构建“思维模型”教学方法的实验报告

　　一、问题的提出
　　《普通高中地理课程标准（实验）》着眼于学生全面发展和终身发展的目标，强调教学过程要充分体现学生的主体地位，要创设符合学生认知规律的、有利于探索学习的有利条件。笔者在实验新课程的地理教学中认为，借鉴美国著名心理学家鲍威尔关于构建学习的“思维模型”理论，从研究学生的地理学习规律入手去促进学生的进步或发展，以提高地理教学的有效性是十分可行的。
　　二、理论假设与实验目的
　　鲍威尔认为，学生学习的“思维模型”是这样一个过程：感知、操作—形成表象—书写、表述—形成定义。从地理学科特点看，借鉴鲍威尔这一理论构建的地理教学过程应该是：①为学生提供学习材料，组织学生的感知活动；②引导学生将看到、听到的地理事物或事物发生的变化过程加工复现形成地理表象；③引导学生将所获得的地理表象用口头语言和书面语言表述出来；④指导学生从所学知识中概括出准确的定义，达到对知识的理解、掌握和运用。鲍威尔这一符合学生认知心理与智能发展规律的教学方法，本文称之为“地理学习思维模型构建法”（下称“思维模型构建法”）。
　　理论假设：“思维模型构建法”教学效果优于传统“讲授法”，因其促使学生认知过程符合“学习的认识心理循序发展律”，即人的认识心理总是随着有效智力劳动的增加而循序发展提高的。在地理教学过程中，它能通过丰富的感性材料帮助学生形成丰富的地理表象，并让学生在看、听、做等活动中通过多种感觉器官参与学习过程，从而强化地理教学效果。
　　实验目的：实施不同教学方法的对比之后，经过测验、统计分析和统计推断证实上述的理论假设，依据新课程理念探求优化地理教学方法的状况，促进教师的教学过程符合学生的认知心理规律，真正达到“教”为“学”服务。
　　三、实验方法与步骤
　　实验对象：在高二年级23个班中取一个班为实验班，另一个班为实验对照班。
　　实验自变量和因变量：本实验是一个单变量教育实验。自变量是地理教学过程中教师实施的教学方法，它有两种教法：实验班采取“思维模型构建法”，对照班采取常规“讲授法”。授课内容同为人教版高中地理选修5“中国的地质灾害”第一课“地震灾害”。因变量为教学效果。观测指标有二：一是实验处理后学生接受形成性测验的成绩；二是学生对教师授课方式的喜欢程度（即心理倾向）。
　　“思维模型构建法”的教学过程：①感知操作：教师提供关于地震的图片和视频资料，并让学生弯曲小竹片模拟地震发生。②形成表象：学生针对教师提供的学习材料和模拟实验谈“你看到、听到、感受到、想到了什么”。③表述和书写：围绕教师提出的本节课学习目标，学生之间分享学习成果和经验，并作地理图文分析，教师则作点评。④形成定义：教师作知识归纳，学生通过教师的讲授和课堂练习达到对知识的掌握和巩固。
　　“讲授法”的教学过程：①观看：观看视频资料和教师的演示实验。②听讲授：接受教师的知识讲解。③练习：运用接受的知识去解释地理现象。
　　无关变量的控制：①实验班与对照班学生接近等质。包括两个班同为文科班，期中考试地理学习成绩相近（实验班平均分为84分，对照班为86分），人数和男女性别相近（分别为实验班54人中女生38人，对照班55人中女生36人）。②实验班和对照班同由笔者施教。③教学内容同为“地震灾害”一课。④实验时间设在同一天上午进行，并且前一节课都不是体育课或音乐课。
　　实验设计模式：采取有前测的等组实验设计，即
　　
　　实验步骤：
　　前测：采用实验处理前三周两班中段考的成绩（见表1）。
　　实验处理：实验于同一天上午第三、四节课分别在实验班和对照班进行。实验班接受实验处理（X），即采取“思维模型构建法”教学；对照班按平时采取的“讲授法”教学。
　　后测：实验班、对照班均在课时结束前10分钟进行形成性测验和接受问卷调查。
　　比较两组实验结果：运用统计测量方法对测验成绩和问卷作统计推断和统计分析。
