物質(zhì)能量傳輸“流”本質(zhì)視角下的教學指引及案例分析*

丁繼昭 薛 璐

（1.東北師范大學 地理科學學院,吉林 長春 130024; 2.東北師范大學 教師教育研究院,吉林 長春 130024;3.長春市十一高中,吉林 長春 130013）

客觀世界主要以景觀的形式呈現(xiàn)于個體的視域中。從認知心理過程的角度講，人最先感知到真切的實物景觀，進而在頭腦中形成認識表象。同時，視覺感知作為地理探究的基礎，通過環(huán)境感知、空間概括，可以有效培養(yǎng)學生地理思維。[1]一位地理素養(yǎng)較好的個體在看現(xiàn)實世界時會超越普通意義的映像，將其看成一個關于地理物質(zhì)能量的世界。因此，如何從現(xiàn)實世界中的具象地理景觀轉(zhuǎn)換到學生的抽象地理認知，則是地理教學中的一個重要任務?；谖镔|(zhì)能量傳輸“流”的本質(zhì)視角，[2]可以為高中自然地理教學提供哪些指向性要求？本文試做探討，以期拋磚引玉。

一、把直觀看到的事物抽象歸納為相應層次的地理物質(zhì)能量

現(xiàn)實中的群山、河水、湖泊、土壤、泥沙、森林等是基本的景觀組分，但認識不能總停留于景觀實物層面，推進地理學習和發(fā)展地理素養(yǎng)的關鍵則是從日常感性認識上升到地理學科思維理性認識的高度。教學過程中引導學生沿著物質(zhì)能量方向，把直觀看到的地理事物歸納為相應層次的地理物質(zhì)能量，即將如森林、河水、平原等事物分別準確地概括為植被、水文和地形等地理要素，從具體事物的認知上升到地理要素層次。再如，把具象的流水、煤炭、陽光等抽象為重力能、內(nèi)能和太陽輻射能等，進而再連接到地表系統(tǒng)中的內(nèi)力和外力作用等。結合具體內(nèi)容（案例1），詳細闡述“引導學生把直觀看到的事物歸納為相應層次的地理物質(zhì)能量”教學指引及其應用。

案例1 下圖為一張自然景觀照片，找出照片中主要事物，如山、云、山頂積雪、河流、草、樹木等（見圖1）。

圖1 自然景觀

該案例出自2019年新修訂的人教版高中必修《地理一》第24頁（第一章第四節(jié)末尾的“活動”部分），通過圖1自然景觀圖引導學生認識大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈及其相互關系，具體安排了3個問題。在此僅選取其中的第一個問題“找出照片中主要事物，如山、云、山頂積雪，河流、草、樹木等”展開分析。

實際教學中，不少教師看到這個問題以后表示疑惑：“為什么要設計‘看圖找物’這一問題？”經(jīng)過多次磨課和討論，相當一部分教師也在為此不斷進行探索和反思：“教科書既然嚴肅、正式地讓高中生從照片中找尋山、云、河流等主要事物，一定有其內(nèi)在意圖?！?/p>

高中生已經(jīng)具備較豐富的認知經(jīng)驗和較成熟的理性思維，該問題的設置顯然不只是簡單的“看圖找物”。問題中所要求的山、云、樹木等是主要的地理事物，是自然地理環(huán)境（自然地理系統(tǒng)或地球表層系統(tǒng)）中的重要組成部分，更進一步說，它們屬于地理物質(zhì)能量的重要組成部分。在教科書內(nèi)容分析和教學設計中，教師需要帶著從具體到抽象的認識思路，從實體景觀中辨識地理物質(zhì)和能量本質(zhì)，有效提取和整理地理信息，為學生接下來的思維過程提供加工“原料”。

