基于學(xué)科大概念的地理過(guò)程教學(xué)探究
——以“河谷的演變”為例

鄭益班 繆堯平

(1.福建省寧德市民族中學(xué);2.福建省寧德市教師進(jìn)修學(xué)院)

一、大概念與學(xué)科大概念

“大概念”是一種學(xué)科頂層概念,它是經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)并處于學(xué)科中心的概念性知識(shí),對(duì)學(xué)科內(nèi)容所反映的事物與現(xiàn)象具有較強(qiáng)的解釋力與較高的歸納程度。它能夠解釋學(xué)科的本質(zhì)、整合學(xué)科知識(shí),構(gòu)成學(xué)科內(nèi)容的骨架,并在學(xué)科各學(xué)段具有可教性與科學(xué)性。大概念教學(xué)可以培養(yǎng)學(xué)生從科學(xué)家的角度,根據(jù)真實(shí)情境思考問(wèn)題、解決問(wèn)題。

學(xué)科大概念是學(xué)科最有價(jià)值、最核心的概念;它不是一個(gè)基礎(chǔ)概念,而是一個(gè)非常抽象、具有遷移價(jià)值的概念,需要通過(guò)體驗(yàn)、探究來(lái)建構(gòu)。地理學(xué)科大概念是對(duì)地理學(xué)科知識(shí)與技能高度綜合化、體系化的體現(xiàn)?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱《課程標(biāo)準(zhǔn)》)指出,為進(jìn)一步精選學(xué)科內(nèi)容,重視以學(xué)科大概念為核心,使課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)化,以主題為引領(lǐng),使課程內(nèi)容情境化,促進(jìn)學(xué)科核心素養(yǎng)的落地。目前關(guān)于大概念的研究,多集中于理論方面且難以在課堂中應(yīng)用,一線教師難以掌握,學(xué)生難以應(yīng)用。因此,如何將大概念落實(shí)到地理學(xué)科,將大概念的思維方法拆分成學(xué)生可接受的學(xué)科學(xué)習(xí)方法是文章重點(diǎn)探究?jī)?nèi)容。

自然地理環(huán)境中的各要素,通過(guò)水循環(huán)、生物循環(huán)和巖石圈物質(zhì)循環(huán)等地理過(guò)程,進(jìn)行著物質(zhì)遷移和能量交換,促進(jìn)自然環(huán)境的整體演化,形成不同空間尺度的地域分異,產(chǎn)生自然環(huán)境的差異性。因此,“物質(zhì)遷移和能量交換”是自然地理過(guò)程的學(xué)科大概念,可以幫助學(xué)生理解自然地理的形成過(guò)程,在不同自然地理要素的形成過(guò)程中具有強(qiáng)遷移性,幫助學(xué)生解釋自然地理現(xiàn)象、解決自然地理問(wèn)題。

二、學(xué)科大概念與地理過(guò)程

地表形態(tài)的塑造過(guò)程是“物質(zhì)遷移和能量交換”的典型案例(如圖1),太陽(yáng)輻射能促進(jìn)了水循環(huán)、大氣環(huán)流和生物循環(huán)等地理過(guò)程產(chǎn)生外力作用;地球內(nèi)部的熱能和地球引力產(chǎn)生內(nèi)力作用,內(nèi)外力作用共同推動(dòng)物質(zhì)遷移,產(chǎn)生巖石圈物質(zhì)循環(huán)地理過(guò)程,在此過(guò)程中塑造了不同類型的地表形態(tài)。

圖1 地表形態(tài)塑造的作用過(guò)程大概念圖

物質(zhì)遷移過(guò)程是內(nèi)外力共同作用的結(jié)果,可以從“作用力→作用過(guò)程→作用結(jié)果”建立思維路徑,幫助學(xué)生理解各類地貌的形成過(guò)程(如圖2)。

