指向综合思维的高中地理概念教学情境化设计——以“土壤养分”为例

陈 斓 陈诗吉 姚培泰

（1.福建省厦门第一中学，福建 厦门 361026；2.厦门市教育科学研究院，福建 厦门 361026）

就地理学科而言，概念教学是发展学科核心素养的基石。在遵循地理概念教学路径的基础上，结合学情基础与认知规律，确立地理概念教学的课型路径，［1］才能使地理概念变得真切可感、丰实可用，并在体验概念建构的过程中获得学科思维的滋养。但教学实践发现，学生在地理概念的形成过程中由于缺乏概念形成过程的体验，造成在理解概念本质时面临各种认知难点，难以建立概念内涵与现实应用的学理联系，从而阻碍综合思维的发展。为此，需要在地理概念教学中引入情境化设计的思路，创设源于现实世界的教学情境，引导学生在问题探究中理解地理事象的概念内涵，并立足其本质特征，逐步建构地理事象的影响因素，形成概念内涵与现实应用的学理联系，以基于现象的地理问题解决过程促成综合思维的形成与进阶。“土壤养分”为高三一轮复习课程，在此前高一高二教学中并未涉及展开阐述过，因此本节课重难点是对土壤养分概念的理解，并说明其影响因素。本文以“土壤养分”为例，探讨地理概念教学的情境化设计。

一、概念呈现，解读关键特征

地理概念是对地理事物和现象本质属性的抽象与概括，是地理知识系统构成的最基本要素。［2］地理概念是学生辨识地理事象的重要抓手，理应作为情境化设计与学生认知的天然起点。在概念呈现中，深入解读地理概念表述中的关键特征，并根据情境提供的丰富表象洞察其本质属性。

（一）创设情境，提供丰富的概念表象

由于现在大部分学生对身边的事物感知不深、缺乏生活阅历，在教学中教师应尽可能将抽象概念形象化和具体化，帮助学生对地理概念的理解。在引出概念时，可创设一定的教学情境作为学习载体，利用学生已有的生活经验和生活实例，创设认知冲突，引发学生的感性认识和学习动机。

在“土壤养分”的教学中，以南澳大利亚洲农业的耕作方式为例，通过导入问题“为什么当地农场的土地要进行小麦和牧草的轮作”“轮作改变了什么要素”等，使学生形成追寻答案的思维倾向，并联系已有植物生长的相关知识，唤醒前概念。

（二）呈现概念，挖掘概念的本质特征

在学生有了表象认知的基础上，教师进而提供专业的概念表述，引导学生逐句逐词解读，深入提取概念中的关键词，挖掘地理事象的本质属性。如教师提供相关概念：土壤养分是由土壤提供的植物生长所必须的营养元素，指能直接或经转化后被植物根系吸收的矿质营养成分（氮、磷、钾、钙等）。通过提取关键词“根系吸收”“矿质营养成分”等，引导学生理解能被植物根系直接吸收的是土壤中的无机养分（矿物质）。再配以问题“土壤中是不是只有矿物质”“是不是所有矿物质都是养分”，引起学生思考土壤的结构组成，并结合南澳大利亚洲农场的小麦和牧草轮作制案例，通过轮作和单作的对比，使学生明白不同植物对土壤养分的需求是不同的，轮作有利于均衡利用土壤中各种营养元素。基于以上对概念的深入解读，引导学生理解矿物质中能够被植物根系吸收（对植物有用的）的是土壤中的无机养分。

二、概念图示，体验建构过程

基于初步的概念认知，根据地理事象的本质特点，引导学生分析地理事象的成因、过程等，构建相关概念的体系框架。在此过程中，应用情境可促使学生主动探究解决相关问题，形成基于现象的地理问题解决思路，助推其综合思维的形成。

（一）设置问题，探究事象的影响因素

地理事象的形成往往是多要素相互联系作用的结果，在教学过程中要将较零散的知识要素串联成具有地理逻辑思维、能反映地理复杂因果关系的认知图式。形成概念是一个认知结构同化与顺应的过程，在教学中依托情境设置问题，可使学生在充分理解情境的基础上，通过一系列的思维加工，对概念展开层层剖析，建立科学的概念认知。

在“土壤养分”的教学中，以南澳大利亚洲农业的耕作方式为例，通过以下问题的引领，引导学生在对实例的归纳及辨析中探究土壤养分的影响因素。

问题①：“既然轮作大大提高了当地农业的产量，取得了良好效益，为什么当地农民还要对土地实行休耕呢？”“休耕会减少土壤养分的消耗，那会增加养分吗？土壤养分是怎么来的？”——通过连作和休耕的对比（地表覆盖的差异），引导学生从休耕的角度思考土壤的自然形成过程，得出土壤的发育起始于岩石的风化作用，岩石的风化产物是土壤发育的物质基础，即成土母质，它决定了土壤矿物质（无机养分）的成分和养分状况，影响土壤的质地。

问题②：“土壤的矿物质除了来自于本地岩石的风化产物，是否可以来自外地的岩石风化产物？外地岩石风化产物如何过来？”——承接前面的问题，学生通过举例黄土高原上黄土层的来源及形成，得出外力（风、流水等）的搬运堆积也会增加土壤养分。

问题③：“外力的搬运堆积会增加土壤养分，外力是否也会搬运带走当地土壤中的养分？”——结合黄土高原上的水土流失，引导学生得出外力同时也存在着侵蚀搬运，会带走减少土壤养分。

