基于格局與過程耦合思想的教學(xué)設(shè)計(jì)*
——以“土壤”為例

陸翠月

（中山市第一中學(xué), 廣東 中山 528405）

一、引言

地理視角能為人們觀察世界、解決地理問題提供參考框架，這也是地理學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)鍵區(qū)別。[1]在深化教育改革的背景下，高中地理課程逐步指向“立德樹人”的核心目標(biāo)，旨在培養(yǎng)學(xué)生的地理學(xué)科核心素養(yǎng)，滲透地理視角與地理思維能力。格局與過程耦合作為一種分析、解決地理過程與空間格局關(guān)聯(lián)問題的研究思路，有助于培養(yǎng)學(xué)生解決復(fù)雜情境中地理問題的思維品質(zhì)?！案窬帧贝淼乩憝h(huán)境的空間異質(zhì)性，“過程”則是自然和人文事象的時(shí)空演變歷程，二者存在相互影響、相互作用的關(guān)系，因而在面對(duì)具體區(qū)域的地理問題時(shí)，需要將二者進(jìn)行耦合。[2]在地理學(xué)研究中，格局與過程的耦合分為兩個(gè)方面：在具體的時(shí)間和空間尺度內(nèi)，通過格局變化情境的輸入，可以模擬分析格局對(duì)過程的影響和作用；在較長的時(shí)間尺度內(nèi)，可以通過觀測和系統(tǒng)模擬分析過程對(duì)格局的影響。[3]

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）要求在完成必修《地理1》課程后，學(xué)生能夠在一定程度上合理描述和解釋特定區(qū)域的自然現(xiàn)象、說明一些自然現(xiàn)象之間的關(guān)系和變化過程，體現(xiàn)地理課程在培養(yǎng)綜合思維、區(qū)域認(rèn)知等學(xué)科核心素養(yǎng)中的作用。[4]在描述特定自然地理過程的現(xiàn)象分布和變化過程時(shí)，需要學(xué)生具備格局與過程耦合的學(xué)科思想。以土壤現(xiàn)象的形成過程為例，由于空間格局存在差異，土壤過程的控制因子（元素、水分、能量）變化，土壤演變過程會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化，而土壤現(xiàn)象過程與其他過程的相互作用也會(huì)驅(qū)動(dòng)空間格局特征發(fā)生變化，體現(xiàn)自然地理過程與格局相互作用、相互制約的關(guān)系。因此，筆者嘗試將格局與過程耦合思想嵌入教學(xué)設(shè)計(jì)中，以期達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生地理學(xué)科思維的目標(biāo)。

二、設(shè)計(jì)思路

1.利于地理視角滲透的教學(xué)模式選取

作為自然地理過程之一，土壤現(xiàn)象及過程的教學(xué)可以在自然地理學(xué)的研究范式中尋找思想啟迪。自然地理過程研究探索隱藏在表象背后的相互關(guān)系和規(guī)律，探尋決定環(huán)境過程運(yùn)作的機(jī)理及其中蘊(yùn)藏的結(jié)構(gòu)，以定量觀測來檢驗(yàn)理論，并力圖建立普適性理論。簡言之，自然地理學(xué)家解決問題需要兩個(gè)步驟：數(shù)據(jù)收集和理論建構(gòu)。中學(xué)地理課程以培養(yǎng)具有地理學(xué)科素養(yǎng)的中學(xué)生為目標(biāo)，需要培養(yǎng)學(xué)生用地理學(xué)的思維與價(jià)值觀解決問題、完成決策的能力。問題式教學(xué)是以增強(qiáng)問題意識(shí)及提升發(fā)現(xiàn)、分析和解決問題能力為價(jià)值追求的教學(xué)模式，這種模式恰好符合科學(xué)研究建立或變革科學(xué)范式的過程，是培養(yǎng)學(xué)習(xí)者創(chuàng)造力的關(guān)鍵。[5]因此，筆者在教學(xué)設(shè)計(jì)中選用地理問題式教學(xué)模式，以地理問題整合學(xué)習(xí)內(nèi)容，在問題解決過程中提升學(xué)生應(yīng)用地理思維的敏銳度和熟練度。

2.基于格局與過程耦合思想的教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)

本文教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)課程標(biāo)準(zhǔn)中“1.9通過野外觀察或運(yùn)用土壤樣本，說明土壤的主要形成因素”目標(biāo)，包含了必修《地理1》中重要的地理過程——土壤過程。完成本節(jié)核心素養(yǎng)目標(biāo)的關(guān)鍵在于學(xué)生能否掌握土壤過程的分析方法并針對(duì)具體問題應(yīng)用遷移。因此，借鑒地理學(xué)科研究中的格局與過程耦合思路，筆者制定了以下指向?qū)W科核心素養(yǎng)的教學(xué)目標(biāo)。