三、學(xué)科大概念在地理過(guò)程教學(xué)中的應(yīng)用

河谷的演變是河流地貌發(fā)育的一個(gè)部分,在以流水為主的侵蝕、搬運(yùn)和堆積過(guò)程中,逐漸形成的河流地貌。文章以“河谷的演變”為案例,展示不同時(shí)間和空間尺度的河谷演變過(guò)程,應(yīng)用“作用力→作用過(guò)程→作用結(jié)果”思維路徑,幫助學(xué)生理解河谷的演變過(guò)程、類型和特征等。

1.空間相對(duì)固定的時(shí)間演化

2020年6月第1版的人教版高中地理選擇性必修1自然地理基礎(chǔ)(以下簡(jiǎn)稱“選必1”),第33頁(yè)的圖2.27河谷的演變,從河谷的形態(tài)出發(fā),闡述了地殼穩(wěn)定和長(zhǎng)時(shí)間尺度條件下,流水作用對(duì)河谷形態(tài)的塑造作用。圖中河谷3個(gè)階段的演變,可從流水侵蝕的角度理解,但是學(xué)生很難找到實(shí)際的案例理解整個(gè)演化過(guò)程,只能從某條河流的不同河段找出對(duì)應(yīng)地貌。這是因?yàn)楝F(xiàn)實(shí)中的河流地貌,都是長(zhǎng)期演化過(guò)程中的河流階段性特征,無(wú)法體現(xiàn)河谷的時(shí)間演化過(guò)程。因此需要教師對(duì)教材進(jìn)行一定處理,將空間和地殼運(yùn)動(dòng)等因素進(jìn)行控制變量,即假設(shè)某高原地區(qū)地勢(shì)平坦,組成物質(zhì)均勻的沉積巖層,地殼在河谷演化過(guò)程中是穩(wěn)定的,并將演化過(guò)程拆分成(如圖3)所示的不同時(shí)期。第一,溝谷階段:教師可以結(jié)合照片,讓學(xué)生找出巨型鵝卵石灘的河水沒(méi)有斷流,而該河谷源頭段出現(xiàn)斷流現(xiàn)象,幫助學(xué)生理解溝谷與河谷的區(qū)別在于是否下切到地下水位以下,從而得到地下水的補(bǔ)給。第二,河谷初期階段:教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)2019年人教版高中地理必修第一冊(cè)(以下簡(jiǎn)稱“必修1”),第69頁(yè)的圖4.6瀾滄江上游的“V”形河谷和選必1第34頁(yè)的圖2.28金沙江虎跳峽的“V”形河谷,對(duì)比景觀圖片特點(diǎn)并歸納河谷特征(引導(dǎo)學(xué)生辨析“河床”特征:“V”形河谷深度大,岸壁較陡,谷底狹窄,河床底部起伏不平,常見(jiàn)巨大石塊和卵石)。第三,河谷中期階段:教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)選必1第34頁(yè)的圖2.29日本四國(guó)島四萬(wàn)十川的凹岸和凸岸,得出該地區(qū)在流水侵蝕作用下,整體落差減小,下蝕作用減弱,側(cè)蝕作用加強(qiáng)。學(xué)生通過(guò)畫凹岸和凸岸的橫剖面圖,理解凹岸侵蝕、凸岸堆積的水流特征。當(dāng)發(fā)生洪水時(shí),河流水位上漲,繼續(xù)對(duì)河流兩岸進(jìn)行侵蝕,使河谷進(jìn)一步拓寬。第四,河谷后期階段:教師甄選景觀圖(如圖4)某山區(qū)中的河谷后期階段景觀圖,使學(xué)生能理解選必1圖2.27河谷演變的后期階段圖c是在流水侵蝕作用下,巖層被侵蝕而變和緩,河谷展寬,橫剖面呈寬而淺的槽形,但河流兩側(cè)仍然存在由于流水侵蝕作用殘留下來(lái)的山地地形。學(xué)生分析必修1第70頁(yè)的圖4.8呼倫貝爾草原上的河曲和牛軛湖的形成過(guò)程,理解發(fā)生在高原上地勢(shì)平坦的地區(qū),流水主要以凹岸侵蝕、凸岸堆積作用為主,所以在河流的上游、中游和下游河段的地勢(shì)平坦地區(qū),都容易自然發(fā)育河曲和牛軛湖。

