指向綜合思維培養(yǎng)的地理實(shí)驗(yàn)觀察視角

摘? ?要 實(shí)驗(yàn)觀察的效率決定從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中獲取數(shù)據(jù)與結(jié)果的效率，從而決定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成效率。選取“海綿城市——城市內(nèi)澇的影響因素實(shí)驗(yàn)”為例，進(jìn)行地理實(shí)驗(yàn)觀察的視角挖掘研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察促進(jìn)綜合思維培養(yǎng)的機(jī)制進(jìn)行初步探究。結(jié)果表明，要素視角、空間視角、時(shí)間視角與實(shí)踐視角的綜合視角是地理實(shí)驗(yàn)觀察的有效方式。此外，理論與實(shí)踐均表明，綜合的實(shí)驗(yàn)觀察視角能夠促進(jìn)綜合思維的培養(yǎng)。

關(guān)鍵詞 中學(xué)地理? 地理實(shí)驗(yàn)? 綜合思維? 實(shí)驗(yàn)觀察? 城市內(nèi)澇

地理實(shí)驗(yàn)觀察指師生在地理實(shí)驗(yàn)過(guò)程中通過(guò)現(xiàn)象觀察獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與結(jié)果的過(guò)程，其觀察結(jié)果用以分析與討論。實(shí)驗(yàn)觀察是基于個(gè)體認(rèn)知結(jié)構(gòu)的抽象認(rèn)知過(guò)程，因而實(shí)驗(yàn)操作可以“多人”共同完成，而實(shí)驗(yàn)觀察則僅能以“單一個(gè)體”為單位進(jìn)行;實(shí)驗(yàn)操作為“動(dòng)”態(tài)過(guò)程，而實(shí)驗(yàn)觀察為“靜”態(tài)過(guò)程。因而，師生實(shí)驗(yàn)觀察的效率決定從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中獲取數(shù)據(jù)與結(jié)果的效率，從而決定實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的達(dá)成效率。本文選取“海綿城市——城市內(nèi)澇的影響因素實(shí)驗(yàn)”為例，進(jìn)行地理實(shí)驗(yàn)觀察的視角挖掘研究，并對(duì)實(shí)驗(yàn)觀察促進(jìn)綜合思維培養(yǎng)的機(jī)制進(jìn)行初步探究，以期為地理實(shí)驗(yàn)的理論研究和實(shí)踐應(yīng)用、綜合思維的培養(yǎng)提供些許借鑒。

一、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模撼鞘袃?nèi)澇的影響因素

實(shí)驗(yàn)器材：透明塑料杯（直徑20cm，高約12cm），粉末狀水泥，新挖土壤，彩色夾子（代表房屋），自來(lái)水若干升。

實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備：用水泥和土壤分別制作2組模型，分別為水泥組和土壤組（見(jiàn)圖1）。在圖示位置放上夾子，表示房屋。

實(shí)驗(yàn)步驟：向兩個(gè)試驗(yàn)組中分別倒入等體積的水，觀察實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組差異。

二、地理實(shí)驗(yàn)的觀察視角挖掘分析

1.指向“觀什么”的要素視角

【視角】地理實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)是地理現(xiàn)象的模擬，地理現(xiàn)象具有綜合性。地理實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)的要素觀察視角包含兩個(gè)方向，即涉及哪些因素和其中的“首要要素”。本實(shí)驗(yàn)中，指向自變量的一級(jí)地理要素涉及土壤、硬化水泥路面、地形、模擬降水、模擬房屋，指向因變量的二級(jí)地理要素涉及下滲時(shí)間、下滲速度、“洪澇”面積、“洪澇”深度、“洪澇”顏色與含沙量、下墊面吸水聲音等（見(jiàn)圖2）。土壤和硬化水泥路面的差異決定了下滲速度和內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)的差異;地形和降水通常是人為難以改變的因素，而對(duì)于高成本的海綿城市來(lái)說(shuō)其理念應(yīng)是“改變易改變的”，因而該實(shí)驗(yàn)的首要因素應(yīng)是指向?qū)嶒?yàn)?zāi)繕?biāo)的，即土壤和硬化水泥路面。因此，下墊面差異是該實(shí)驗(yàn)的首要因素。