（1）運(yùn)用給定圖文材料，歸納區(qū)域地質(zhì)、氣候、人為活動(dòng)等特征，全面地分析空間格局內(nèi)土壤的成因差異。

（2）運(yùn)用材料了解土壤退化問題，說明人類活動(dòng)等因素對(duì)土壤現(xiàn)象格局的影響。

（3）提出改良、保護(hù)土壤的對(duì)策，樹立珍惜、保護(hù)土壤環(huán)境的意識(shí)。

3.體現(xiàn)格局與過程耦合思想的情境活動(dòng)設(shè)計(jì)

思維從情境中產(chǎn)生，還要回歸到情境中去。[6]情境是由事實(shí)條件組合而成的、真實(shí)世界的模型，情境活動(dòng)即具有情境背景的學(xué)科任務(wù)。[7]筆者使用的情境背景為學(xué)術(shù)情境，其核心問題“廣西土壤現(xiàn)象空間格局的成因”屬于非良構(gòu)問題。在認(rèn)知心理學(xué)領(lǐng)域，非良構(gòu)問題的解決分為了四個(gè)基本階段：問題表征、生成解決方案、執(zhí)行或論證解決方案以及監(jiān)控和評(píng)價(jià)解決方案。[8]結(jié)合地理學(xué)科教學(xué)的目標(biāo)和內(nèi)容，筆者將解決地理問題確定為三個(gè)階段：地理信息獲取、地理過程解析與地理決策表達(dá)，并且按照這三個(gè)階段設(shè)計(jì)了體現(xiàn)格局與過程耦合思維能力要求的、環(huán)環(huán)相扣的情境活動(dòng)。

在地理信息獲取階段，學(xué)習(xí)者通過讀圖獲取廣西石灰?guī)r土、表層土壤有機(jī)質(zhì)的分布特征。在地理過程解析階段，教師可以沿著第一階段的情境活動(dòng)繼續(xù)深入，要求學(xué)生解析各種土壤現(xiàn)象的分布成因，理解空間格局影響地理過程，從而形成地理現(xiàn)象差異的思維路徑。在地理決策表達(dá)階段，教師通過情境活動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生思考土壤現(xiàn)象與人類活動(dòng)之間的關(guān)系，以廣西耕地分布與土壤有機(jī)質(zhì)分布之間的矛盾及其應(yīng)對(duì)措施為載體，形成土壤過程影響地理格局的思維閉環(huán)。最后，依據(jù)問題式教學(xué)模式，筆者設(shè)置思維凝練及遷移驗(yàn)證環(huán)節(jié)，通過解決問題思維方法的提煉和情境遷移，強(qiáng)化地理思維，落實(shí)核心素養(yǎng)目標(biāo)?！巴寥赖男纬膳c養(yǎng)護(hù)”情境活動(dòng)設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 “土壤的形成與養(yǎng)護(hù)”情境活動(dòng)設(shè)計(jì)

三、教學(xué)過程

1.概念初建

教師播放視頻“土壤是如何形成的”，用課件展示如圖2所示的原始土壤形成過程示意圖，提出問題：不同氣候條件是否影響風(fēng)化的速度；不同成土母質(zhì)是否影響土壤的理化性質(zhì)；不同氣候條件是否影響生物的活躍程度；隨著時(shí)間增加，土壤的厚度和土層分化情況有什么變化。學(xué)生依據(jù)土壤形成過程視頻與總結(jié)文本，推測回答問題，獲得氣候、時(shí)間、生物等因素影響土壤形成的初始概念框架。

圖2 原始土壤形成過程示意圖

2.情境呈現(xiàn)

材料一 廣西壯族自治區(qū)處在云貴高原向東南沿海丘陵的過渡地帶，地勢自西北向東南降低，北部多喀斯特峰叢洼地（主要成分為石灰?guī)r）、中部和南部以平原為主。

材料二 廣西壯族自治區(qū)主要土壤類型分布圖（圖略）。

情境活動(dòng)1：指出廣西石灰?guī)r土集中分布的區(qū)域，并簡述原因。

設(shè)計(jì)意圖：通過在土壤類型分布圖中獲取信息，學(xué)生能描述石灰?guī)r土分布的主要區(qū)域是廣西北部、西部；再依據(jù)材料一將石灰?guī)r分布與石灰?guī)r土聯(lián)系起來，得出石灰?guī)r分布區(qū)域主要形成石灰?guī)r土，體現(xiàn)了地理空間格局對(duì)土壤過程的影響，也引出了成土母質(zhì)作為成土因素影響成土作用的基礎(chǔ)原理。