圖3 河谷演變的過(guò)程拆分思維導(dǎo)圖

圖4 某山區(qū)中的河谷后期階段景觀圖

2.時(shí)間相對(duì)固定的空間演化

河谷演變過(guò)程的不同時(shí)期特征,可在同一條河流的不同河段找到相對(duì)應(yīng)的典型地貌。本文以長(zhǎng)江干流為例(如圖5),要求學(xué)生根據(jù)景觀圖片特點(diǎn),推測(cè)其可能位于長(zhǎng)江干流的哪個(gè)河段并說(shuō)明理由,如表1所示。學(xué)生通過(guò)探究活動(dòng),增強(qiáng)對(duì)河谷演化過(guò)程的理解,并能將其應(yīng)用到實(shí)際的河流地貌中,培養(yǎng)學(xué)生區(qū)域認(rèn)知和地理實(shí)踐力的核心素養(yǎng)。學(xué)生可以對(duì)位置①和②進(jìn)行比較準(zhǔn)確地判斷,然而,位置③處于長(zhǎng)江的上游地區(qū),地勢(shì)起伏較大,但是河道卻很彎曲,河流流速較緩,處于河谷發(fā)育的中后期。與學(xué)生習(xí)慣上認(rèn)為上游地區(qū)起伏大、流速快,處于河流發(fā)育的初期相矛盾,教師引導(dǎo)學(xué)生考慮地殼運(yùn)動(dòng)的影響,從而自然過(guò)渡到下一部分內(nèi)容的探究。教師可采用“航拍中國(guó)”青海省的三江源地區(qū)視頻,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)河谷發(fā)育地貌的認(rèn)知。

圖5 長(zhǎng)江干流示意圖

表1 長(zhǎng)江干流不同河段的地貌景觀比較

3.疊加地殼運(yùn)動(dòng)的時(shí)間演化

以必修1第70頁(yè)的圖4.8呼倫貝爾草原上的河曲和牛軛湖為例,假設(shè)河曲地區(qū)隨著地殼整體抬升,推測(cè)河曲地貌將怎樣演化。學(xué)生根據(jù)表2小組合作探究得出:曲峽是在河谷發(fā)育的后期階段,由于地勢(shì)整體抬升,河流的水位與基準(zhǔn)面的落差增大(即床面比降和水面比降都增大),流速加快,下蝕作用增強(qiáng),河流沿原河道繼續(xù)向下侵蝕;在形成過(guò)程中,從河流下游先開(kāi)始下蝕,逐漸往上游依次下切形成曲峽。

表2 曲峽景觀與形成過(guò)程的拆分

4.戴維斯的侵蝕循環(huán)學(xué)說(shuō)

戴維斯侵蝕循環(huán)學(xué)說(shuō)將河谷的發(fā)育依次劃分為幾個(gè)階段,每個(gè)階段都具有不同的河谷形態(tài)。河谷從一個(gè)階段向另一個(gè)階段的演變,表現(xiàn)出一定的方向性和順序性,也反映了連續(xù)發(fā)育階段的重復(fù)性——循環(huán)性。隨著地殼的抬升和侵蝕基準(zhǔn)面的下降,這種循環(huán)性就體現(xiàn)了出來(lái)。通過(guò)戴維斯的侵蝕循環(huán)學(xué)說(shuō)思維導(dǎo)圖(如圖6)幫助學(xué)生理解流水與地貌相互作用的循環(huán)過(guò)程。了解自然地理過(guò)程及各種因子之間的相互制約關(guān)系,特別是人類干擾對(duì)自然地理過(guò)程的影響是進(jìn)行自然地理過(guò)程調(diào)控的關(guān)鍵。人類研究河流的生命史,可以進(jìn)行人工調(diào)控,從而減小人類與地球表層的矛盾。

