基于格局与过程耦合思想的教学设计*——以“土壤”为例

陆翠月

（中山市第一中学, 广东 中山 528405）

地理视角能为人们观察世界、解决地理问题提供参考框架，这也是地理学与其他学科的关键区别。[1]在深化教育改革的背景下，高中地理课程逐步指向“立德树人”的核心目标，旨在培养学生的地理学科核心素养，渗透地理视角与地理思维能力。格局与过程耦合作为一种分析、解决地理过程与空间格局关联问题的研究思路，有助于培养学生解决复杂情境中地理问题的思维品质。“格局”代表地理环境的空间异质性，“过程”则是自然和人文事象的时空演变历程，二者存在相互影响、相互作用的关系，因而在面对具体区域的地理问题时，需要将二者进行耦合。[2]在地理学研究中，格局与过程的耦合分为两个方面：在具体的时间和空间尺度内，通过格局变化情境的输入，可以模拟分析格局对过程的影响和作用；
在较长的时间尺度内，可以通过观测和系统模拟分析过程对格局的影响。[3]

《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）要求在完成必修《地理1》课程后，学生能够在一定程度上合理描述和解释特定区域的自然现象、说明一些自然现象之间的关系和变化过程，体现地理课程在培养综合思维、区域认知等学科核心素养中的作用。[4]在描述特定自然地理过程的现象分布和变化过程时，需要学生具备格局与过程耦合的学科思想。以土壤现象的形成过程为例，由于空间格局存在差异，土壤过程的控制因子（元素、水分、能量）变化，土壤演变过程会发生相应变化，而土壤现象过程与其他过程的相互作用也会驱动空间格局特征发生变化，体现自然地理过程与格局相互作用、相互制约的关系。因此，笔者尝试将格局与过程耦合思想嵌入教学设计中，以期达到培养学生地理学科思维的目标。

1.利于地理视角渗透的教学模式选取

作为自然地理过程之一，土壤现象及过程的教学可以在自然地理学的研究范式中寻找思想启迪。自然地理过程研究探索隐藏在表象背后的相互关系和规律，探寻决定环境过程运作的机理及其中蕴藏的结构，以定量观测来检验理论，并力图建立普适性理论。简言之，自然地理学家解决问题需要两个步骤：数据收集和理论建构。中学地理课程以培养具有地理学科素养的中学生为目标，需要培养学生用地理学的思维与价值观解决问题、完成决策的能力。问题式教学是以增强问题意识及提升发现、分析和解决问题能力为价值追求的教学模式，这种模式恰好符合科学研究建立或变革科学范式的过程，是培养学习者创造力的关键。[5]因此，笔者在教学设计中选用地理问题式教学模式，以地理问题整合学习内容，在问题解决过程中提升学生应用地理思维的敏锐度和熟练度。

2.基于格局与过程耦合思想的教学目标设计

本文教学设计对应课程标准中“1.9通过野外观察或运用土壤样本，说明土壤的主要形成因素”目标，包含了必修《地理1》中重要的地理过程——土壤过程。完成本节核心素养目标的关键在于学生能否掌握土壤过程的分析方法并针对具体问题应用迁移。因此，借鉴地理学科研究中的格局与过程耦合思路，笔者制定了以下指向学科核心素养的教学目标。

（1）运用给定图文材料，归纳区域地质、气候、人为活动等特征，全面地分析空间格局内土壤的成因差异。

（2）运用材料了解土壤退化问题，说明人类活动等因素对土壤现象格局的影响。

（3）提出改良、保护土壤的对策，树立珍惜、保护土壤环境的意识。

3.体现格局与过程耦合思想的情境活动设计

思维从情境中产生，还要回归到情境中去。[6]情境是由事实条件组合而成的、真实世界的模型，情境活动即具有情境背景的学科任务。[7]笔者使用的情境背景为学术情境，其核心问题“广西土壤现象空间格局的成因”属于非良构问题。在认知心理学领域，非良构问题的解决分为了四个基本阶段：问题表征、生成解决方案、执行或论证解决方案以及监控和评价解决方案。[8]结合地理学科教学的目标和内容，笔者将解决地理问题确定为三个阶段：地理信息获取、地理过程解析与地理决策表达，并且按照这三个阶段设计了体现格局与过程耦合思维能力要求的、环环相扣的情境活动。