材料三 我國不同顏色土壤的主要成分及環(huán)境條件，如表1所示。

表1 我國不同顏色土壤的主要成分及環(huán)境條件

情境活動(dòng)2：從氣候角度，分析廣西形成大規(guī)模紅壤和赤紅壤的原因。

設(shè)計(jì)意圖：課程標(biāo)準(zhǔn)并不要求學(xué)生準(zhǔn)確把握“脫硅富鋁鐵化”等成土過程，只需要說明成土因素對(duì)土壤現(xiàn)象的影響，故筆者設(shè)計(jì)表1，將幾種具有區(qū)域環(huán)境特點(diǎn)的土壤類型及其主導(dǎo)成分和環(huán)境因素歸納起來。學(xué)生通過從表格中提取紅色土壤形成的主導(dǎo)環(huán)境條件，匹配廣西的氣候特點(diǎn)，可以進(jìn)一步體會(huì)氣候的分布格局對(duì)土壤形成過程的影響。

材料四 廣西壯族自治區(qū)表層土壤有機(jī)質(zhì)含量空間分布圖（圖略）。

情境活動(dòng)3：依據(jù)材料四，歸納廣西表層土壤有機(jī)質(zhì)含量的空間分布特征。

情境活動(dòng)4：依據(jù)材料一、四，推測廣西北部、中南部土壤有機(jī)質(zhì)存在差異的自然原因。

設(shè)計(jì)意圖：活動(dòng)3考查學(xué)生獲取和歸納地理信息的基礎(chǔ)能力?；顒?dòng)4考查學(xué)生獲取地理信息的敏銳度以及將空間格局特點(diǎn)與自然過程耦合的思維能力。從材料一中學(xué)生可以獲取到廣西的地貌分布，進(jìn)而推斷出廣西北部、南部氣溫與用地類型的空間格局差異，將這種格局差異與影響土壤有機(jī)質(zhì)的因素聯(lián)系起來，得出土壤有機(jī)質(zhì)空間格局的成因。

材料五 廣西喀斯特地區(qū)及赤紅壤地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)比，如表2所示。

表2 廣西喀斯特地區(qū)及赤紅壤地區(qū)土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)比

情境活動(dòng)5：依據(jù)材料，推測耕地和非耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量的差異，試解釋其原因。

設(shè)計(jì)意圖：通過從圖中讀取信息，學(xué)生能夠快速明確耕地與非耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量存在較大差異，耕地土壤有機(jī)質(zhì)含量低于非耕地的信息。學(xué)生結(jié)合在學(xué)校農(nóng)耕基地進(jìn)行勞動(dòng)實(shí)踐的生活體驗(yàn)可以得知，頻繁種植作物易導(dǎo)致土壤有機(jī)質(zhì)流失，進(jìn)而得出人類耕作影響土壤有機(jī)質(zhì)含量的結(jié)論。

隨后，教師引導(dǎo)學(xué)生遷移應(yīng)用物質(zhì)收支平衡的原理，歸納如圖3所示的土壤有機(jī)質(zhì)問題思維路徑。教師還可以應(yīng)用問答法，與學(xué)生進(jìn)行快速問答：東北平原廣泛分布有機(jī)質(zhì)含量高的黑土，為什么東北平原有機(jī)質(zhì)積累如此豐富？學(xué)生從東北平原的氣候因素出發(fā)，對(duì)有機(jī)質(zhì)的來源與流失渠道進(jìn)行分析，逐步熟練應(yīng)用過程與格局耦合的思維方法。