圖6 戴維斯的侵蝕循環(huán)學(xué)說(shuō)思維導(dǎo)圖

5.整體視角下的地貌侵蝕過(guò)程

戴維斯提出地貌循環(huán)學(xué)說(shuō),假設(shè)起始地形為平原,因地殼抬升形成高原,在外力侵蝕作用下逐漸向山地、丘陵和平原演化。選必1第82頁(yè)對(duì)地貌循環(huán)學(xué)說(shuō)的敘述:在流水侵蝕下,高原的峽谷不斷拓寬,高原面萎縮,逐步演化為山地;山地逐步侵蝕為丘陵,進(jìn)而演化成平原,是水與巖石間的物質(zhì)遷移導(dǎo)致了流水地貌的演化。結(jié)合河谷的演變過(guò)程,將戴維斯的侵蝕循環(huán)學(xué)說(shuō)從整體性和質(zhì)量守恒定律角度整理成思維導(dǎo)圖(如圖7)。展示西藏阿里地區(qū)札達(dá)縣札達(dá)土林景觀短視頻,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)戴維斯的侵蝕循環(huán)過(guò)程的認(rèn)識(shí)。在此基礎(chǔ)上可以將初始地層進(jìn)行替換,如喀斯特地貌、丹霞地貌、雅丹地貌、黃土高原等的初始地層當(dāng)做一個(gè)整體,探究其演化過(guò)程;還可以替換或疊加作用力,如風(fēng)力、海浪和冰川作用等;最后,從整體性的角度進(jìn)行要素疊加,如水、氣候、土壤、生物、地貌、巖石等整體性要素的單項(xiàng)或多項(xiàng)疊加,再考慮人類活動(dòng)對(duì)單個(gè)或多個(gè)要素的影響,導(dǎo)致地貌的演化。從而提升學(xué)生的綜合思維和深度學(xué)習(xí)能力。

圖7 戴維斯的地貌循環(huán)學(xué)說(shuō)思維導(dǎo)圖

四、備考啟示

用大概念可以整合大量地理事實(shí)性材料或眾多具體地理概念、規(guī)律與原理,能很好地幫助學(xué)生建立知識(shí)間的橫縱聯(lián)系,建構(gòu)層級(jí)的地理認(rèn)知結(jié)構(gòu),形成良好的地理思維,大大提升學(xué)生對(duì)具體知識(shí)的理解力以及知識(shí)的遷移應(yīng)用能力,特別是在新情況和真實(shí)情境下的問(wèn)題分析解決能力?；趯W(xué)科大概念的地理過(guò)程教學(xué),是落實(shí)地理過(guò)程、原理和規(guī)律的有效途徑,也是落實(shí)地理課程核心素養(yǎng)的關(guān)鍵路徑。隨著地理“新課程”和“新教材”的實(shí)施,在地理過(guò)程教學(xué)中教師需整體思考地理要素演化過(guò)程的結(jié)構(gòu)邏輯,提煉地理學(xué)科大概念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì),在新授課和高三復(fù)習(xí)中,始終圍繞大概念建立思維結(jié)構(gòu),并能做到以下幾個(gè)方面:

1.滲透地理學(xué)科核心素養(yǎng)

教學(xué)設(shè)計(jì)一定要依據(jù)《課程標(biāo)準(zhǔn)》要求,融合地理學(xué)科核心素養(yǎng),將其滲透到教學(xué)環(huán)節(jié)和內(nèi)容中。地理實(shí)踐力的培養(yǎng),可以通過(guò)模擬坡面流水侵蝕實(shí)驗(yàn)和彎道的凹岸侵蝕實(shí)驗(yàn),繪制河流彎曲處的橫剖面水流圖,開(kāi)展河谷穿越地理研學(xué)活動(dòng)等過(guò)程進(jìn)行培養(yǎng)。通過(guò)展示不同地區(qū)的峽谷、河曲、牛軛湖、曲峽、直立河岸等景觀圖片和札達(dá)土林景觀短視頻并分析成因,增強(qiáng)學(xué)生對(duì)區(qū)域特征的感性認(rèn)知,培養(yǎng)學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知素養(yǎng)。人類根據(jù)河谷的演變規(guī)律開(kāi)展人工調(diào)控,必須依據(jù)人地協(xié)調(diào)理念,如淤地壩應(yīng)在合適的河谷發(fā)育時(shí)期修建。學(xué)生綜合思維的培養(yǎng),需要經(jīng)歷要素拆分、過(guò)程拆分、疊加不同時(shí)空的拆分和綜合,最后運(yùn)用具有邏輯鏈條的科學(xué)術(shù)語(yǔ)綜合起來(lái),使學(xué)生能將現(xiàn)實(shí)情境與高考試題結(jié)合進(jìn)行綜合分析。