　　四、实验结果与分析
　　1.前、后测成绩和统计推断
　　（1）成绩对比（见表1）。比较两组实验结果：（O2-O1）-（O4-O3）=（83.8-84.5）-（61.32-74.03）=12.01
　　
　　
　　（2）统计推断。根据表2数据，做独立样本Z检验（因N>30，故用Z检验），求不同教学方法是否对实验组、对照组学生学习成绩有显著不同影响。
　　①建立虚无假设H0：假设两组总体成绩之差不显著，两组平均分之差是因抽样误差造成的。
　　②分别求两组平均数的标准误：
　　SE===2.35
　　SE===3.06
　　标准误应为：SE===3.86
　　③求Z值：Z===2.74
　　④决定显著水平α=0.01；划定临界区Z0.01=2.58
　　⑤做出统计推断：因│Z│=2.74＞2.58，故P＜0.01，检验结果差异非常显著，应拒绝上述虚无假设，即两组平均分之差不是抽样误差所造成的。由此推断说明，不同的教学方法对实验组、对照组学生的学习成绩有显著不同的影响。
　　（3）实验分析。采取“思维模型构建法”施教的实验组后测成绩明显优于“讲授法”的对照组，前者的教学过程建立在学生学习地理的“认识心理循序发展规律”之上，它能有效地使教师的“教”与学生的“学”同步进行，促进学生学习效率的提高；后者则是教师为主体的“教”，未能满足学生认知心理过程的发展，让学生被动地接受知识。
　　2.问卷调查情况和统计推断
　　（1）调查结果并制3×2列联表（见表3）
　　（2）统计推断
　　①提出虚无假设H0：两组学生对这节课施行的教学方法的喜欢程度无显著差异。
　　②选择显著水平a=0.05，求自由度：
　　df=（R-1）（L-1）=（3-1）（2-1）=2
　　③根据公式f=N，求列联表中每项选择人数的理论值（f）：
　　f==28.2 f==28.8
　　f==20.3 f==20.7
　　f==5.5 f==5.6
　　④列理论次数表（见表4）。
　　求x2值：
　　x2=
　　=+++++=19.25
　　⑥查x2值表，得x2（df）0.05=x2（2）0.05=5.99
　　⑦做出统计推断：x2=19.25>5.99，所以P<0.05，应拒绝虚无假设。由此推断说明，实验组和对照组对教师这节课采取的教学方法的喜欢程度有显著差异。
　　（3）实验分析。教学过程是教师引导下学生的认知过程。在这个过程中，学生是认知的主体，教师起到主导的作用。而教师主导作用发挥得好坏的主要标志是“学生的学习积极性调动得怎样，学习的效果怎样”。学生对地理学习的兴趣，除了受教师学识等因素影响外，也受教师施行教学方法的影响。“思维模型构建法”通过汶川地震录像的“看”、模拟地震发生的“做”、实验感受的“说”、学习分享的“听”等活动让学生眼、手、口、耳等多种感觉器官参与学习过程，“学习积极性”和“学习效果”自然就提高了。
　　3.后测不同认知层次得分
　　为检测学生在不同教学方法下对知识层次掌握的情况，形成性测验的六道测验题分为识记（地震定义、多发区）、理解（板块交界处、灾情与人口和经济的关系）、运用（近年我国西南地震多发的原因分析、避震与自救）三个层次。
　　（1）成绩对比（见表5）。实验后学生的学习效果表明，实验组在施行“思维模型构建法”之后，对地理概念和地理分布规律（识记）、对地理规律的成因和地理要素的关系（理解）得分率都显著高于对照组。
　　（2）实验分析。地理表象是学习地理不可缺失的一种心理过程。表象是人脑所保持的客观对象的形象在观念中的复现过程。“思维模型构建法”的教学过程即是教师提供丰富有效的感性学习材料—学生对材料接收形成直观的感性反映—学生对地理表象的表述和重构—理解并形成地理知识。因此，地理教学的感知操作、表象形成和重构对提高地理课堂效率是有促进作用的。▲