体验式学习对学生风与等压线（面）空间素养培养的实效性

邓绍辉

（重庆市梁平中学, 重庆 405200）

体验式学习对学生风与等压线（面）空间素养培养的实效性

邓绍辉

（重庆市梁平中学, 重庆 405200）

以教学方式为自变量，控制其它变量，通过实验以定量的方法研究体验式学习对学生风与等压线（面）空间素养培养的实效性，确立风与等压线（面）空间能力要求与权重设置细目表，并根据细目表命制测试题。测试结果表明：实施体验式学习培养学生风与等压线（面）空间素养比常规教学更为有效。实施体验式学习，教师和学生都要做好充分准备，教师要精心设计好体验式学习方案，学生要熟悉教材相关学习内容和体验式学习方案；女学生地理空间素养水平较低，加强对女学生地理空间素养的培养势在必行。

风与等压线（面）；空间素养；体验式学习；常规教学；实验；实效性

首先回答何为地理空间素养及风与等压线（面）空间素养的构成，再谈如何培养。韩金荣和袁孝亭认为：“地理空间素养是学生在学习有关空间位置、空间分布、空间过程、空间格局、空间上的成因联系等内容的过程中，在掌握地理空间知识和形成地理空间技能的基础上，运用这些知识与技能解决有关地理空间问题的内在修养。”[1]王燕华和段玉山认为：“地理空间素养可以从地理空间对比、地理空间分析、地理空间推理、地理空间信息表达、地理空间想象等五个方面论述，其中地理空间信息表达是现代中学生需要加强的。”[2]

结合上述观点，笔者将地理空间素养理解为三个层次空间能力要求，即地理空间要素感知能力、地理空间问题分析能力、地理空间知识运用能力。这三个层次空间能力构成一个金字塔结构，塔底为地理空间要素感知能力，塔中为地理空间问题分析能力，塔顶为地理空间知识运用能力。风与等压线（面）空间素养构成见图1。

图1 风与等压线（面）空间素养构成

发展学生空间思维、提升地理空间素养的主要方法有：“以直观的三维结构呈现”[3]、“实现二维与三维图形转换，增强差异的直观性与表现力”[4]、“借助模型演示”[5]、“直观演示,使抽象的空间具体化”[6]、“观察模型、图像感知空间，建立多维空间概念”[7]。这些方法力图将抽象的地理事物形象化，形象的地理事物模型化，以增强直观性，充分体现了一个“做”字来培养空间思维能力。“强调‘做中学’的体验式学习，能够将学习者的潜能真正发挥出来，是提高学习效率的有效方式。”[8]与常规教学相比较，体验式学习培养学生风与等压线（面）空间素养的实效性如何呢？笔者进行了常规教学和体验式学习的教学对比，“以实证研究的视角”[9]，通过教育实验，定量研究体验式学习的实效性。

一、实验设计

1.实验变量的控制

为保证实验效果，有必要界定实验自变量，以减少实验误差。控制实验中影响教学效率的其它变量，减少其它变量对实验的影响。

(1)界定自变量

本实验，教学方式为影响学习效率的唯一自变量，为有效控制自变量，特对本文所指的常规教学和体验式学习界定如下：

常规教学。本文所指的常规教学培养风与等压线（面）的空间素养，采用人教版地理必修1教材，教师进行据图（热力环流图和风受力分析图）分析教学，并结合计算机多媒体演示热力环流和风向的偏转过程进行辅助教学。学生的学习围绕教师的课堂教学展开，学生积极思考并回答教师提出的问题，和教师一起分析、绘制热力环流图和风受力分析图。教师在课堂教学中注重风与等压线典型试题的分析推理，积极引导学生学会解决风与等压线相关问题的方法，引导学生学会分析解决风向、等压线、天气之间的综合问题。

体验式学习。依据美国高中主流理科教材《科学发现者》[10]中实验设计思路，书中实验设计重在学生的做，让学生在做中体验人类已经发现的地理规律和原理，让学生在做中验证和“发现”地理规律和原理，而不是在做中去重新总结出地理规律和原理。体验式学习培养学生风与等压线（面）空间素养的方法为：依据教师设计的体验式学习方案，学生直接演示热力环流和风向的偏转过程，学生在做中体验热力环流原理和风的受力分析，学生在做中解决风与等压线相关探究问题，学生在小组合作做的过程中讨论解决有关风向、等压线、天气之间的综合问题。