教學中立足于自然地理環(huán)境這一空間背景，從物質(zhì)能量流的視角重新審視這些“常見”事象，應對這一類問題時則都可以地理的眼光發(fā)現(xiàn)其獨特的“學科屬性”，抓住其物質(zhì)能量本質(zhì)特征。同時，還要及時向?qū)W生點明：看圖找物時，需要用自然地理環(huán)境的基本意識、概念和思維，瞄準地理物質(zhì)能量本質(zhì)屬性，不能單純地針對物找物或者是毫無章法地隨意尋找，注意從地理的角度把握看圖找物活動的邏輯起點、思維路徑和任務指向。地理物質(zhì)能量作為抽象概念，一開始就直接灌輸給學生顯然不符合學生的一般認知規(guī)律，也與突出過程與方法的課程與教學理念相悖。諸如此類內(nèi)容的教學，則可以先借助景觀實物、圖片或其他能夠表征實物形象的工具來鋪墊，然后朝著物質(zhì)能量的方向抽象概括，形成相應的物質(zhì)能量概念。

蘇聯(lián)教育學家贊科夫的教學論思想曾指出，自然科學的教學工作通常要強調(diào)有條理且精確地認識大自然的表象及其概念。[3]同時，人們主要通過概念發(fā)展思維，因為思維若想向深處發(fā)展則必須借助概念。因此，從諸多地理事物中認識其物質(zhì)能量本質(zhì)屬性及其概念表達，有助于理性地簡化現(xiàn)實世界，進一步認清現(xiàn)實世界的本質(zhì)，發(fā)展抽象思維。從學科核心素養(yǎng)養(yǎng)成的角度說，這也是在為培養(yǎng)學生的綜合思維提供關于地理要素的現(xiàn)實素材和認知加工“原料”。

二、引導學生運用學科邏輯建構起基本的物質(zhì)能量概念體系

知識繁多復雜和學生發(fā)展需要的矛盾，是知識建構的重要驅(qū)動來源之一。當找到了其中具體的物質(zhì)能量組分后，如何對這些物質(zhì)能量做出有條理、有秩序的把握？在此基礎上如何形成基本的概念體系？這不僅涉及概念整合與邏輯建構，還關乎學生通過地理學習養(yǎng)成相應地理學科思維方式的重要基礎。同時，邏輯是一切思考的基礎，任何學科知識的建構過程都離不開學科邏輯的內(nèi)在指引。物質(zhì)能量體系作為對諸多地理事物的理性認識和抽象概括，是理解相關知識概念的基本前提。沿著這個方向往前推進，物質(zhì)能量傳輸“流”本質(zhì)視角對于自然地理教學的又一個指向性要求則是：引導學生運用學科邏輯建構起基本的物質(zhì)能量概念體系。

對于諸多地理物質(zhì)，可以根據(jù)相應的學科思維邏輯建立起物質(zhì)體系?；凇暗乩砣印乩硪亍衔铩亍钡奈镔|(zhì)體系認知路線，從地理圈層到化學元素，空間尺度逐漸從宏觀趨向微觀，物質(zhì)呈現(xiàn)在我們面前的“分辨率”越來越大，所能夠?qū)崿F(xiàn)的認識精度則越來越高。教學中依照“地理圈層→地理要素→化合物→元素”線索，引導學生有效建立地理物質(zhì)能量體系，掌握基本概念。2019年新修訂的其他版本高中地理教科書內(nèi)容在編制時也比較關注這一點。例如，湘教版地理《選擇性必修1》第二章第一節(jié)（教科書第22頁）就比較明顯，結合“礦物”這一內(nèi)容詳細做一闡釋（見圖2）。

