运用建模优化学生思维结构——以地理《工业区位分析建模与应用》复习课为例

同济大学第一附属中学（200438） 刘育蓓

面对综合性、开放性的地理问题，学生常常感到很棘手。而在以“采分点”为主要评分方式的评卷中，两个逻辑思维能力相差甚远的学生，其得分可能相差无几，尽管其中某位学生的答案可能是在一大堆上下全无逻辑关系的文字里偶然出现的“标准答案”。[1]这就给师生改进教学带来困惑。彼格斯的SOLO分类理论认为，人们回答问题时所表现出来的思维结构，可以从能力、思维操作、一致性与收敛、应答结构四个方面加以检测和区分，进而划分为五个不同的思维水平层次。据此，笔者设想可否引导学生站在命题者的角度来审视问题，领会命题意图，建构层级分明、可辨析、可检测的思维分析模型，再调动已有的知识储备，合理组织并准确表达，从而避免盲目答题，最终达到优化思维结构的目标。《工业区位分析建模与应用》复习课即是一次有益的尝试。

一、思维模型建构的流程

1.预先复习，准备知识

区位分析的理论知识是建模的基础。教师可以在课前指导学生按以下要求进行“工业区位分析”的预复习：①整理核心知识点，尝试建立各知识点间的内在联系；②完成预练习，并提出复习中的问题；③将预复习成果通过校园平台上传，同学之间相互交流学习。通过查看学生预复习的情况，有助于教师以学定教：利用平台进行个别指导，或利用课前2分钟对知识梳理中的共性问题进行全体辅导。

2.品读试题，搭建支架

建构主义认为，教学不是知识的传递，而是知识的处理和转换。主张用探索法、发现法去建构知识的意义。在建构意义的过程中，要求学生主动去搜集并分析有关的信息和资料，对所学习的问题要提出各种假设并努力加以验证。[2]

命题者为什么要出这样的题目？涉及到哪些知识、原理？换一个方式还可以怎么命题？如果学生能追本溯源，领会“何以出此题”，后面的分析自然迎刃而解。为此，笔者在教学设计中，精选材料分析题中的设问部分，让学生品读试题并连线分析（图1），从中体会、感悟命题意图，明确问题类型和题目要求。例如，是要求分析区位因素还是进行区位选择？区位分析对象是某个区域还是某个工业部门的区位？题目是从哪个角度进行考查的？（本节课的重点是区位分析，区位选择的试题教师可以口头补充）。

图1 典型问题品读

指导学生品题连线时，教师可以启发学生：①先中间后两边。从分析要点出发，找出对应的问题和考查角度。②圈划问题中的关键词，得出分析要点。③先易后难。④先自主学习，再合作讨论。

由于搭建的支架充分考虑了学生的“最近发展区”，绝大多数学生能顺利完成任务。连线的过程有助于学生在基础知识与考查内容之间建立联系，为建模奠定基础。圈划关键词则有助于学生养成认真审题的好习惯。品题过程中，有学生提出“分析东汽从十堰搬迁到武汉的主要原因”，既属于动态分析，也属于比较分析。这既体现了问题的综合性，也体现了学生思维的广阔性，值得鼓励。

3.建构模型，掌握关系

建立模型是研究系统的重要手段和前提。概念图就是侧重于知识及其间关系的建模。但基于问题解决的区位分析建模，高一学生还比较陌生。试讲中也发现，如果让学生自行完成，一是大多停留在“就事论事”阶段，不能把已有的区位分析理论知识与具体要解决的问题进行有机联系；二是课堂时间有限，40分钟很难完成。因此，教师辅助建构一个思维框架（图2），就显得很有必要。

通过分析、归纳，将具体的问题转化为抽象的模型，将概念化的知识进行转化，形成易于理解又便于操作的分析框架，可以进一步帮助学生从整体上把握区位分析的结构与要素，体会分层、分类的思想，理解区位因素与考查角度和分析要点之间的关系，提高逻辑思维能力，促进学生对知识的主动发现和有意义建构，体会探究的乐趣。

图2 工业区位分析模型

4.实践体会，学以致用

学生学会了，却不会解题，是教学中常见的现象。建模完成后，还需要教师智慧地运用一些教学策略和方法，指导学生顺利完成“实践——理论——再实践”的过程，让学生学会运用模型分析问题，掌握正确的解题思路和规范的表达方式。

应用环节，笔者运用预复习中的典型题目及常见错误作为教学资源，设计了“判断”、“编题”、“示范”和“点评”四个活动。

典型例题：读攀枝花地区的产业发展材料，回答问题。

材料一：攀枝花市位于四川西南边陲川滇交界部、雅砻江与金沙江汇合处（图3）。1965年为开发攀枝花铁矿资源，攀枝花开发建设成为我国西南重要的钢铁工业基地。由于该市位于高山峡谷中，因此很难找到超过3km2平坦宽阔的平地。

图3 攀枝花地区简图

材料二：20世纪末，随着西部大开发和当地资源综合利用的逐步深入，当地政府积极建设攀（攀枝花）昆（昆明）高速公路和攀枝花机场，加大对国内外市场的开放力度，采用高新技术改造传统产业，促进了新兴产业的发展。攀枝花还充分利用当地得天独厚的自然条件，与中国科学院、西南农业大学等开展科技合作与交流，大力发展特色农业和依山而建的“立体农业”，推动了整个产业结构的战略性调整和优化。