【策略】要素間錯(cuò)綜的綜合關(guān)系決定了實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的復(fù)雜性，而控制變量法能夠化繁為簡(jiǎn)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)觀察有效進(jìn)行。本實(shí)驗(yàn)中，兩組實(shí)驗(yàn)裝置巧妙地設(shè)計(jì)了多維實(shí)驗(yàn)，通過(guò)控制變量，可將實(shí)驗(yàn)分解為“下墊面差異對(duì)下滲和內(nèi)澇的影響”“地形對(duì)下滲和內(nèi)澇的影響”“降水強(qiáng)度對(duì)下滲和內(nèi)澇的影響”等維度。探究“下墊面差異對(duì)下滲和內(nèi)澇的影響”時(shí)，保證水泥組和土壤組降水強(qiáng)度相同，并忽略地形的差異，觀察水泥和土壤下墊面的下滲和積水差異。探究“地形對(duì)下滲和內(nèi)澇的影響”時(shí)，水泥組中降水強(qiáng)度相同，下墊面相同，觀察低洼地區(qū)和較高地區(qū)的下滲和積水差異。因此，控制變量的觀察思維能夠化繁為簡(jiǎn)，化無(wú)序?yàn)橛行?，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)觀察的有效進(jìn)行。

2.指向“觀何處”的空間視角

【視角】三視圖多維觀察是從認(rèn)識(shí)地理現(xiàn)象轉(zhuǎn)變?yōu)檎J(rèn)清地理現(xiàn)象的重要途徑[1]。而不同觀察視角下，觀察焦點(diǎn)與指向有所差異。側(cè)俯視視角下的觀察要素更具綜合性;但指向性、直觀性欠缺;側(cè)視與俯視視角下的觀察要素指向性更明確，但綜合性欠佳。三個(gè)視角相輔相成、互為補(bǔ)充，綜合三視圖多維的實(shí)驗(yàn)觀察能夠更好地認(rèn)清地理現(xiàn)象與地理實(shí)驗(yàn)。本實(shí)驗(yàn)中，俯視視角指向地形差異與洪澇面積;側(cè)視視角指向洪澇深度;而側(cè)俯視視角下，以上要素均可觀察到，但指向性不明確，直觀性不強(qiáng)。類(lèi)似地，侵蝕河岸實(shí)驗(yàn)中，俯視視角指向河岸侵蝕方向，側(cè)視視角指向侵蝕程度。山區(qū)修公路“之”字形設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)中，俯視視角指向平行等高線的設(shè)計(jì)原則，側(cè)視視角指向通過(guò)增加路程降低坡度的原理。因此，俯視與側(cè)視、水平與垂直的空間綜合的觀察視角能夠促進(jìn)認(rèn)清實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。值得注意的是，地理實(shí)驗(yàn)空間視角需要多維綜合觀察，不表示是無(wú)側(cè)重的觀察。這一側(cè)重的觀察視角應(yīng)當(dāng)基于實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮褪滓^察的地理要素。

