基于5E教學模式的高中生地理綜合思維提升實驗研究*

王 宇 王 剛 盧曉旭

（1.蘭陵縣第一中學,山東 臨沂 277700;2.華東師范大學 教師教育學院,上海 200062;3.蘭陵縣教育和體育局,山東 臨沂 277700）

綜合思維指學生全面、系統(tǒng)、動態(tài)地認識地理事物和現(xiàn)象的思維品質(zhì)和能力，表現(xiàn)為學生通過全面、系統(tǒng)、動態(tài)的視角認識復雜的地理要素、時空尺度、地域空間時，形成綜合分析、解決現(xiàn)實問題的能力。在綜合思維理論研究方面，湯國榮進行了概念界定，[1]盧曉旭開發(fā)了通過質(zhì)量檢驗的測量量表，[2]為開展綜合思維研究提供了測量工具。在綜合思維實踐研究方面，學者們提出了眾多培養(yǎng)綜合思維的建議，對提升高中生綜合思維水平的教學實踐具有示范及借鑒作用，但這些建議主要源自教師的教學經(jīng)驗和課堂觀察，以定性研究為主，缺乏對綜合思維的測量和有效性驗證等實證研究。[3][4][5]5E教學模式包含吸引、探究、解釋、精致和評價五個環(huán)節(jié)，是目前國外STEM教育中廣泛采取的一種教學模式。本研究提出了“5E教學模式通過提升學生的綜合思維知識基礎(chǔ)與綜合思維元認知水平，以此影響學生的綜合思維水平”的設(shè)想，采用測量與教學實驗的研究方法，驗證了5E教學模式在提升學生綜合思維水平方面的有效性，總結(jié)了提升策略。

一、研究對象和研究思路

1.研究對象

本研究在山東省蘭陵縣第一中學（以下簡稱為“蘭陵一中”）開展。本研究選取2020級高三（6）班和高三（7）班兩個基本情況相似的班級作為研究對象。高三（6）班共有學生56人，高三（7）班共有學生58人。

2.測量工具

本研究選擇華東師范大學教師教育學院盧曉旭等開發(fā)并經(jīng)過質(zhì)量檢驗的綜合思維測量量表，該量表含測題32道，分3個大類、6個小類。[6]筆者于2022年9月30日對所選擇的兩個班級進行綜合思維水平前測。原作者報告信度為0.928，本研究經(jīng)過大規(guī)模測試（受測對象為蘭陵一中3157名師生）得出信度為0.932，說明測量工具質(zhì)量可靠且適用于本學校，兩個班級前測信度為0.925，后測信度為0.941。測量結(jié)果標準化為百分制分數(shù)。

3.研究思路和分析方法

本研究選擇綜合思維水平相近的兩個班級作為實驗班與對照班，通過前測水平了解到高中生綜合思維水平較弱的現(xiàn)狀。接著，結(jié)合教育理論與實際教學經(jīng)驗，對高中生綜合思維水平較弱的原因進行分析，并依據(jù)5E教學模式實施標準以及5E教學模式中以問題為引導的地理學科核心素養(yǎng)培養(yǎng)機制理論，開發(fā)5E教學模式下高中生綜合思維的提升策略并開展實驗。[7][8]實驗過程中依據(jù)效果、學生反饋及專家咨詢進行調(diào)整。實驗結(jié)束后，對實驗、對照班進行綜合思維水平后測，運用SPSS軟件的獨立樣本T檢驗和配對樣本T檢驗方法進行均值比較，檢驗實驗效果。利用獨立樣本T檢驗進行實驗班與對照班的均值差異顯著性檢驗，利用配對樣本T檢驗進行同一班級內(nèi)前后測均值差異顯著性檢驗。

二、理論基礎(chǔ)和策略制定

地理學視角下，地理學通過研究自然、人文要素探究人地關(guān)系、揭示地理事物與現(xiàn)象的時空分布與變化規(guī)律，在研究對象、研究內(nèi)容上體現(xiàn)地理學的綜合性。[9]教育學視角下的實證研究證明地理綜合思維知識基礎(chǔ)和地理綜合思維元認知影響地理綜合思維水平。[10]

1.面向綜合思維的5E 教學選題方向

依據(jù)地理學的綜合性制定面向綜合思維的5E教學選題方向，選題要考慮要素綜合、時空綜合、地方綜合三個維度，符合從自然、人文要素綜合探究人地關(guān)系的方向，從時空視角揭示地理事物的變化規(guī)律，從區(qū)域內(nèi)外綜合分析地理要素的相互作用，并適當結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)（見表1）。

表1 面向綜合思維的5E教學選題方向

2.面向綜合思維的5E 教學策略

依據(jù)地理綜合思維知識基礎(chǔ)和地理綜合思維元認知影響地理綜合思維水平的實證研究結(jié)論，設(shè)計面向綜合思維培養(yǎng)的5E教學策略（見圖1）。

圖1 面向綜合思維的5E教學策略

面向綜合思維培養(yǎng)的5E教學需要符合實施標準，結(jié)合課程標準和新高考改革的要求。[11]在引入環(huán)節(jié)創(chuàng)設(shè)問題情境時，建議選擇真實情境，采用問題的表達形式。在探究環(huán)節(jié)應發(fā)揮學生的主體性，以小組合作的形式進行探究，在探究前應展示綜合思維的概念、維度，讓學生在探究環(huán)節(jié)中關(guān)注綜合思維，提升綜合思維元認知。在解釋環(huán)節(jié)通過思維導圖或繪圖的形式引導學生進行系統(tǒng)、綜合的表達，形成系統(tǒng)的綜合思維知識。在精致環(huán)節(jié)通過展示不同情境鞏固綜合思維知識，以“你剛才運用了綜合思維的哪個維度來解決這個問題？”等問題提升學生的綜合思維元認知。在評價環(huán)節(jié)采用多主體評價，學生進行自我反思或組內(nèi)提問，教師設(shè)計課后習題進行檢測。