在地理信息获取阶段，学习者通过读图获取广西石灰岩土、表层土壤有机质的分布特征。在地理过程解析阶段，教师可以沿着第一阶段的情境活动继续深入，要求学生解析各种土壤现象的分布成因，理解空间格局影响地理过程，从而形成地理现象差异的思维路径。在地理决策表达阶段，教师通过情境活动引导学生思考土壤现象与人类活动之间的关系，以广西耕地分布与土壤有机质分布之间的矛盾及其应对措施为载体，形成土壤过程影响地理格局的思维闭环。最后，依据问题式教学模式，笔者设置思维凝练及迁移验证环节，通过解决问题思维方法的提炼和情境迁移，强化地理思维，落实核心素养目标。“土壤的形成与养护”情境活动设计如图1所示。

图1 “土壤的形成与养护”情境活动设计

1.概念初建

教师播放视频“土壤是如何形成的”，用课件展示如图2所示的原始土壤形成过程示意图，提出问题：不同气候条件是否影响风化的速度；
不同成土母质是否影响土壤的理化性质；
不同气候条件是否影响生物的活跃程度；
随着时间增加，土壤的厚度和土层分化情况有什么变化。学生依据土壤形成过程视频与总结文本，推测回答问题，获得气候、时间、生物等因素影响土壤形成的初始概念框架。

图2 原始土壤形成过程示意图

2.情境呈现

材料一 广西壮族自治区处在云贵高原向东南沿海丘陵的过渡地带，地势自西北向东南降低，北部多喀斯特峰丛洼地（主要成分为石灰岩）、中部和南部以平原为主。

材料二 广西壮族自治区主要土壤类型分布图（图略）。

情境活动1：指出广西石灰岩土集中分布的区域，并简述原因。

设计意图：通过在土壤类型分布图中获取信息，学生能描述石灰岩土分布的主要区域是广西北部、西部；
再依据材料一将石灰岩分布与石灰岩土联系起来，得出石灰岩分布区域主要形成石灰岩土，体现了地理空间格局对土壤过程的影响，也引出了成土母质作为成土因素影响成土作用的基础原理。

材料三 我国不同颜色土壤的主要成分及环境条件，如表1所示。

表1 我国不同颜色土壤的主要成分及环境条件

情境活动2：从气候角度，分析广西形成大规模红壤和赤红壤的原因。

设计意图：课程标准并不要求学生准确把握“脱硅富铝铁化”等成土过程，只需要说明成土因素对土壤现象的影响，故笔者设计表1，将几种具有区域环境特点的土壤类型及其主导成分和环境因素归纳起来。学生通过从表格中提取红色土壤形成的主导环境条件，匹配广西的气候特点，可以进一步体会气候的分布格局对土壤形成过程的影响。

材料四 广西壮族自治区表层土壤有机质含量空间分布图（图略）。

情境活动3：依据材料四，归纳广西表层土壤有机质含量的空间分布特征。

情境活动4：依据材料一、四，推测广西北部、中南部土壤有机质存在差异的自然原因。

设计意图：活动3考查学生获取和归纳地理信息的基础能力。活动4考查学生获取地理信息的敏锐度以及将空间格局特点与自然过程耦合的思维能力。从材料一中学生可以获取到广西的地貌分布，进而推断出广西北部、南部气温与用地类型的空间格局差异，将这种格局差异与影响土壤有机质的因素联系起来，得出土壤有机质空间格局的成因。

材料五 广西喀斯特地区及赤红壤地区土壤有机质含量对比，如表2所示。

表2 广西喀斯特地区及赤红壤地区土壤有机质含量对比

情境活动5：依据材料，推测耕地和非耕地土壤有机质含量的差异，试解释其原因。

设计意图：通过从图中读取信息，学生能够快速明确耕地与非耕地土壤有机质含量存在较大差异，耕地土壤有机质含量低于非耕地的信息。学生结合在学校农耕基地进行劳动实践的生活体验可以得知，频繁种植作物易导致土壤有机质流失，进而得出人类耕作影响土壤有机质含量的结论。