(2)控制其它变量

除教学方式之外，控制其它影响教学效率的因素为基本一致。教师、教材的因素，同一教师在同一时间授课，使用同样教材、教辅资料。同一学校的同一层次班级，以保证学习动机基本一致。考虑到高一入学分班后班级的发展差异，学生的基础学习水平选用最近一次学校正规考试成绩。采用同样试卷同一时间检测。将热力环流和风受力分析的教学时间调整为两课时，保证充足的学习时间。实施体验式学习的班级第一课时实施方案中第一步骤，第二课时实施方案中第二、三步骤。常规教学的班级第一课时学习热力环流，第二课时学习风受力分析和风与等压线知识的运用。

2.体验式学习的实施

体验式学习如何进行风与等压线（面）空间素养的培养呢？在学生做中将抽象的风与等压线（面）空间关系直观化、模型化进行学习，是笔者设计体验式学习方案培养学生风与等压线（面）空间素养的基本观点，体验式学习详细方案如表1所示。

表1 体验式学习方案

二、实验数据及其分析

1.获取实验数据

(1)风与等压线（面）空间能力要求在试题中的权重设置

为保证检测具有较高的内容效度，即检测内容或题目在多大程度上代表所要测知的对象的范围，即测验题目是否包括了我们想要测知的全部行为”[11]。命制试题之前，先确立风与等压线（面）空间能力要求及权重设置细目表，如表2所示。风与等压线（面）的地理空间要素感知能力、地理空间问题分析能力、地理空间知识运用能力在试题中所占权重依次为0.5、0.3、0.2。虽然直接考查地理空间要素感知能力的试题只占试题总数的2/12，并不表示其在检测试题中权重只占2/12。因为地理空间要素的感知能力是顺利完成占试题总数5/12的地理空间问题分析，和完成占试题总数5/12的地理空间知识运用的基础能力。地理空间问题分析能力也是完成占试题总数5/12的地理空间知识运用的基础能力。设置地理空间分析能力和地理空间知识运用能力各占试题总数的5/12，是为了更加全面的检测学生风与等压线（面）三个层次空间能力的把握情况。

表2 风与等压线（面）空间能力要求及权重设置细目表

(2)对实验班级和对比班级进行试题检测

2.实验数据及分析

(1)实验数据

表3中基础学习水平是学生最近的月考地理成绩（月考是学校对教师教学效果的阶段性评价的依据，可信度高）。本次地理月考范围为宇宙中的地球，地理空间素养考查所占权重较高，用月考地理考试成绩来代表学生的地理空间素养的基础学习水平比较合适。

表3 实验因素状况和实验数据[12]

(2))数据分析

班级优势度分析。如表4所示，以体验式学习班级的基础学习水平的算术平均数除以常规教学班级的基础学习水平的算术平均数，得出班级间基础学习水平的班级优势度，体现参照量之间的比较优势。同样道理算出参照量之间的目标实现度之间的比较优势度。如表4所示，高一（1）班的比较优势度在三个班级中由实验前的第三位上升为实验后的第一位，说明实施体验式学习的班级目标实现度优于常规教学的班级。

差异系数分析。为了解实验后各班级所有学生目标实现度的离散程度，使用了差异系数（标准差除以算术平均数），如表4中所示，实施体验式学习的高一（1）班的差异系数较小，说明实施体验式学习的班级学生目标实现度比较均匀，离散程度较小。

表4 实验数据统计[13]

实施体验式学习班级内部小组间目标实现度分析。实验小组之间目标实现度比较如表5所示，各组间的目标实现度相差较大，组间平均分最大值相差14.7分（为保证组间的学习竞争，分组时组间的基础学习水平基本一致）。是什么原因导致第2、5、6实验小组目标实现度较低呢？从学生试验后的小组总结中反映出有以下原因（摘录小组总结原文）：“在做实验时，未事先明确要求，故实验过程中总会花时间去看下一步该做什么，导致实验不能按时完成且实验结论不完全”；“实验器材未充分准备，在实验中造成了不必要的麻烦”；“实验前未通读课本上的相关知识，导致试验时没能准确全面的解决探究问题”；“组长不一定当学术权威，应该由教材知识掌握得比较好的同学担当，学习效率会更高些”等。