问题④：“南澳大利亚洲降水较丰富，当地土壤为砖红壤，呈红色，为什么？”——通过补充砖红壤呈红色是由于土壤中不易溶解的铁、铝化物富集等相关知识，引导学生分析出丰富的降水形成地表径流，地表径流在下渗的过程中会溶解土壤中的可溶性物质，即淋溶作用会导致土壤养分的流失。

通过以上问题的分析，总结得出在休耕期间土壤既会接受风化作用、外力搬运堆积作用来补充养分，但同时也存在着被侵蚀和淋溶作用使土壤养分减少，因此单纯依靠自然作用来增加土壤养分是相对缓慢的过程。

问题⑤：“当地农民在土地休耕期间会在残茬地上放牧绵羊。在残茬地上放牧绵羊有什么作用？会增加土壤养分吗？如何增加？”——引导学生分析归纳出牧草残茬和羊粪等生物残体为土壤提供了有机质，而有机质在微生物的分解下可以转化为矿物质（无机养分）。

问题⑥：“在自然环境中，如果没有人类活动的干预，有机质主要来源于什么？”——枯枝落叶等生物残体。因此，从这里可以引导学生得出生物残体为土壤提供有机质，有机质在微生物作用下转化为矿物质（无机养分），植物根系吸收矿物质储存在生物体内，并随生物残体的分解释放到土壤表层，形成生物循环。

问题⑦：“如果土壤缺少某种养分，还有什么简单易行的方式来补充？”“当地土壤含磷较少，所以农民多施磷肥。”——通过情境引导学生可直接得出人工施肥。

依托情境，通过问题①～⑦的思维过程，引导学生在自主探究的过程中推理得出土壤养分的影响因素，不仅达成知识层面的学习目标，同时促进学生地理逻辑思维的提升。

（二）图示过程，建构概念的知识框架

形象化的图示策略主要是指教师运用图表的形式形象地呈现地理概念的一种教学策略，一幅图表有时可以把一个抽象、复杂的概念表现得简明易懂，所以它在地理概念教学中的应用也十分广泛。［3］把地理概念直观地用示意图展现，进行可视化表达，结合思维导图建构地理概念体系框架，这有助于学生全面理解概念。

基于前面教学情境的创设与探究，总结得出土壤养分的影响因素，整个教学过程始终围绕情境问题的剖析将推导出的相关结论逐个在示意图中体现（见图1），实现图文转化。通过教学情境化设计为学生提供了地理概念构建的真实体验，由学生自主探究形成概念：①土壤养分包含了有机质和无机养分两部分，能够被植物根系直接吸收的是无机养分，但有机质可以通过微生物分解源源不断地补充土壤中的无机盐，因此可见有机质在土壤养分中的重要作用。虽然有机质在土壤结构中占比不高，却是衡量土壤养分的重要指标之一；②从“收入”和“支出”角度对影响因素进行分类：土壤养分的收入可来自于生物残体的分解、岩石的风化作用、外力搬运堆积作用和人工施肥等，养分的支出则可通过植物根系吸收、外力侵蚀作用和淋溶作用等；③养分在土壤和生物之间形成生物循环。

图1 土壤养分及其影响因素

三、概念应用，建立学理认知

只有将地理概念应用于实践，才能真正将知识内化巩固，促进综合思维的提升。地理学具有区域性的特点，认知地理事象需要依托具体区域中的典型现象。因此，教师要精选典型情境，引导学生注重在不同的时空尺度下，将概念认知运用于实际问题的分析与解决，进一步提升对概念的学理认知。

在“土壤养分”的教学中，精选了“美国大平原肥沃的黑土”和“亚马孙热带雨林贫瘠的土壤”两个典型情境。基于“美国大平原肥沃的黑土”（例1）和“亚马孙热带雨林贫瘠的土壤”（例2）两个情境的对比分析，通过正逆思维的概念应用来强化学理认知和综合思维培养的成效，使学生认识到地理事象的形成往往是多要素综合作用的结果，区域的差异性也使分析结果不尽相同。

［例1］黑土是大量枯枝落叶或草本植物难以腐化、分解，历经长时间形成的肥沃土壤。下图示意某黑土优质区（见图2）。说明该地区气候条件对黑土形成的影响。

图2 某黑土优质区

［例2］亚马孙平原位于南美洲赤道附近，分布着世界上面积最大的热带雨林，被称为“长着森林的绿色沙漠”。分析其热带雨林土壤贫瘠的原因。

先通过例1“美国大平原肥沃的黑土”情境说明该地区气候条件对黑土形成的影响，运用土壤养分的概念建构学生可自主推理出以下思维导图（见图3）得出黑土肥沃的原因。通过此情境正向强化了学生的概念建构与应用。

图3 气候对黑土形成的影响

而例2“亚马孙热带雨林贫瘠的土壤”是逆向思维的变式，意图在于引导学生把握地理事象的本质，运用概念在不同的问题情境中去分析实际问题，并可检测学生是否真正掌握相关概念。热带雨林地区的气候特征和美国黑土所在区域差异明显，学生通过自主探究、合作交流等方式分析得出：热带雨林地区由于全年高温多雨，生物生长迅速，有机质分解和养分再循环旺盛使得土壤自身很少积累和补充养分，加上长期多雨的淋溶作用导致养分流失，所以土壤贫瘠，而养分则几乎全部储存在植物体内。

在高中地理概念教学中应发掘能够支持概念学习的真实情境，为学生提供地理概念构建的真实体验。通过深入解读概念，引领学生在现实问题的探究过程中，体验概念的提炼历程，在图示中理解概念，在构建中精致概念，在辨析中巩固概念，在迁移中应用概念，有效地加深学生对地理知识更深层次的认知，助推综合思维素养的形成与进阶，从而优化学生的思维品质，激发其创新意识。