基于格局與過程耦合思想的教學設計*
——以“土壤”為例

陸翠月

（中山市第一中學, 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，這也是地理學與其他學科的關鍵區別。[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，旨在培養學生的地理學科核心素養，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聯問題的研究思路，有助于培養學生解決復雜情境中地理問題的思維品質。“格局”代表地理環境的空間異質性，“過程”則是自然和人文事象的時空演變歷程，二者存在相互影響、相互作用的關系，因而在面對具體區域的地理問題時，需要將二者進行耦合。[2]在地理學研究中，格局與過程的耦合分為兩個方面：在具體的時間和空間尺度內，通過格局變化情境的輸入，可以模擬分析格局對過程的影響和作用；在較長的時間尺度內，可以通過觀測和系統模擬分析過程對格局的影響。[3]

《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“課程標準”）要求在完成必修《地理1》課程后，學生能夠在一定程度上合理描述和解釋特定區域的自然現象、說明一些自然現象之間的關系和變化過程，體現地理課程在培養綜合思維、區域認知等學科核心素養中的作用。[4]在描述特定自然地理過程的現象分布和變化過程時，需要學生具備格局與過程耦合的學科思想。以土壤現象的形成過程為例，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，土壤演變過程會發生相應變化，而土壤現象過程與其他過程的相互作用也會驅動空間格局特征發生變化，體現自然地理過程與格局相互作用、相互制約的關系。因此，筆者嘗試將格局與過程耦合思想嵌入教學設計中，以期達到培養學生地理學科思維的目標。

二、設計思路

1.利于地理視角滲透的教學模式選取

作為自然地理過程之一，土壤現象及過程的教學可以在自然地理學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系和規律，探尋決定環境過程運作的機理及其中蘊藏的結構，以定量觀測來檢驗理論，并力圖建立普適性理論。簡言之，自然地理學家解決問題需要兩個步驟：數據收集和理論建構。中學地理課程以培養具有地理學科素養的中學生為目標，需要培養學生用地理學的思維與價值觀解決問題、完成決策的能力。問題式教學是以增強問題意識及提升發現、分析和解決問題能力為價值追求的教學模式，這種模式恰好符合科學研究建立或變革科學范式的過程，是培養學習者創造力的關鍵。[5]因此，筆者在教學設計中選用地理問題式教學模式，以地理問題整合學習內容，在問題解決過程中提升學生應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目標設計

本文教學設計對應課程標準中“1.9通過野外觀察或運用土壤樣本，說明土壤的主要形成因素”目標，包含了必修《地理1》中重要的地理過程——土壤過程。完成本節核心素養目標的關鍵在于學生能否掌握土壤過程的分析方法并針對具體問題應用遷移。因此，借鑒地理學科研究中的格局與過程耦合思路，筆者制定了以下指向學科核心素養的教學目標。

（1）運用給定圖文材料，歸納區域地質、氣候、人為活動等特征，全面地分析空間格局內土壤的成因差異。

（2）運用材料了解土壤退化問題，說明人類活動等因素對土壤現象格局的影響。

（3）提出改良、保護土壤的對策，樹立珍惜、保護土壤環境的意識。

3.體現格局與過程耦合思想的情境活動設計

思維從情境中產生，還要回歸到情境中去。[6]情境是由事實條件組合而成的、真實世界的模型，情境活動即具有情境背景的學科任務。[7]筆者使用的情境背景為學術情境，其核心問題“廣西土壤現象空間格局的成因”屬于非良構問題。在認知心理學領域，非良構問題的解決分為了四個基本階段：問題表征、生成解決方案、執行或論證解決方案以及監控和評價解決方案。[8]結合地理學科教學的目標和內容，筆者將解決地理問題確定為三個階段：地理信息獲取、地理過程解析與地理決策表達，并且按照這三個階段設計了體現格局與過程耦合思維能力要求的、環環相扣的情境活動。

在地理信息獲取階段，學習者通過讀圖獲取廣西石灰巖土、表層土壤有機質的分布特征。在地理過程解析階段，教師可以沿著第一階段的情境活動繼續深入，要求學生解析各種土壤現象的分布成因，理解空間格局影響地理過程，從而形成地理現象差異的思維路徑。在地理決策表達階段，教師通過情境活動引導學生思考土壤現象與人類活動之間的關系，以廣西耕地分布與土壤有機質分布之間的矛盾及其應對措施為載體，形成土壤過程影響地理格局的思維閉環。最后，依據問題式教學模式，筆者設置思維凝練及遷移驗證環節，通過解決問題思維方法的提煉和情境遷移，強化地理思維，落實核心素養目標。“土壤的形成與養護”情境活動設計如圖1所示。

圖1 “土壤的形成與養護”情境活動設計

三、教學過程

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化的速度；不同成土母質是否影響土壤的理化性質；不同氣候條件是否影響生物的活躍程度；隨著時間增加，土壤的厚度和土層分化情況有什么變化。學生依據土壤形成過程視頻與總結文本，推測回答問題，獲得氣候、時間、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

材料一 廣西壯族自治區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（主要成分為石灰巖）、中部和南部以平原為主。

材料二 廣西壯族自治區主要土壤類型分布圖（圖略）。

情境活動1：指出廣西石灰巖土集中分布的區域，并簡述原因。

設計意圖：通過在土壤類型分布圖中獲取信息，學生能描述石灰巖土分布的主要區域是廣西北部、西部；再依據材料一將石灰巖分布與石灰巖土聯系起來，得出石灰巖分布區域主要形成石灰巖土，體現了地理空間格局對土壤過程的影響，也引出了成土母質作為成土因素影響成土作用的基礎原理。