2.結(jié)合多維的尺度思想

尺度思想可以幫助學(xué)生建構(gòu)地理知識(shí)結(jié)構(gòu)、提升地理學(xué)科能力、培養(yǎng)地理思維方法和形成地理意識(shí)。尺度包括空間尺度和時(shí)間尺度等,空間尺度即空間范圍大小,時(shí)間尺度即時(shí)間間隔長(zhǎng)短。尺度思想是通過(guò)尺度的透鏡觀察和理解地理事象,分析和解決地理問(wèn)題的地理思想。河谷的演變過(guò)程充分體現(xiàn)地理尺度思想:第一,溝谷演變從河谷初期到中期和后期,是空間相對(duì)固定,以時(shí)間為變量,體現(xiàn)整體的演化過(guò)程;為了降低學(xué)生理解難度,可進(jìn)行控制變量,起始地形為物質(zhì)均勻的沉積巖高原,只有流水作用不考慮其他外力作用。第二,對(duì)于同一條河流,不同空間位置表現(xiàn)出的河谷特征不同,體現(xiàn)時(shí)間相對(duì)固定,以空間為變量的演化過(guò)程。通過(guò)展示不同時(shí)期的河谷景觀圖片,學(xué)生根據(jù)河谷地貌特征,推測(cè)該河谷所處的地理位置并找出依據(jù);既培養(yǎng)學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知,又能通過(guò)逆向思維推理判斷,培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維能力。第三,河谷在演變過(guò)程中,可能伴隨著地殼運(yùn)動(dòng),并且可能是不均勻的抬升或下降,從而使河谷的特征發(fā)生變化,既有空間尺度的變化,也有時(shí)間尺度的變化。因此,可以引導(dǎo)學(xué)生從整體思想考慮,即初始地形整體抬升,在原有的河谷基礎(chǔ)上,進(jìn)一步推演發(fā)生時(shí)間順序的演化。

3.簡(jiǎn)化地理過(guò)程的教學(xué)

從大概念細(xì)化到地理學(xué)科大概念,使其能切合地理教學(xué)需求,并能歸納出解決地理問(wèn)題的思維路徑,具有簡(jiǎn)約化的特點(diǎn)。物質(zhì)遷移對(duì)自然地理過(guò)程的影響,可以歸納為“作用力→作用過(guò)程→作用結(jié)果”地理學(xué)科概念模型,在教學(xué)過(guò)程中教師要將此思維始終貫穿一節(jié)課、一個(gè)單元和自然地理教學(xué)的全過(guò)程。自然地理過(guò)程都是多要素共同作用的結(jié)果,因此需要采用控制變量的方法,將影響因素簡(jiǎn)化,等理解透徹后再疊加一個(gè)或多個(gè)因素的影響,從學(xué)習(xí)進(jìn)階的角度培養(yǎng)綜合思維。對(duì)于河谷發(fā)育過(guò)程中的初始地形,可簡(jiǎn)化為巖性單一的沉積巖,逐漸遷移到喀斯特地貌、丹霞地貌、雅丹地貌、黃土高原等的初始地層演繹其形成過(guò)程。將河谷演變過(guò)程簡(jiǎn)化為起點(diǎn)、過(guò)程和終點(diǎn),通過(guò)板圖可將其過(guò)程在一張板圖上畫出來(lái),幫助學(xué)生理解侵蝕地貌和堆積地貌。教師需要將必修、選擇性必修等不同章節(jié)的內(nèi)容進(jìn)行整合,并形成具有邏輯鏈條的河谷演化及地貌演化過(guò)程,從質(zhì)量守恒的角度整體把握地理過(guò)程。