培养科学论证能力的地理概念进阶教学

李洪霞

摘 要：教學中将学习进阶理论与科学论证进行整合，有助于概念生成和思维训练。文章基于已有研究构建了地理概念进阶路径和科学论证进阶框架，并以“大气的受热过程”概念教学为例，将二者进行有机整合，旨在为科学论证融入概念教学提供理论依据和实践案例。

关键词：学习进阶;概念教学;科学论证;有机整合

在地理教学中如何让学生科学、准确、系统地掌握地理概念是概念教学中的重要环节[1]。基于学习进阶理论的概念教学注重由简单到复杂、由浅入深的逐步生成概念过程，有利于训练学生分析、归纳和综合的能力。科学论证是一种重要的科学思维方式，如何将科学论证有机融入概念教学是地理教学实践中迫切需要研究和解决的问题。本文以“大气的受热过程”的概念教学为例，培养学生的科学论证能力，旨在为科学论证融入概念教学提供理论依据和实践案例。

一、基于学习进阶理论构建概念进阶路径

1.学习进阶理论

学习进阶是学生在各学段学习同一主题概念时所遵循的连贯的、典型的学习路径的描述，一般呈现为围绕核心概念展开的一系列由简单到复杂、相互关联的概念序列[2]。学习进阶的组成要素包括进阶起点（开始理解某个概念之前掌握的知识的描述）、进阶目标（最终期望获得的知识或技能）、进阶维度（联系更多的概念及相关主题，从不同方面达成对整个知识的掌握）、进阶水平（对知识形成的过程所要经历的适当的、前进的理解步骤）。可见，学习进阶理论能根据学生情况、学习内容，以及学习目标来反映需要学习的概念和要达到的思维水平。

2.概念进阶路径构建

要提高概念教学的针对性，就应该在概念教学过程中对学生概念理解水平进行精准诊断，并依据诊断结果及时调整课堂教学内容。而概念进阶有助于对概念理解水平进行精准诊断，从而提高地理概念教学的有效性。

笔者在学习郭玉英教授提出的基于认知复杂度的学习进阶理论框架后[3]，构建了高中地理概念学习进阶路径（图1）。

二、基于地理学科学论证的概念进阶架构

1.地理学科学论证的进阶框架构建

学生面对未知的地理学问题，基于事实和推理提出自己的观点后，在已有的知识储备基础上，基于证据进行科学的、实质性的推理，是解决地理学问题的必备素养，再利用反驳、论证等方式向他人主张自己观点的合理性和科学性，是其科学思维水平的重要体现。

科学论证结构包括观点、推理、事实证据、理论依据和反驳。笔者根据高中地理的学习特点，结合地理概念进阶框架，构建了地理学科学论证的进阶框架（图2）。

2.概念构建与科学论证的整合

基于学习进阶理论和整合发展理念，以地理学概念构建进阶路径和科学论证进阶框架为基础，对概念构建与科学论证进行有效整合。教学实践中以地理学概念构建进阶路径为主线，在概念构建的关键点上引导学生提出恰当的观点，并组织学生依据科学论证进阶框架开展论证活动，促进学生概念构建与科学论证能力的协同发展，有利于学生逻辑推理能力和批判性思维的培养。

三、实施概念进阶教学，提升学生科学论证能力

1.构建“大气的受热过程”概念进阶路径

“大气的受热过程”为人教版高中地理必修1第2章第1节第1个概念，有承上启下的作用。大气的受热过程是一个复杂的能量传递过程，而教材呈现的资源很少，且缺乏与实际生活相联系的具体情境，以至于机械地“教教材”很难有真正意义上的概念构建，不利于核心素养的培养。因此，笔者基于学习进阶理论，注重概念的生成，对教材内容进行重新整合，从实际生活中具体的事实和经验出发，构建了“大气的受热过程”概念进阶路径（图3），学生对这样的教学设计更感兴趣也更容易理解，同时，将“用教材教”落到实处，也有利于概念的构建理念和地理学核心素养的落实。

2.基于概念进阶教学，提升学生科学论证能力

（1）事实经验与映射。教学时，首先组织学生交流生活中的事实经验：白天较暖和，夜晚较凉爽;夏季较暖和，冬季较寒冷;太阳光照强的地方较暖和，太阳光照弱的地方较凉爽……然后教师展示本地区一天内的气温变化资料，引导学生绘制气温日变化曲线图，并说出某地气温的日变化规律。最后归纳总结出气温日变化与太阳辐射之间的关系：太阳辐射强时一般气温较高，太阳辐射弱时一般气温低。