圖2 “礦物”湘教版教科書內(nèi)容頁面

對于“礦物是……天然化合物或單質(zhì)。礦物具有相對固定的化學成分和確定的晶體結構……是組成巖石的基本單元”這一內(nèi)容，在磨課中發(fā)現(xiàn)很多教師對此并不關注，往往是一帶而過或?qū)ζ洳蛔鰪娬{(diào)，普遍認為“這是一個比較基礎性的內(nèi)容且與化學課所學內(nèi)容存在一定程度的重復”“礦物的這些說明比較微觀，也與地理學的綜合性特點距離較遠”。筆者在研究過程中也采訪了幾位職前教師，主要是地理師范生和學科教學（地理）方向的碩士研究生。他們在分析教科書時也沒有對該內(nèi)容過多關注，甚至還認為：“《普通高中地理課程標準（2017年版）》中并無對于礦物的相關要求，教材中的這些內(nèi)容是否‘超標’，教學中不必要過多關注或不作為重點也行”。通過教師對這些內(nèi)容的反饋，筆者又查閱了其他幾個版本的教科書，發(fā)現(xiàn)2019年中圖版《選擇性必修1》在教科書第二章第二節(jié)的“閱讀”當中也對礦物做了說明。

實際上，這里從礦物到化合物再到單質(zhì)，表面上看是空間尺度在不斷縮小，深層次上則是對物質(zhì)體系認識的深化。同時，又從基本單元的角度表征出了礦物和巖石之間的關系，體現(xiàn)了課程內(nèi)容對于巖石圈物質(zhì)概念體系完整性的說明。所以，教學中不管采用什么樣的方法，如觀察、演示、展示、實驗等，或者結合各種技術，關鍵則是運用地理學科的物質(zhì)體系思維或視角來設計和主導教學方法或手段，把巖石圈、巖石、礦物、化學元素等的層級體系梳理清楚。否則，容易導致對其中的“化合物”“單質(zhì)”“元素”等的地位或意義認識不準確，與前面已經(jīng)學過的“巖石圈”“地殼”和“地形”等相關內(nèi)容之間的地理學科內(nèi)在邏輯關聯(lián)產(chǎn)生割裂，弱化了相應的教育價值。具體可以透過案例2具體分析地理物質(zhì)能量概念體系的構建。為了案例分析的連續(xù)性，繼續(xù)運用前述“活動”，承接案例1中的問題，在此基礎上推進案例2的教學。

案例2 將地理圈層作為主要事物分類。

將找出的事物（案例1中所提及的山、云、山頂積雪、河流、草、樹木等）按照大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈進行分類。

教科書在闡述自然環(huán)境時著重突出了“大氣圈、水圈、生物圈與巖石圈相互聯(lián)系、相互滲透”，由此可以看出，從四大圈層角度理解自然環(huán)境是地理學科的一個重要視角，體現(xiàn)了地理學科“劃分”和建構自然環(huán)境的內(nèi)在邏輯。該案例的主要任務是對找出的事物進行分類，分類標準為四個地理圈層。四大圈層作為建構物質(zhì)概念體系的基礎，不僅是地理物質(zhì)體系的認知指引，還是統(tǒng)攝諸多物質(zhì)概念的主線索和“骨架”，更是地理學科邏輯的概括和體現(xiàn)。引導學生結合已有認知經(jīng)驗基礎，把云歸結到大氣圈中，把山頂積雪、河流和洼地積水等歸結到水圈中，把草、樹木歸結到生物圈中，把山、土壤和巖石等歸結到巖石圈中，有利于準確掌握其中的對應關系。學生準確對這些主要的地理事物進行歸類，可以充分理解地理圈層系統(tǒng)認知框架，清楚具體事物在地理物質(zhì)能量群中的“位置”或“坐標”，進而通過地理圈層物質(zhì)邏輯思維構建基本概念體系，為教學中培養(yǎng)綜合思維素養(yǎng)提供經(jīng)驗支持。

三、引導學生運用動態(tài)視角從事物聯(lián)系中認識物質(zhì)能量“流”

