基于5E教學模式的高中生地理綜合思維提升實驗研究*

王 宇 王 剛 盧曉旭

（1.蘭陵縣第一中學,山東 臨沂 277700;2.華東師范大學 教師教育學院,上海 200062;3.蘭陵縣教育和體育局,山東 臨沂 277700）

綜合思維指學生全面、系統、動態地認識地理事物和現象的思維品質和能力，表現為學生通過全面、系統、動態的視角認識復雜的地理要素、時空尺度、地域空間時，形成綜合分析、解決現實問題的能力。在綜合思維理論研究方面，湯國榮進行了概念界定，[1]盧曉旭開發了通過質量檢驗的測量量表，[2]為開展綜合思維研究提供了測量工具。在綜合思維實踐研究方面，學者們提出了眾多培養綜合思維的建議，對提升高中生綜合思維水平的教學實踐具有示范及借鑒作用，但這些建議主要源自教師的教學經驗和課堂觀察，以定性研究為主，缺乏對綜合思維的測量和有效性驗證等實證研究。[3][4][5]5E教學模式包含吸引、探究、解釋、精致和評價五個環節，是目前國外STEM教育中廣泛采取的一種教學模式。本研究提出了“5E教學模式通過提升學生的綜合思維知識基礎與綜合思維元認知水平，以此影響學生的綜合思維水平”的設想，采用測量與教學實驗的研究方法，驗證了5E教學模式在提升學生綜合思維水平方面的有效性，總結了提升策略。

一、研究對象和研究思路

1.研究對象

本研究在山東省蘭陵縣第一中學（以下簡稱為“蘭陵一中”）開展。本研究選取2020級高三（6）班和高三（7）班兩個基本情況相似的班級作為研究對象。高三（6）班共有學生56人，高三（7）班共有學生58人。

2.測量工具

本研究選擇華東師范大學教師教育學院盧曉旭等開發并經過質量檢驗的綜合思維測量量表，該量表含測題32道，分3個大類、6個小類。[6]筆者于2022年9月30日對所選擇的兩個班級進行綜合思維水平前測。原作者報告信度為0.928，本研究經過大規模測試（受測對象為蘭陵一中3157名師生）得出信度為0.932，說明測量工具質量可靠且適用于本學校，兩個班級前測信度為0.925，后測信度為0.941。測量結果標準化為百分制分數。

3.研究思路和分析方法

本研究選擇綜合思維水平相近的兩個班級作為實驗班與對照班，通過前測水平了解到高中生綜合思維水平較弱的現狀。接著，結合教育理論與實際教學經驗，對高中生綜合思維水平較弱的原因進行分析，并依據5E教學模式實施標準以及5E教學模式中以問題為引導的地理學科核心素養培養機制理論，開發5E教學模式下高中生綜合思維的提升策略并開展實驗。[7][8]實驗過程中依據效果、學生反饋及專家咨詢進行調整。實驗結束后，對實驗、對照班進行綜合思維水平后測，運用SPSS軟件的獨立樣本T檢驗和配對樣本T檢驗方法進行均值比較，檢驗實驗效果。利用獨立樣本T檢驗進行實驗班與對照班的均值差異顯著性檢驗，利用配對樣本T檢驗進行同一班級內前后測均值差異顯著性檢驗。

二、理論基礎和策略制定

地理學視角下，地理學通過研究自然、人文要素探究人地關系、揭示地理事物與現象的時空分布與變化規律，在研究對象、研究內容上體現地理學的綜合性。[9]教育學視角下的實證研究證明地理綜合思維知識基礎和地理綜合思維元認知影響地理綜合思維水平。[10]

1.面向綜合思維的5E 教學選題方向

依據地理學的綜合性制定面向綜合思維的5E教學選題方向，選題要考慮要素綜合、時空綜合、地方綜合三個維度，符合從自然、人文要素綜合探究人地關系的方向，從時空視角揭示地理事物的變化規律，從區域內外綜合分析地理要素的相互作用，并適當結合現代信息技術（見表1）。

表1 面向綜合思維的5E教學選題方向

2.面向綜合思維的5E 教學策略

依據地理綜合思維知識基礎和地理綜合思維元認知影響地理綜合思維水平的實證研究結論，設計面向綜合思維培養的5E教學策略（見圖1）。

圖1 面向綜合思維的5E教學策略

面向綜合思維培養的5E教學需要符合實施標準，結合課程標準和新高考改革的要求。[11]在引入環節創設問題情境時，建議選擇真實情境，采用問題的表達形式。在探究環節應發揮學生的主體性，以小組合作的形式進行探究，在探究前應展示綜合思維的概念、維度，讓學生在探究環節中關注綜合思維，提升綜合思維元認知。在解釋環節通過思維導圖或繪圖的形式引導學生進行系統、綜合的表達，形成系統的綜合思維知識。在精致環節通過展示不同情境鞏固綜合思維知識，以“你剛才運用了綜合思維的哪個維度來解決這個問題？”等問題提升學生的綜合思維元認知。在評價環節采用多主體評價，學生進行自我反思或組內提問，教師設計課后習題進行檢測。

