地理核心素养视阈下的问题式教学实践研究

欧善国，何善波，谢维斯

《普通高中地理课程标准（2017 年版）》提出了要重视问题式教学的运用，旨在通过以学生为主体的教学理念、以真实情境创设的教学载体、以探究促进思维发展的教学方式培养学生人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力等四大地理核心素养。高中地理课程教学内容涉及了诸多气象知识，依托气象主题性课程教学资源，基于问题式教学开展相应的气象问题式教学研究非常有必要。本文从一名气象科学传播者角度，结合广州市气象科普教育基地的实践活动案例，探究气象问题式教学实践如何促进学生核心素养的培养，旨为气象科学传播者和地理学科教师提供新的思路。

1 开展气象问题式教学的意义

气象是一门多学科融合的科学，气象知识包含在普通高中地理课程内容之中，气象科学教育亦是中小学科技教育内容之一，其实践性的特征对中小学生的实践能力、创新能力具有促进作用，气象教育有利于发展学生的地理核心素养。

气象与学生的生活紧密相关，天气现象、物候现象奇幻多变，充满神秘感，这种“若即若离”的感觉容易激发学生探究兴趣，是实施教学的有利前提条件。气象科普资源丰富，截至2019 年底，我国共有300 余个全国气象科普教育基地，不少地区气象局也建立了地方气象科普基地、气象站开放给学生参观学习和开展实践活动，部分地区已经依托气象科普资源成功开发了实践课程，如广州市气象科普教育基地每年都举办全市性的广州市气象与科普生活知识实践活动，深受师生喜爱，大大地提升了学生的地理实践力。气象科普网站、微信号都有大量科普文章解释社会热点问题、分析重大天气过程变化，中央气象台等网站提供从地面到高空的各种天气数据图，可以充分利用这些资源，在地理课堂上由老师指导学生充当预报员角色分析天气形势做出天气预报、解释社会热点问题，加强学生综合思维培养。利用气候数据，学生可以了解当地气候特点、气候资源，分析特色农产品气象生长环境条件等，利于加深区域认知。雾霾、沙尘暴、台风、暴雨等气象灾害成因与发展规律，不仅是学校安全教育的重要内容，更是学生建立人地协调观的生动教材。

2 开展气象问题式教学的策略

问题式教学是以问题情境统领学习内容的一种教学方式，通过学生对问题发现与解决过程中的体验与感受来完成主动建构，其理论依据来源于建构主义，即人们如果想实现对所学知识的意义建构，最有效的方法是亲自到现实世界的具体环境去感受与体会。问题式教学创设了与学生生活紧密联系的真实教学情境，贴合学生的认知水平，有利于唤起学生解决问题的兴趣，激发学生思考的积极性，也有利于学生从认知水平出发，发现未知，逐渐深入探究，从而创造性地解决问题。因此，问题式教学成功与否的关键在于真实情境问题的创设。

天气现象、物候现象等真实感强，学生可以切身感受到，而且天气现象多种多样、各地气候有很大的差异，因此基于气象的真实性环境易创设，可挖掘的生活题材丰富。随着信息技术迅猛发展，气象无论在业务、科研方面都取得了丰硕的成果，这些成果大多数是基于社会热点和服务生产生活需求而取得，充满时代气息，通过处理可以转化为鲜活的气象问题式教学素材。课程标准提出所选情境要贴近学生知识水平、生活实际和社会现实，使学生理解情境，因此气象业务和科研成果在转化为问题式教学素材时需要先把“抽象业务问题”转化为“具象生活问题”，在此基础上设计“是什么、为什么、怎么做”的纵深递进式问题链，让问题落在学生的“最近发展区”，制造新认知对象和原有认知背景间的冲突，激发学生的探究兴趣。问题式教学的一般操作流程包括情境创设、问题设计、分析解决、展示评价等主要环节，气象问题式教学同样需要类似流程，只不过气象部门相对于老师、学生作为第三方，在流程的各环节都需要老师和学生的反馈，因此气象问题式教育流程如图1所示。

气象问题式教学的关键在于情境创设与问题设计环节，可遵循以下策略：

1）素养导向原则。依托气象主题教学资源的情境创设要纳入到高中地理课程目标及课程体系之下，将其作为对学校课程的重要补充内容，其目标是对学生地理核心素养的培养。问题情境的创设要依据课标条目，一是明确情境的主要教学内容，二是明确情境的具体培养目标，从而提升气象问题式教学的效用。

2）易于认知原则。情境创设与问题设计要符合高中生的认知水平，将繁难抽象的气象情境简化，可与学生所熟悉的生活情境相结合，知识内容应接近教材，但要高于教材，这样的情境才有利于激发学生的探究兴趣，这也是探究的前提条件。