物質(zhì)能量傳輸作為地理過程和地理聯(lián)系的本質(zhì)，準確把握物質(zhì)能量傳輸相當于地理教學朝向相關內(nèi)容的地理本質(zhì)更近了一步。通常，物質(zhì)能量傳輸不僅是對水、巖石、土壤、植被等地理事物的歸納概括，而且還是動態(tài)層面上的物質(zhì)流和能量流，這是在動態(tài)視角下對物質(zhì)能量傳輸?shù)囊环N抽象認識。物質(zhì)能量傳輸“流”本質(zhì)視角對于自然地理教學的一個指向性要求是：引導學生運用動態(tài)視角從事物聯(lián)系中認識物質(zhì)能量“流”。

在探究案例1和案例2的基礎上探討案例3（3個案例恰好是“活動”中的3個問題）。

案例3 思考各事物（山、云、山頂積雪、河流、草、樹木等）之間的聯(lián)系。

從表面上看，案例3主要引導學生學會思考地理事物之間的聯(lián)系，河流與草、山與河流之間的聯(lián)系等，屬于分析、推理層面上的要求，與觀察和尋找等行為要求不同。由于課程內(nèi)容在編制時尤為強調(diào)學習任務之間的連續(xù)性和發(fā)展性，因而不妨先回顧前序問題：找出主要事物和對事物進行分類?！罢页觥焙汀胺诸悺?，比較側(cè)重靜態(tài)層面上的觀察和分類，而“思考聯(lián)系”則較側(cè)重認知物質(zhì)間相互聯(lián)系的動態(tài)過程。所以，學生根據(jù)對前兩個問題的既有認知再來思考各事物間的聯(lián)系，將其進一步抽象到物質(zhì)能量“流”的認識層次上。指向?qū)W科核心素養(yǎng)的教和學不是一些“白話”或“非地理的語言”的溝通，而是從具象的地理事物到專業(yè)化的地理概念的學科思維過程，及其在教師、學生和課程內(nèi)容之間的深層對話。教學時需要把事物之間的聯(lián)系概念化、地理化，運用物質(zhì)能量辨識和按圈層分類，以動態(tài)視角進階到地理要素之間和地理圈層之間的物質(zhì)能量流傳輸過程，從復雜、豐富的事物聯(lián)系中認識到“流”的存在及其意義。

“地理學存在的理由在于綜合”。[4]從思維養(yǎng)成和認識發(fā)展來說，教學中關注具體地理事物間的相互關系極為重要，這是引導學生認識學科的綜合性與綜合認識世界的需要，也是發(fā)展學生地理綜合思維素養(yǎng)的需要。例如，在認識山地與河流之間的相互關系時，可以從山地和河流抽象到地形和水文兩大地理要素層面，然后分析地理要素之間的相互關系，再將地理要素間相互作用上升到圈層相互作用，最終達到地理物質(zhì)能量“流”的認識。反之，學生從自然地理環(huán)境到自然地理要素，再到具體自然環(huán)境組成部分之間的作用聯(lián)系，依托物質(zhì)運動和能量轉(zhuǎn)化等過程能夠不斷具體、深入了解自然地理過程，通過從圈層、要素、化合物、元素等具體層面，引導學生從地理要素之間、地理區(qū)域之間具體聯(lián)系的感性覺察中上升到理性認識層面。再如，在教學氣候與水文之間的相互關系時，可以遵循物質(zhì)能量傳輸?shù)乃悸?，把大氣降水和水汽蒸發(fā)等物質(zhì)組分和能量構成進一步具體化、顯性化；在教學地貌與氣候的影響時，遵循物質(zhì)能量傳輸?shù)乃悸?，把地形的起伏與大氣的運動，海拔高度與氣溫、降水等的變化聯(lián)系起來，進而闡明其中具體的影響機制和過程。

綜上，從“流”本質(zhì)的角度認識物質(zhì)能量傳輸，這一視角既具有具象性又具有抽象性。具象是因為自然界的各種物質(zhì)和能量均客觀存在，可以進行直接或間接的觀察或測量，有關的本質(zhì)屬性較為明顯；抽象是因為面對各種物質(zhì)和能量在運動過程中的各種作用時，可以用“流”來把握其運動過程，這比較側(cè)重于認識論層面上的抽象概括。