材料三 我國不同顏色土壤的主要成分及環境條件，如表1所示。

表1 我國不同顏色土壤的主要成分及環境條件

情境活動2：從氣候角度，分析廣西形成大規模紅壤和赤紅壤的原因。

設計意圖：課程標準并不要求學生準確把握“脫硅富鋁鐵化”等成土過程，只需要說明成土因素對土壤現象的影響，故筆者設計表1，將幾種具有區域環境特點的土壤類型及其主導成分和環境因素歸納起來。學生通過從表格中提取紅色土壤形成的主導環境條件，匹配廣西的氣候特點，可以進一步體會氣候的分布格局對土壤形成過程的影響。

材料四 廣西壯族自治區表層土壤有機質含量空間分布圖（圖略）。

情境活動3：依據材料四，歸納廣西表層土壤有機質含量的空間分布特征。

情境活動4：依據材料一、四，推測廣西北部、中南部土壤有機質存在差異的自然原因。

設計意圖：活動3考查學生獲取和歸納地理信息的基礎能力。活動4考查學生獲取地理信息的敏銳度以及將空間格局特點與自然過程耦合的思維能力。從材料一中學生可以獲取到廣西的地貌分布，進而推斷出廣西北部、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質的因素聯系起來，得出土壤有機質空間格局的成因。

材料五 廣西喀斯特地區及赤紅壤地區土壤有機質含量對比，如表2所示。

表2 廣西喀斯特地區及赤紅壤地區土壤有機質含量對比

情境活動5：依據材料，推測耕地和非耕地土壤有機質含量的差異，試解釋其原因。

設計意圖：通過從圖中讀取信息，學生能夠快速明確耕地與非耕地土壤有機質含量存在較大差異，耕地土壤有機質含量低于非耕地的信息。學生結合在學校農耕基地進行勞動實踐的生活體驗可以得知，頻繁種植作物易導致土壤有機質流失，進而得出人類耕作影響土壤有機質含量的結論。

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

圖3 土壤有機質積累分析框架

材料六 土壤有機質是土壤固相部分的重要組成成分，是植物營養的主要來源之一。

材料七 廣西壯族自治區耕地資源分布圖（圖略）。

情境活動6：從土壤角度分析廣西中部、南部發展種植業存在的問題。

情境活動7：針對材料呈現的土壤問題，廣西需要采取哪些農耕管理措施？

設計意圖：由圖中獲取的信息，學生不難發現廣西中部、南部地區是耕地集中分布地帶，而這個區域土壤有機質含量較低，導致種植業發展存在桎梏。通過此前對土壤現象的分析過程，學生能夠“對癥下藥”，提出廣西解決土壤問題的方向應當是增加土壤有機質。在教師引導下，學生可以提出種植綠肥作物、適當休耕等增加土壤有機質積累的具體農耕管理措施。而這些措施都是建立在學生深刻理解人為活動影響土壤過程的基礎上的。學生能夠提出廣西中、南部解決土壤問題的決策，說明學生頭腦中已經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、相互作用的結論。

圖4 基于格局與過程耦合思想的板書設計

4.遷移應用

本環節充分應用人教版必修《地理1》中的典型案例“我國黃淮海平原鹽堿地的綜合治理”，學生完成三個活動任務：說明鹽堿化發生地區的氣候特點和地形特征；歸納鹽堿化發生的過程機制；根據鹽堿化過程，說明教科書中圖5.21的措施如何實現有效治理。完成這三個問題時，學生通過華北平原氣候和地形條件導致鹽堿化過程發生、鹽堿化過程影響農業發展和人類通過調節水鹽運動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、實踐反思

1.創設情境增進地理格局感知

格局與過程耦合的思想要求學習者通過格局變化情境的輸入，模擬分析具體時空的地理過程。土壤的形成因素中氣候、地形、成土母質等因素都受到時空組合的控制和影響，從而影響土壤的特征。綜上所述，筆者在設計教學情境材料時給出了黑色土、紅色土和黃色土的主要成分和主導環境條件，增進學生關于氣候、成土母質、土壤現象等地理事象的空間格局感知。基于格局感知，學生在課堂上能夠更迅速地實現地理格局與地理過程的耦合，提升區域綜合的能力。

2.決策活動促進地理過程內化

依據地理原理模擬分析地理過程對空間格局的影響是格局與過程耦合思想的另一個重點。決策問題也是需要高階思維的問題類型，要求學習者調用已有的地理知識、經驗和情境信息，選擇合理的解決方案。文章的活動7要求學生針對已有土壤有機質不足的問題，提出解決方案，旨在以問題驅動學生將地理過程對空間格局的影響內化到解決問題的過程當中。學生在該情境活動中能夠提出多條具體的農業管理措施以提升土壤有機質，可見情境活動的設置實現了教學預期。

五、小結

格局與過程耦合思想是地理學科研究的重要支撐，也是地理高考中常見的考查方向。經過本節教學設計的實踐探索可知，作為一種學科視角，格局與過程耦合思想能夠為教師設計情境材料、設計情境活動及評價學生思維進展等環節提供指引，促成地理學科核心素養的生成。然而，地理學科思維的培養需要以問題解決過程為載體，此過程需要以學生的學科知識和先前經驗為基礎。如何在情境活動中更充分地達成基礎知識的傳授和學科思維方法的滲透，是筆者將繼續探索的方向。