整體來看，所有環(huán)節(jié)不一定都要在課堂上進行，評價環(huán)節(jié)可穿插在前四個環(huán)節(jié)之中或在課后進行。各環(huán)節(jié)的側(cè)重點根據(jù)選題各不相同，如“紡織廠的搬家路”“3D技術(shù)復現(xiàn)地球歷史”側(cè)重探究環(huán)節(jié)，“中國的‘飯碗’端得穩(wěn)嗎”“從西海固到閩寧鎮(zhèn)”側(cè)重解釋和精致環(huán)節(jié)。

三、實驗過程和結(jié)果分析

1.前測數(shù)據(jù)

利用高中生綜合思維量表對高三（6）、高三（7）班進行前測，發(fā)放量表卷114份，回收量表卷109份，有效答卷109份，有效率95.6%。學生綜合思維水平前測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果如下（見表2）。

表2 蘭陵一中高三實驗對照班學生綜合思維水平前測數(shù)據(jù)

前測數(shù)據(jù)顯示，高三（7）班的綜合思維水平相對較高。獨立樣本T檢驗顯示，高三（7）班前測成績顯著地高于高三（6）班。為增強實驗結(jié)果的說服性，選擇綜合思維水平較低的高三（6）班作為實驗班，綜合思維水平顯著高的高三（7）班作為對照班。在實驗班按照5E教學模式下綜合思維提升策略開展實驗，對照班保持正常教學。

2.實驗實施

實驗從2022年10月8日正式開始，以高三（6）班的6人小組（其中一組為9人）為活動單位進行面向綜合思維的5E教學實驗。為了保證符合5E教學模式實施標準，教師邀請專家參與項目開題報告會，課題組成員在課前對每個教學設(shè)計進行標準審核、修正，在課后收集學生關(guān)于綜合思維提升實驗的反饋。經(jīng)過3個多月的實施，于2023年1月初結(jié)束實驗。

3.后測結(jié)果

2023年1月4日～6日，再次用高中生綜合思維量表對高三（6）班、高三（7）班學生進行綜合思維水平后測。后測發(fā)放量表109份，回收109份，其中有效答卷109份，有效率100%。

(1)班級間綜合思維水平差異發(fā)生顯著性變化

后測兩班級綜合思維水平數(shù)據(jù)的獨立樣本T檢驗顯示：實驗班的綜合思維水平從顯著低于對照班變?yōu)闃O其顯著高于對照班（見表3）。

表3 蘭陵一中高三實驗對照班學生綜合思維水平后測數(shù)據(jù)

(2)實驗班綜合思維水平提升幅度明顯高于對照班

后測數(shù)據(jù)顯示，實驗班的綜合思維水平已反超對照班。前測實驗班綜合思維水平為63.1分，低于對照班68.2分的水平，但實驗結(jié)束后，后測實驗班綜合思維水平已提升至80.2分，對照班自然提升至74.6分，實驗班的綜合思維水平明顯超過了對照班（見表4）。

表4 蘭陵一中高三實驗對照班學生綜合思維水平前后測數(shù)據(jù)

從實驗對照班前后測之間的對比來看，兩班綜合思維水平3個月以來均有不同幅度的提升，符合綜合思維在教育過程中自然提升的理論預期，5E教學模式對綜合思維提升的作用更加明顯。對照班的綜合思維自然增幅為9.38%，實驗班的綜合思維實驗后增幅為27.10%，實驗班的綜合思維水平顯示出大幅度的提升。選擇配對樣本T檢驗方法對實驗對照班前后測數(shù)據(jù)進行比較顯示，對照班的后測較前測提升6.4分，顯示出顯著性差異，而實驗班的后測較前測提升17.1分，提升極其顯著。

四、結(jié)論與建議

1.結(jié)論

實驗結(jié)果表明，本研究所設(shè)計的面向綜合思維的以小組為單位的歷時3個月的5E教學實驗，在提升學生綜合思維水平方面表現(xiàn)出顯著成效。

2.建議

第一，面向綜合思維培養(yǎng)的5E教學需要符合實施標準，結(jié)合課程標準和新高考改革的要求。[12]第二，5E教學的開展要依據(jù)選題、學情等靈活運用。第三，面向綜合思維的5E教學選題方向要考慮到要素綜合、時空綜合、地方綜合三個維度，根據(jù)選題適當結(jié)合現(xiàn)代信息技術(shù)，兼顧培養(yǎng)學生的其他地理學科核心素養(yǎng)。

本文以實證研究的方式開展教學實驗，證實了5E教學模式對于提升高中生綜合思維水平的有效性，提出了面向綜合思維的5E教學選題建議，制定了面向綜合思維的5E教學策略，為教師提升學生綜合思維的教學提供了證據(jù)支持和操作策略，有利于實現(xiàn)培養(yǎng)學生綜合思維的教育目標，為推動高中生綜合思維研究提供了實踐性的探索經(jīng)驗。