duì)真實(shí)生活世界復(fù)雜性的應(yīng)有感知，更加不可能達(dá)到深度學(xué)習(xí)的目的。大數(shù)據(jù)時(shí)代，信息可視化已是主導(dǎo)潮流?，F(xiàn)在可以很方便地獲得全國乃至全球范圍的氣象數(shù)據(jù)，在教學(xué)時(shí)應(yīng)該讓學(xué)生基于真實(shí)氣象數(shù)據(jù)世界進(jìn)行探究學(xué)習(xí)。這里主要介紹教師幾個(gè)比較容易獲取氣象大數(shù)據(jù)的可視化網(wǎng)站和軟件。

蘋果應(yīng)用中有一款叫“Meteosphere”的天氣應(yīng)用。它可提供最近48小時(shí)的天氣預(yù)報(bào)視頻，包括全球范圍的天氣、云和降水、氣流和風(fēng)勢、等壓線、溫度和風(fēng)勢、降雪和降雨、急流等。

earth.nullschool.net又被稱為全球天氣可視化模擬網(wǎng)，是由Cameron Beccario制作，致力于把全球的海洋流動(dòng)、天氣變化和風(fēng)向、風(fēng)速模擬可視化的數(shù)據(jù)展示平臺(tái)。它的網(wǎng)址是https：//earth.nullschool.net/，大氣數(shù)據(jù)每3小時(shí)更新一次，海洋數(shù)據(jù)每5天更新一次。

Windy as forecasted是一家專門的天氣網(wǎng)站，可以查看全世界的衛(wèi)星云圖，可以查看風(fēng)向、濕度、溫度、云層等信息，另外，中國天氣網(wǎng)，全美實(shí)時(shí)風(fēng)速可視化hint.fm/wind/，英國氣溫史charts.animateddata.co.uk/uktemperaturelines/等網(wǎng)站可以獲取主要地區(qū)的氣溫風(fēng)速等數(shù)據(jù)。

利用這些現(xiàn)代技術(shù)，讓學(xué)生看到、感受到真實(shí)的大氣運(yùn)動(dòng)，再總結(jié)大氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。在探究的過程中可發(fā)現(xiàn)，用課本的理論并不能解釋全部大氣運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，還有許多地方存在問題，如中緯高空的西風(fēng)等。課本知識(shí)只能解釋部分大氣環(huán)流現(xiàn)象，但正是這樣的不足能讓學(xué)生知道他們所學(xué)的理論知識(shí)是有缺陷或有條件的，更加真實(shí)復(fù)雜的大氣運(yùn)動(dòng)需要他們今后去學(xué)習(xí)研究。

四、深化知識(shí)加工，評(píng)價(jià)學(xué)習(xí)效果，培養(yǎng)學(xué)科核心素養(yǎng)

大部分學(xué)習(xí)者第一時(shí)間完不成復(fù)雜的學(xué)習(xí)，精細(xì)加工是學(xué)生達(dá)到學(xué)習(xí)的深度水平必不可少的環(huán)節(jié)，而教師對(duì)學(xué)生的反饋評(píng)價(jià)則是促進(jìn)學(xué)生深度加工的關(guān)鍵。每個(gè)對(duì)知識(shí)的深層加工方法策略是不同的，教師需要采用有效的策略反饋學(xué)生的加工結(jié)果。①知識(shí)層面：學(xué)生應(yīng)當(dāng)能用自己的話語來解釋和詳盡闡述所學(xué)習(xí)的內(nèi)容，或解釋與詳盡闡述如何表現(xiàn)技能，然后能用繪畫和圖解說明對(duì)本節(jié)內(nèi)容進(jìn)行梳理。在繪制過程中學(xué)生不僅要對(duì)各知識(shí)點(diǎn)有深刻理解，更要厘清知識(shí)間的聯(lián)系，對(duì)認(rèn)知結(jié)構(gòu)進(jìn)行重組和優(yōu)化。②能力層面：在大氣環(huán)流內(nèi)容學(xué)習(xí)過程中蘊(yùn)含的科學(xué)思想方法具有普遍意義，教師可以引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注人類認(rèn)識(shí)自然是從發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象—?dú)w納規(guī)律—揭示原理—繼續(xù)發(fā)現(xiàn)的過程。同時(shí)還可以引導(dǎo)學(xué)生對(duì)于復(fù)雜問題科學(xué)研究的思路：假設(shè)要素增加推理的方法，由簡入繁，得出的大氣運(yùn)動(dòng)格局越來越接近于真實(shí)的大氣運(yùn)動(dòng)。③情感價(jià)值觀層面：大氣運(yùn)動(dòng)是十分復(fù)雜的過程，現(xiàn)在利用先進(jìn)技術(shù)對(duì)大氣運(yùn)動(dòng)有了比較深刻的認(rèn)識(shí)，但仍有許多問題有待進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在本節(jié)學(xué)習(xí)中可以滲透一些職業(yè)教育，以利于學(xué)生未來可以從事與大氣特性、大氣現(xiàn)象、大氣運(yùn)動(dòng)以及氣象環(huán)境、氣候變化的探測、研究、預(yù)報(bào)、預(yù)測和應(yīng)用服務(wù)相關(guān)的工程技術(shù)員等。

參考文獻(xiàn)：

[1] Eric Jensen.LeAnn Nickelsen著，溫暖譯.深度學(xué)習(xí)的7種有力策略[M].上海：華東師范大學(xué)出版社，2009.

[2] 喬治薩頓著、劉君君譯.科學(xué)的生命[M].北京：商務(wù)印書館，1987.