【策略】地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)應(yīng)重視預(yù)設(shè)，靈活把握生成[2]。巧設(shè)地理實(shí)驗(yàn)“著眼點(diǎn)”，提升實(shí)驗(yàn)的具身體驗(yàn)，如同優(yōu)秀攝影作品需要“著眼點(diǎn)”。“著眼點(diǎn)”一詞源于攝影術(shù)語(yǔ)，如一葉扁舟更能襯托湖面之廣闊，使觀眾從船客視角觀察全湖，增強(qiáng)身臨其境之感。地理實(shí)驗(yàn)中同樣需要著眼點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)組增設(shè)了模擬房屋的彩色夾子。當(dāng)大雨降至，夾子底部被水淹沒(méi)。夾子這一著眼點(diǎn)，能夠讓實(shí)驗(yàn)觀眾置身于“房子”處，從實(shí)驗(yàn)中“房子與家園”的淹沒(méi)程度感受該區(qū)域的受災(zāi)程度;通過(guò)與地勢(shì)較高“房子”淹沒(méi)程度的比較，感受地形差異對(duì)內(nèi)澇影響的差異，進(jìn)而不自覺(jué)地在頭腦中形成逃生路線。家園被淹沒(méi)，腿腳被打濕，因此，巧設(shè)地理實(shí)驗(yàn)“著眼點(diǎn)”能夠提升學(xué)生的具身體驗(yàn)，從而提升學(xué)習(xí)深度。

3.指向“何時(shí)觀”的時(shí)間視角

【視角】課堂上開(kāi)展實(shí)驗(yàn)往往是相當(dāng)費(fèi)時(shí)的教學(xué)過(guò)程，因而有必要提高實(shí)驗(yàn)觀察的效率，更好、更快、更準(zhǔn)地獲取有效信息。從時(shí)間視角看，提高實(shí)驗(yàn)觀察效率須厘清三個(gè)問(wèn)題，即何時(shí)觀？觀頻率？觀多久？本實(shí)驗(yàn)中，“降水”在土壤組的下滲吸收過(guò)程持續(xù)時(shí)間僅為幾秒，因而該實(shí)驗(yàn)觀察應(yīng)當(dāng)從模擬降水開(kāi)始，最佳觀察區(qū)間為“降水開(kāi)始至降水結(jié)束后5秒左右”。另外，除觀察水之外，適當(dāng)提醒學(xué)生算一算時(shí)間，聽(tīng)一聽(tīng)土壤吸水的咕嚕聲，能夠有效提升具身學(xué)習(xí)深度，理解土壤的“海綿”吸納作用。不同的是，水泥實(shí)驗(yàn)組的下滲少，實(shí)驗(yàn)需要從降水開(kāi)始觀察，應(yīng)當(dāng)持續(xù)更長(zhǎng)時(shí)間觀察，直至實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象基本穩(wěn)定不變一段時(shí)間，從而得出水泥路面下滲慢、下滲少的推論。類(lèi)似地，石灰?guī)r的鹽酸鑒定實(shí)驗(yàn)中，最佳實(shí)驗(yàn)觀察區(qū)間應(yīng)為鹽酸滴加后的多氣泡的實(shí)驗(yàn)前期，持續(xù)時(shí)間較短。用玻璃箱內(nèi)有無(wú)土壤模擬近地面大氣的直接熱源實(shí)驗(yàn)中，觀測(cè)頻率和觀測(cè)區(qū)間尤為重要，該實(shí)驗(yàn)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象最佳觀察點(diǎn)為最后時(shí)段溫度計(jì)溫度的差異。因此，有必要解決好何時(shí)觀、觀頻率、觀多久等時(shí)間問(wèn)題，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)信息的有效和高效獲取。

【策略】第40分鐘的實(shí)驗(yàn)再觀察本身便是一個(gè)很好的課堂總結(jié)。臨近下課時(shí)組織學(xué)生再觀察兩個(gè)實(shí)驗(yàn)組，水泥組依然多積水，土壤組基本無(wú)積水。課堂實(shí)踐表明，第40分鐘的實(shí)驗(yàn)觀察，能夠有效深化實(shí)驗(yàn)主題，首尾呼應(yīng)，精彩收尾。另外，該課的導(dǎo)入設(shè)計(jì)是一個(gè)水流在透水磚上消失的魔術(shù)，在第40分鐘的實(shí)驗(yàn)再觀察之后，揭曉魔術(shù)原理，自然引出城市內(nèi)澇的“透水”理念與對(duì)策，效果甚佳。