圖3 土壤有機(jī)質(zhì)積累分析框架

材料六 土壤有機(jī)質(zhì)是土壤固相部分的重要組成成分，是植物營養(yǎng)的主要來源之一。

材料七 廣西壯族自治區(qū)耕地資源分布圖（圖略）。

情境活動(dòng)6：從土壤角度分析廣西中部、南部發(fā)展種植業(yè)存在的問題。

情境活動(dòng)7：針對(duì)材料呈現(xiàn)的土壤問題，廣西需要采取哪些農(nóng)耕管理措施？

設(shè)計(jì)意圖：由圖中獲取的信息，學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)廣西中部、南部地區(qū)是耕地集中分布地帶，而這個(gè)區(qū)域土壤有機(jī)質(zhì)含量較低，導(dǎo)致種植業(yè)發(fā)展存在桎梏。通過此前對(duì)土壤現(xiàn)象的分析過程，學(xué)生能夠“對(duì)癥下藥”，提出廣西解決土壤問題的方向應(yīng)當(dāng)是增加土壤有機(jī)質(zhì)。在教師引導(dǎo)下，學(xué)生可以提出種植綠肥作物、適當(dāng)休耕等增加土壤有機(jī)質(zhì)積累的具體農(nóng)耕管理措施。而這些措施都是建立在學(xué)生深刻理解人為活動(dòng)影響土壤過程的基礎(chǔ)上的。學(xué)生能夠提出廣西中、南部解決土壤問題的決策，說明學(xué)生頭腦中已經(jīng)具備格局與過程耦合的分析方法。

3.思維凝練

教師借助板書梳理土壤現(xiàn)象的形成因素與土壤治理的思路，如圖4所示，得出空間格局與土壤過程之間相互影響、相互作用的結(jié)論。

圖4 基于格局與過程耦合思想的板書設(shè)計(jì)

4.遷移應(yīng)用

本環(huán)節(jié)充分應(yīng)用人教版必修《地理1》中的典型案例“我國黃淮海平原鹽堿地的綜合治理”，學(xué)生完成三個(gè)活動(dòng)任務(wù)：說明鹽堿化發(fā)生地區(qū)的氣候特點(diǎn)和地形特征；歸納鹽堿化發(fā)生的過程機(jī)制；根據(jù)鹽堿化過程，說明教科書中圖5.21的措施如何實(shí)現(xiàn)有效治理。完成這三個(gè)問題時(shí)，學(xué)生通過華北平原氣候和地形條件導(dǎo)致鹽堿化過程發(fā)生、鹽堿化過程影響農(nóng)業(yè)發(fā)展和人類通過調(diào)節(jié)水鹽運(yùn)動(dòng)治理鹽堿化的邏輯鏈條，鞏固基于格局與過程耦合思想的問題解決思維。

四、實(shí)踐反思

1.創(chuàng)設(shè)情境增進(jìn)地理格局感知

格局與過程耦合的思想要求學(xué)習(xí)者通過格局變化情境的輸入，模擬分析具體時(shí)空的地理過程。土壤的形成因素中氣候、地形、成土母質(zhì)等因素都受到時(shí)空組合的控制和影響，從而影響土壤的特征。綜上所述，筆者在設(shè)計(jì)教學(xué)情境材料時(shí)給出了黑色土、紅色土和黃色土的主要成分和主導(dǎo)環(huán)境條件，增進(jìn)學(xué)生關(guān)于氣候、成土母質(zhì)、土壤現(xiàn)象等地理事象的空間格局感知?；诟窬指兄瑢W(xué)生在課堂上能夠更迅速地實(shí)現(xiàn)地理格局與地理過程的耦合，提升區(qū)域綜合的能力。

2.決策活動(dòng)促進(jìn)地理過程內(nèi)化

依據(jù)地理原理模擬分析地理過程對(duì)空間格局的影響是格局與過程耦合思想的另一個(gè)重點(diǎn)。決策問題也是需要高階思維的問題類型，要求學(xué)習(xí)者調(diào)用已有的地理知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和情境信息，選擇合理的解決方案。文章的活動(dòng)7要求學(xué)生針對(duì)已有土壤有機(jī)質(zhì)不足的問題，提出解決方案，旨在以問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生將地理過程對(duì)空間格局的影響內(nèi)化到解決問題的過程當(dāng)中。學(xué)生在該情境活動(dòng)中能夠提出多條具體的農(nóng)業(yè)管理措施以提升土壤有機(jī)質(zhì)，可見情境活動(dòng)的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了教學(xué)預(yù)期。

五、小結(jié)

格局與過程耦合思想是地理學(xué)科研究的重要支撐，也是地理高考中常見的考查方向。經(jīng)過本節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)踐探索可知，作為一種學(xué)科視角，格局與過程耦合思想能夠?yàn)榻處熢O(shè)計(jì)情境材料、設(shè)計(jì)情境活動(dòng)及評(píng)價(jià)學(xué)生思維進(jìn)展等環(huán)節(jié)提供指引，促成地理學(xué)科核心素養(yǎng)的生成。然而，地理學(xué)科思維的培養(yǎng)需要以問題解決過程為載體，此過程需要以學(xué)生的學(xué)科知識(shí)和先前經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)。如何在情境活動(dòng)中更充分地達(dá)成基礎(chǔ)知識(shí)的傳授和學(xué)科思維方法的滲透，是筆者將繼續(xù)探索的方向。