3）凸出实践原则。气象是一门实践性很强的学科，对学生实践的要求与地理核心素养的培养方向一致。凸出实践原则，也有利于弥补当前中学地理实践活动开展薄弱的短板，有利于促进学生动手能力的提升，促进其创新思维的发展。实践活动的设计既可遵循高中地理课程标准的规范要求和内容特征，也可进行跨学科的融合设计。

3 气象问题式教学案例举隅

3.1 聚焦生活，树立和谐的人地协调观

3.1.1 情境创设

中国传统建筑有“天人合一”的建筑哲学，是我国劳动人民在几千年的生产生活实践中总结的因地制宜的人地协调观。气候是影响建筑的自然环境因素之一，如果要为即将购置房产的广州市民提供建议，试从广州地区气候的角度分析购置、装修房产的注意事项。

3.1.2 课标依据

选择性必修2 区域发展：2.2 结合实例，从地理环境整体性和区域关联的角度，比较不同区域发展的异同，说明因地制宜对于区域发展的重要意义。

图1 气象问题式情境教学流程

3.1.3 气象数据处理

主要任务：利用气象数据，绘制图表，科学地解释、论证问题。

1）前往广州市气象部门获取广州市的气象资料，包括降水、气温、盛行风向等资料。

2）运用计算机制图软件（如WPS 表格软件）对获取的气象资料进行制图表达，得到广州地区盛行风玫瑰图（图2）和广州地区常年逐月气温曲线和降水量图（图3）。

图2 广州地区盛行风玫瑰图

3）解读气象数据，分析问题，得出结论。

3.1.4 问题设计

1）广州地区属何种气候类型？

2）广州居民一般喜欢购买哪个朝向的房子？为什么？

3）广州居民一般选择什么季节进行室内装修？

4）一般来说，空气湿度小有利于室内装修，为什么不选择12 月、1 月装修？

3.1.5 分析与解决

1）广州地区的气候炎热，冬无严寒，降水充沛，属海洋性亚热带季风气候。

2）广州居民喜好购买南北向利于室内空气流动的房子，以南向的房子最佳，因为广州地区的主导风向为南北风，南北向房子利于通风。此外，朝南的房子冬天受太阳照射较温暖，夏天不受太阳照射较凉爽，比较节省空调电费。

3）广州居民比较喜欢安排在国庆后这段时间进行室内装修，进入秋天后，气温降低，湿度降低，建筑材料易干结，有利于工人施工，也有利于提升工程质量。

4）12 月、1 月是冬季，也是春节前期，气温相对比较冷，施工进度会比较慢，且装修一般需要2—3 个月，1 月接近春节，装修工会提前回家，工时会容易延误。

图3 广州地区常年逐月气温曲线和降水量图

3.1.6 设计意图

1）建筑文化是中国优秀传统文化的组成部分，以建筑文化为切入点，以买房装修的生活化情境为探究载体，从高中学生的认知水平出发，运用广州地区的气象资料，探究气象背景下的人地协调问题，树立和谐的人地协调观。

2）注重地理学科“发现问题——论证问题——解决问题”的思维过程训练，有利于提升学生的创新思维能力。

3）注重地理实践能力的训练，对获取的地理信息进行计算机处理，提炼出可利用的有效信息，有利于提升地理实践力。

3.2 剖析现象，发展区域认知和综合思维

3.2.1 情境创设

广东、福建是相邻的两个省份，在夏秋季节常常会出现一个省酷热难当、另一个省狂风暴雨气温凉爽的“冰火两重天”现象，这种现象好比两个省分别处于“空调室内机”区域和“空调室外机”区域。

3.2.2 课标依据

选择性必修1 自然地理基础：1.4 运用示意图，分析锋、低压（气旋）、高压（反气旋）等天气系统，并运用简易天气图，解释常见天气现象的成因。

3.2.3 气象数据统计

通过网络查找2018 年9 月16 日台风“山竹”预报图，并查找广东省广州市、江门市、湛江市与福建省福州市、宁德市、泉州市等城市16 日、17日的天气数据，并绘制表格做记录。

3.2.4 问题设计

1）9 月16 日、17 日广东、福建两省的“冰火两重天”天气现象是如何形成的？

2）“冰火两重天”天气现象会在西北内陆出现吗？请分析原因。

3）当广东地区“空调室内机”区域在狂风暴雨时会出现短暂的风平浪静，此时可以到海边尽情地玩吗？

3.2.5 分析与解决

1）“冰火两重天”天气现象是由台风（热带气旋）造成的。台风（热带气旋）是一种强大而深厚的热带低压天气系统，其发展强烈的时候，强烈的上升气流造成大范围的强降水，所以广东地区气温相对较低，有凉爽感觉，而福建地区处于热带气旋外围的高压区，下沉气流容易造成晴空高温天气，所以有室外机“热桑拿”感觉。