4.指向“怎樣用”的實(shí)踐視角

【視角】地理實(shí)踐力是在考察、調(diào)查和實(shí)驗(yàn)等地理實(shí)踐活動(dòng)中所具備的意志品質(zhì)和行動(dòng)能力[3]。實(shí)驗(yàn)盡可能模擬現(xiàn)實(shí)，但畢竟不等同于現(xiàn)實(shí)。地理實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)不能僅停留在理論層面，最終應(yīng)落實(shí)在實(shí)踐應(yīng)用中。因此，實(shí)驗(yàn)觀察須理論聯(lián)系實(shí)際，綜合理論和實(shí)踐兩個(gè)視角實(shí)施觀察，引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)踐的視角觀察實(shí)驗(yàn)。

【策略】本實(shí)驗(yàn)中，從要素視角看，首要要素指向解決內(nèi)澇問(wèn)題的最佳針對(duì)對(duì)策（圖3）;從空間視角看，三視的空間綜合視角指向最佳逃生或救援路線;從時(shí)間視角看，最佳觀測(cè)區(qū)間指向最佳逃生或救援時(shí)間。課堂實(shí)踐中，學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)時(shí)聯(lián)想到諸多生活中的內(nèi)澇問(wèn)題，如“宿舍路上”“垃圾堆放處”“放學(xué)路上涵洞”等。從地形因素對(duì)內(nèi)澇的影響聯(lián)想到暴雨時(shí)避開(kāi)涵洞等低洼危險(xiǎn)處;從下墊面差異對(duì)內(nèi)澇的影響聯(lián)想到通過(guò)使用透水磚或下沉式綠地應(yīng)對(duì)內(nèi)澇問(wèn)題。因此，綜合理論和實(shí)踐視角觀察實(shí)驗(yàn)，能夠培養(yǎng)學(xué)生地理實(shí)踐力，培養(yǎng)綜合思維。

三、實(shí)驗(yàn)觀察促進(jìn)綜合思維培養(yǎng)的機(jī)制分析

自然地理現(xiàn)象具有整體性與綜合性，地理實(shí)驗(yàn)亦具有整體性與綜合性，該特征決定了綜合的觀察視角在地理實(shí)驗(yàn)觀察中的必要性。要素視角旨在“觀什么”，觀察者通過(guò)涉及要素和首要要素等視角進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，多要素的綜合觀察能夠促進(jìn)綜合思維中要素綜合思維的培養(yǎng)。空間視角旨在“觀哪里”，觀察者通過(guò)側(cè)視、俯視、側(cè)俯視、遠(yuǎn)觀與近觀等不同空間視角進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。時(shí)間視角旨在“何時(shí)觀”，觀察者通過(guò)何時(shí)觀、觀多久、觀頻率、最佳觀測(cè)區(qū)間等時(shí)間視角進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察。多尺度的空間觀察視角與時(shí)間觀察視角能夠促進(jìn)綜合思維中時(shí)空綜合思維的培養(yǎng)。此外，實(shí)踐視角旨在“怎樣用”，觀察者基于自身理論，以理論視角聯(lián)系實(shí)踐視角進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察，從而促進(jìn)綜合思維的培養(yǎng)。要素綜合視角、空間綜合視角、時(shí)間綜合視角、實(shí)踐綜合視角等綜合的觀察視角能夠有效促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)信息的有效獲取，從而提升地理實(shí)驗(yàn)的廣度與深度，提高地理實(shí)驗(yàn)效果與效率。

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【責(zé)任編輯? 王? 穎】

該文為蘇州市規(guī)劃課題“十三五”（2019年）規(guī)劃課題“適合教育視域下鄉(xiāng)土地理實(shí)驗(yàn)校本課程開(kāi)發(fā)研究”（192003170）的階段性成果