随后，教师引导学生迁移应用物质收支平衡的原理，归纳如图3所示的土壤有机质问题思维路径。教师还可以应用问答法，与学生进行快速问答：东北平原广泛分布有机质含量高的黑土，为什么东北平原有机质积累如此丰富？学生从东北平原的气候因素出发，对有机质的来源与流失渠道进行分析，逐步熟练应用过程与格局耦合的思维方法。

图3 土壤有机质积累分析框架

材料六 土壤有机质是土壤固相部分的重要组成成分，是植物营养的主要来源之一。

材料七 广西壮族自治区耕地资源分布图（图略）。

情境活动6：从土壤角度分析广西中部、南部发展种植业存在的问题。

情境活动7：针对材料呈现的土壤问题，广西需要采取哪些农耕管理措施？

设计意图：由图中获取的信息，学生不难发现广西中部、南部地区是耕地集中分布地带，而这个区域土壤有机质含量较低，导致种植业发展存在桎梏。通过此前对土壤现象的分析过程，学生能够“对症下药”，提出广西解决土壤问题的方向应当是增加土壤有机质。在教师引导下，学生可以提出种植绿肥作物、适当休耕等增加土壤有机质积累的具体农耕管理措施。而这些措施都是建立在学生深刻理解人为活动影响土壤过程的基础上的。学生能够提出广西中、南部解决土壤问题的决策，说明学生头脑中已经具备格局与过程耦合的分析方法。

3.思维凝练

教师借助板书梳理土壤现象的形成因素与土壤治理的思路，如图4所示，得出空间格局与土壤过程之间相互影响、相互作用的结论。

图4 基于格局与过程耦合思想的板书设计

4.迁移应用

本环节充分应用人教版必修《地理1》中的典型案例“我国黄淮海平原盐碱地的综合治理”，学生完成三个活动任务：说明盐碱化发生地区的气候特点和地形特征；
归纳盐碱化发生的过程机制；
根据盐碱化过程，说明教科书中图5.21的措施如何实现有效治理。完成这三个问题时，学生通过华北平原气候和地形条件导致盐碱化过程发生、盐碱化过程影响农业发展和人类通过调节水盐运动治理盐碱化的逻辑链条，巩固基于格局与过程耦合思想的问题解决思维。

1.创设情境增进地理格局感知

格局与过程耦合的思想要求学习者通过格局变化情境的输入，模拟分析具体时空的地理过程。土壤的形成因素中气候、地形、成土母质等因素都受到时空组合的控制和影响，从而影响土壤的特征。综上所述，笔者在设计教学情境材料时给出了黑色土、红色土和黄色土的主要成分和主导环境条件，增进学生关于气候、成土母质、土壤现象等地理事象的空间格局感知。基于格局感知，学生在课堂上能够更迅速地实现地理格局与地理过程的耦合，提升区域综合的能力。

2.决策活动促进地理过程内化

依据地理原理模拟分析地理过程对空间格局的影响是格局与过程耦合思想的另一个重点。决策问题也是需要高阶思维的问题类型，要求学习者调用已有的地理知识、经验和情境信息，选择合理的解决方案。文章的活动7要求学生针对已有土壤有机质不足的问题，提出解决方案，旨在以问题驱动学生将地理过程对空间格局的影响内化到解决问题的过程当中。学生在该情境活动中能够提出多条具体的农业管理措施以提升土壤有机质，可见情境活动的设置实现了教学预期。

格局与过程耦合思想是地理学科研究的重要支撑，也是地理高考中常见的考查方向。经过本节教学设计的实践探索可知，作为一种学科视角，格局与过程耦合思想能够为教师设计情境材料、设计情境活动及评价学生思维进展等环节提供指引，促成地理学科核心素养的生成。然而，地理学科思维的培养需要以问题解决过程为载体，此过程需要以学生的学科知识和先前经验为基础。如何在情境活动中更充分地达成基础知识的传授和学科思维方法的渗透，是笔者将继续探索的方向。

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