表5 高一(1)班各实验小组目标实现度比较

实施体验式学习班级内部男、女学生目标实现度分析。如表6所示，实施体验式学习的高一（1）班，女生目标实现度的及格率、优秀率、平均分均比男生低，这与女生的动手能力较弱、活动参与较少、以及地理空间思维能力的基础学习水平较低有密切的关系。

表6 高一（1）班男、女生目标实现度比较

3.实施体验式学习学生获得的内心体验

从实施体验式学习班级学生的书面总结中，笔者不仅找到了实施体验式学习班级风与等压线空间素养检测成绩优于常规教学班级的原因，而且还发现了实施体验式学习班级学生的多方面收获，如表7所示。

表7 体验式学习后学生的内心体验

三、结论和建议

1.体验式学习应成为地理教学的经常形式

“除了地理课，在基础教育课程中还有哪门课是讲宏观空间概念，关注空间格局、时空关系及其相关性的？”[14]所以培养学生的空间素养，地理学科责无旁贷。通过定量的实验教学研究发现，风与等压线（面）空间素养的培养，实施体验式学习比常规教学更为有效。在中学地理教学中教师要改变教学观念，尽可能的实施体验式学习，教师要精心设计好体验式学习方案，多让学生在做中学习。

2.实施体验式必须做好充分的准备

体验式学习对学生风与等压线（面）空间素养的培养，笔者在高一年级做了两次实验，第一次由于实验准备不够充分，要求学生用竹片代表等压线（面），但竹片不能较好地表示等压线（面）的弯曲，加之在体验式学习方案中没有设计探究问题，学生做实验时，目标不明确，所以实验效果不够理想，之后对实验方案进行了改进。第二次进行实验时恰遇下雨，不能在室外进行，只能在教室内进行。但学生充分运用了教室内的板凳、桌子、地面创造性的做了演示实验，比我给学生设计的实验方法还要巧妙，让我刮目相看，自叹不如。

3.要加强对女学生的体验式学习的重视

从实验得知女学生的地理空间素养水平较低，加强对女学生的地理空间素养的培养势在必行。在实施体验式学习过程中要对女学生格外关注，在实验小组人员的组建时，要尽量将男女学生混编在一组，尽可能的让女学生有更多动手做的机会。教师要在女学生动手做过程中给予更多的指导和鼓励，并对女学生实验后作业的批改加以格外关注。

[1] 韩金荣,袁孝亭.美国基础教育地理课程标准对空间素养的关注及其启示[J].外国教育研究,2009,(5):43.

[2][3] 王燕华,段玉山.加强学生地理空间素养的培养——地理信息技术在地理教学中的应用[J].地理教学,2012,(23):9-13.

[4] 段玉山,王燕华.运用“中学GIS教学平台”培养中学生地理空间比较分析能力的研究[J].地理教学,2012,(10):44.

[5] 刘德义.如何培养学生的空间思维能力[J].湖南教育综合版,2012,5.

[6] 王会林.在地理空间思维能力的培养中渗透素质教育[J].中学地理教学参考,2002,(5):44.

[7] 徐君.空间概念、空间推理与空间分析[J].地理教育,2009,(4):39.

[8] 邓绍辉.宇宙中地球体验式学习的尝试[J].地理教学,2012,(15):22.

[9] 卢晓旭.基于地理课程标准的课程评价实施方法[N/OL].超星视频,2013,5http://video.chaoxing.com/play--1774236693-126097.shtml.

[10] F.赫斯.科学发现者[M].杭州:浙江教育出版社,2008.

[11] 王德清.教育测量和评价学[M].重庆:西南师范大学出版社,2000,8.

[12][13] 卢晓旭.地理课堂教学目标呈现方式与教学效率的相关性[J],课程.教材.教法,2011,(1):100-105.

[14] 俞立中.对中学地理教育改革的几点思考[J].地理教学,2012,(5):4.

（责任编校：朱楠）