（2）关联。此时引导学生思考：生活中太阳辐射强时为什么一般气温较高？空气被加热的能量来自哪里？从而推出太阳辐射能是地球大气和地表最重要的能量来源。太阳是直接加热空气吗？近地面大气主要、直接的热源是太阳还是地面？通过教师给出的学习资源，包括辐射的概念和定律，太阳辐射、地面辐射、大气辐射的含义以及太阳辐射波长范围图，大气组成成分及各成分对太阳辐射、地面辐射的具体作用，设计层层递进的问题串，引导学生得出：由于太阳辐射为短波辐射，地面辐射为长波辐射，而近地面大气主要吸收长波辐射。教师引导学生大胆提出假设：地面是近地面大气主要而直接的热源。为培养学生的科学论证能力，教师要求学生依据地理学科学论证的进阶框架分组进行论证。

观点：地面是近地面大气主要且直接的热源。

事实依据：山体海拔越高，离太阳越近，但气温越低。

理论依据：太阳辐射为短波辐射，地面辐射为长波辐射，而近地面大气主要吸收长波辐射。

推理过程：为什么地面是近地面大气主要且直接的热源？学生依据学习资源，围绕以下问题串开展自主学习：①什么是辐射？辐射的重要规律是什么？描述太阳辐射、地面辐射、大气辐射的含义，并指出它们的波长长短有何不同，为什么？②太阳辐射通过哪些环节被削弱了？这些削弱作用是否具有选择性？参与作用的大气成分有哪些？这与地球表面白天温度不太高有关吗？③大气对太阳辐射最强的可见光有吸收作用吗？大气中的哪些成分对地面长波辐射强吸收？④大气辐射的大部分热量去哪了？对地面有什么意义？与地球表面夜间温度不太低有关吗？再组织学生小组合作探究，并构建“大气的受热过程”推理过程图解，如图4所示。学生通过自主学习和合作探究相结合，基于证据进行了科学的、实质性的推理，整个过程环环相扣，训练了学生的理性思维，利于培养学生的核心素养。

反驳：太阳辐射不是近地面大气主要且直接的热源，而且大气受热过程中地表先增温，近地面大气后增温。

（3）概念。教师引导学生总结归纳出“大气的受热过程”，并用规范的地理学语言进行阐述：太阳辐射能在传播过程中部分被大气吸收或反射，大部分到达地面，并被地面反射和吸收。地面吸收太阳辐射而升温，同时又以长波辐射的形式把热量传递给近地面大气。近地面大气吸收地面辐射后增温，大气逆辐射将热量返还给地面起到保温作用。

（4）整合。通过学习，学生对太阳辐射、地面辐射、大气逆辐射等重要概念之间的联系有了一定认识，再通过小组合作探究构建概念系（图5），进一步补充完善“大气的受热过程”这一概念，同时让学生思考：如果地面性质不同（如海洋、陆地等），冷热不均对大气有影响吗？从而引出即将学习的热力环流等概念。经过“整合”，可以清晰地看到具体概念在概念体系中的地位，理清概念构建的逻辑线索，明确构建概念的影响因素，根据学生课堂中的具体表现及时调整教学内容。因此，基于学习进阶的教学内容整合能为教师进行教学设计与教学实践提供理论依据，以理性认知作为教学实践的基础，可以较大程度提升课堂教学设计的科学化水平。

教学实践中，教师首先理清地理学概念或地理学规律的学习进阶路径，然后梳理出要研究的核心问题，再围绕核心问题提出论证观点，最后引导学生依据科学论证框架进行科学论证。论证中的反驳要素不仅能培养学生的科学思维品质，还能培养学生的质疑精神，帮助学生深入理解核心问题，构建核心概念。这样的深度学习有助于培养学生的科学论证能力、质疑创新等思维品质和关键能力。

参考文献：

[1] 陈实，张志平.地理概念教学的再认识[J].地理教育，2009（03）：63-64.

[2] 刘晟，刘恩山. 学习进阶：关注学生认知发展和生活经验[J]. 教育学报，2012，8（02）：81-87.

[3] 弭乐，郭玉英. 概念学习进阶与科学论证整合的教学设计研究[J]. 课程·教材·教法，2018，38（05）：90-98.