整體來看，所有環節不一定都要在課堂上進行，評價環節可穿插在前四個環節之中或在課后進行。各環節的側重點根據選題各不相同，如“紡織廠的搬家路”“3D技術復現地球歷史”側重探究環節，“中國的‘飯碗’端得穩嗎”“從西海固到閩寧鎮”側重解釋和精致環節。

三、實驗過程和結果分析

1.前測數據

利用高中生綜合思維量表對高三（6）、高三（7）班進行前測，發放量表卷114份，回收量表卷109份，有效答卷109份，有效率95.6%。學生綜合思維水平前測數據統計分析結果如下（見表2）。

表2 蘭陵一中高三實驗對照班學生綜合思維水平前測數據

前測數據顯示，高三（7）班的綜合思維水平相對較高。獨立樣本T檢驗顯示，高三（7）班前測成績顯著地高于高三（6）班。為增強實驗結果的說服性，選擇綜合思維水平較低的高三（6）班作為實驗班，綜合思維水平顯著高的高三（7）班作為對照班。在實驗班按照5E教學模式下綜合思維提升策略開展實驗，對照班保持正常教學。

2.實驗實施

實驗從2022年10月8日正式開始，以高三（6）班的6人小組（其中一組為9人）為活動單位進行面向綜合思維的5E教學實驗。為了保證符合5E教學模式實施標準，教師邀請專家參與項目開題報告會，課題組成員在課前對每個教學設計進行標準審核、修正，在課后收集學生關于綜合思維提升實驗的反饋。經過3個多月的實施，于2023年1月初結束實驗。

3.后測結果

2023年1月4日～6日，再次用高中生綜合思維量表對高三（6）班、高三（7）班學生進行綜合思維水平后測。后測發放量表109份，回收109份，其中有效答卷109份，有效率100%。

(1)班級間綜合思維水平差異發生顯著性變化

后測兩班級綜合思維水平數據的獨立樣本T檢驗顯示：實驗班的綜合思維水平從顯著低于對照班變為極其顯著高于對照班（見表3）。

表3 蘭陵一中高三實驗對照班學生綜合思維水平后測數據

(2)實驗班綜合思維水平提升幅度明顯高于對照班

后測數據顯示，實驗班的綜合思維水平已反超對照班。前測實驗班綜合思維水平為63.1分，低于對照班68.2分的水平，但實驗結束后，后測實驗班綜合思維水平已提升至80.2分，對照班自然提升至74.6分，實驗班的綜合思維水平明顯超過了對照班（見表4）。

表4 蘭陵一中高三實驗對照班學生綜合思維水平前后測數據

從實驗對照班前后測之間的對比來看，兩班綜合思維水平3個月以來均有不同幅度的提升，符合綜合思維在教育過程中自然提升的理論預期，5E教學模式對綜合思維提升的作用更加明顯。對照班的綜合思維自然增幅為9.38%，實驗班的綜合思維實驗后增幅為27.10%，實驗班的綜合思維水平顯示出大幅度的提升。選擇配對樣本T檢驗方法對實驗對照班前后測數據進行比較顯示，對照班的后測較前測提升6.4分，顯示出顯著性差異，而實驗班的后測較前測提升17.1分，提升極其顯著。

四、結論與建議

1.結論

實驗結果表明，本研究所設計的面向綜合思維的以小組為單位的歷時3個月的5E教學實驗，在提升學生綜合思維水平方面表現出顯著成效。

2.建議

第一，面向綜合思維培養的5E教學需要符合實施標準，結合課程標準和新高考改革的要求。[12]第二，5E教學的開展要依據選題、學情等靈活運用。第三，面向綜合思維的5E教學選題方向要考慮到要素綜合、時空綜合、地方綜合三個維度，根據選題適當結合現代信息技術，兼顧培養學生的其他地理學科核心素養。

本文以實證研究的方式開展教學實驗，證實了5E教學模式對于提升高中生綜合思維水平的有效性，提出了面向綜合思維的5E教學選題建議，制定了面向綜合思維的5E教學策略，為教師提升學生綜合思維的教學提供了證據支持和操作策略，有利于實現培養學生綜合思維的教育目標，為推動高中生綜合思維研究提供了實踐性的探索經驗。