2）这种天气现象不会再西北内陆出现，因为热带气旋是发生在热带或副热带洋面上的低压涡旋，它的生成和发展需要海温、大气环流和大气层三方面的因素结合。

3）不可以，因为此时有可能处于台风眼，风眼是位于热带气旋旋转中心的相对平静区域，台风眼过后会再次大风强降水天气，存在安全风险。

3.2.6 设计意图

1）台风天气多发于我国东南地区的夏秋时节，通过对台风天气的发生区域、造成的影响的探究来提升学生的区域认知和综合思维，形成全面、动态、联系地分析问题的思维。

2）台风灾害教育是中学重要的防灾减灾教学内容，我国东南沿海地区的居民需掌握正确阅读天气预报的方法，形成防灾减灾的意识与能力。

3.3 运用信息化技术，提升地理实践力

3.3.1 情境创设

在广州东湖公园放飞温度遥感探测无人机，获取遥感探测数据，进行地理环境分析。

3.3.2 课标依据

1）地理1：1.6 运用示意图等，说明大气受热过程与热力环流原理,并解释相关现象。

2）选修9 地理野外实习：9.2 运用地理工具在野外进行定向、定位并获取野外地理信息。

3.3.3 气象实践

主要任务：提前对广州东湖公园进行实地勘测，选好无人机放飞地点，做好工作预案；选择晴好天气进行无人机气象数据采集，并完成数据处理。

1）实验场地周边安全范围设置。

2）无人机起飞前静态检查。

3）无人机地面通电，检查通信链路连接，数据接收、飞机控制是否正常。

4）无人机起飞，高度200 米，机头正北，按规划航线匀速巡航，每间隔5 秒拍摄红外相片一张。

5）同步在地面设置草面、土地、水面、水泥地面、沥青地面等不同下垫面的实测点，由观测员进行地温实测并记录数据。

6）无人机完成航线，回到起飞点，降落回收，断电。

7）下载航拍照片，进行人工拼接并反演温度，得到广州东湖公园无人机温度遥感探测图（图4）。

8）分析实验数据。

3.3.4 问题设计

1）湖面、湖边马路、植物带哪个温度最低，哪个最高？

2）不同下垫面出现温差的原因是什么？

3）已学过的哪个天气现象也是同一原因造成的？

4）利用图4 观测结果分析热岛效应的成因。

5）如何缓解热岛效应现象？

3.3.5 分析与解决

1）湖面温度最低，湖边马路温度最高。

2）出现温差原因是各下垫面的比热容值不同，比热容是热力学中常用的一个物理量，表示物体吸热或散热能力，指单位质量的某种物质升高或下降单位温度所吸收或放出的热量。比热容越大，物体的吸热或散热能力越强。相较于马路和植物，水的比热容最大，所以温度较低，而相较于水和植物，马路路面的比热容最小，所以温度最高。

图4 广州东湖公园无人机温度遥感探测图

3）海陆风现象也是因为海水与陆地的比热容导致海洋-陆地间的气温差而造成的。

4）由于城市建筑群密集、柏油路和水泥路面比郊区的土壤、植被具有更大的吸热率和更小的比热容，根据图4 探测结果，使得城市地区升温较快，并向四周和大气中大量辐射，造成了同一时间城区气温普遍高于周围的郊区气温，高温的城区处于低温的郊区包围之中，如同汪洋大海中的岛屿，人们把这种现象称之为城市热岛效应。

5）利用水的比热容大的特性，城市要多建人工湖，植树，种草等增大水的面积；将部分高耗能产业迁往郊区，控制机动车辆的出行，减少二氧化碳等温室气体的排放；改善居民能源消费结构，减少化石能源的使用和加大对太阳能等清洁能源的使用。

3.3.6 设计意图

动手实践是气象问题式教学的一个重要特征，学生运用无人机等先进的技术手段获取地理信息进行问题探究，形成深度学习过程，有利于提升地理实践力和创新思维。

4 总结与展望

创建问题情境实施气象问题式教学，能够大大地丰富高中地理课程资源，革新高中地理课堂教学方式，促进学生通过探究形成深度学习，提升学生的动手能力，从而形成创新思维，实现地理课程的育人价值。

气象科普基地等气象课程资源提供者过去更多地是进入校园送活动、送课，如今更多的机会将是迎接师生的研学。随着研学旅行深入推进，气象科普基地发展成为研学基地势在必行。基于学校发展学生核心素养的需要，抓紧开发科普基地研学资源，让学生通过研学活动开展气象情境下的问题探究、实践活动，是摆在气象科学传播工作者面前的一项紧迫任务。而作为地理老师，要充分认识“课程资源绝不仅限于教材，也绝不仅限于学校内部”，积极思考如何善用气象科普基地的资源，依据地理新课程改革的方向和理念，探索培育学生学科核心素养的有效途径。