1.简述60年代攀枝花市发展钢铁工业的主要区位条件。

2.图示地区发展炼铜工业的主要优势区位条件有哪些？

3.攀枝花钢铁公司为了扩大生产规模，拟搬离攀枝花市，主导因素是什么？

4.20世纪末，攀枝花地区的工业区位发生了较大的变化，其中变化较大的有哪些？

要求：

1.通过圈划关键词，快速判断上述问题的考查角度。

2.按照下列考查角度编一道问题：

①单因素分析；

②辩证分析；

③比较分析。

通过判断和编题，能及时检测、反馈学生对区位分析模型的理解、掌握程度。特别是通过相互纠正编题中出现的错误，能促进学生对区位分析的全面、深入理解。如学生甲提出“说明攀枝花地区开发铁矿资源的优势与劣势”，学生乙马上纠正：“应改为分析攀枝花建钢铁厂的优势与劣势”。编题还有助于发展学生的发散性思维。例如，有学生提到“攀钢在西南，可以将西南与西北发展钢铁工业的条件作比较”，或者“比较攀钢与宝钢的区位条件”。当然，教师可以在学生未想到处予以点拨：除了进行区域比较，还可以结合材料二，从时间上进行纵向比较。

在分析解题思路时，笔者以第1题为例进行示范指导。强调要将模型与给定区域的材料相结合，进行全面、具体的分析，进而在“欲知”与“已知”之间搭建桥梁，并对这种联系加以认真思考。因为“联系”与“思考”是意义构建的关键，如果将个体构建与合作交流、讨论相结合，则学生意义构建的效率会更高、质量会更好。[3]通过示范、交流，师生一起总结出解析问题的具体步骤：①判断“信息源”，即依据设问指向的问题类型和考查角度，判断从哪些材料中获取信息。②提取信息。通过认真阅读图例，圈划文中与区位因素相关的关键词，寻找信息、找全信息。③理答。将获取信息按照一定的逻辑结构进行整理，使用规范的术语进行科学、合理的表达。

在理答环节，先让学生点评精选的预练习答案，再完成图4的填空。通过讨论，学生梳理出表达中常见问题如下：①“大包围”（未根据给定材料回答）。②不完整（遗漏主要因素）。③不具体（未结合特定区域）。④层次不清。⑤前后矛盾。⑥语言啰嗦。同时，也归纳出优秀的理答应具备以下要素：①点列式分析，层次清楚。②先分析自然因素，后经济社会因素。③结合所在区域特点进行分析，而不是笼统的陈述。

图4 解析思路与规范表达

将常见“错误”作为教学资源，容易引发学生的兴趣和共鸣。通过评价和填图练习，学生对区位分析的步骤、模式、表达的层次、要点、顺序等更加清晰而且印象深刻。

5.拓展迁移，总结提高

教学至此，绝大部分学生的思维水平可以达到彼格斯SOLO分类理论中的“关联结构”层次。为了让学生带着问题走出课堂，可以根据学情，设计两个不同层次的拓展问题。

一是平行拓展：借鉴工业区位分析模型，构建农业、商业及其他产业部门（如航天发射场、港口、水库）的区位分析模型，引导学生举一反三，在比较中提升逻辑思维能力。

二是抽象拓展：关联结构的回答仍然局限在具体经验之上。[4]如果学生能主动联系、联想到材料中未给出的相关假设进行思考，其思维品质，特别是创新思维将得到进一步提升。笔者请学生尝试根据宝钢部分搬迁的材料编题，进一步体会工业区位因素及其变化。鼓励、启发学生大胆质疑，发散思维，除了会提“是什么、为什么”之类的理解性问题，还要勇于和学会提出批判性问题（如“为什么不是”、“可否不是”、“如果不是会怎样”）。

最后，师生共同总结：梳理建模思路与方法，明确区位分析基本原则，感悟人地协调观。教师指出，从区位分析到区位选择的过程，体现了“评估—决策”的一般问题分析的基本思路，也是生涯规划的基本原则，引导学生感悟地理与生活、地理与人生的关系。

二、结论与思考

1.建模有利于优化学生的思维结构

运用建模，可以有效地引导学生从全新的视角来审视学习内容，以更宽广的视野来建立知识体系。建模需要学生整合已知信息，通过分析与综合、演绎与归纳、分类与比较、局部与整体、微观与宏观、静态与动态等方法，根据已有的经验和理解，将所学内容进行解构与重构，在优化知识结构的基础上，建立知识之间的本质联系而非表层记忆，进而形成清晰可辨的思维结构，提高综合分析能力与表达能力。建模也是一个自我审视的过程。学生对同一问题的理解、表达方式可能有差异，教师应鼓励学生有不同的建模方式，借助建模展示和暴露内在思维，并在比较、学习和纠正中达到对思维结构的优化和完善。

2.建模有利于发展学生的创造性思维

建模过程中，需要学生尽可能多地在问题线索与相关素材之间建立多维联系，逐步经历“从根据几个有限的、孤立的事件进行概括”到“能在设定的情景或已经历的经验范围内利用相关知识进行概括”，更进一步的要求是“能对未经历的情景进行概括”[5]、评价、预测和决策。本例中，学生不仅能进行知识的归类和具体化运用，提高逻辑思维能力，而且通过平行拓展和抽象拓展，可以有效促进学生高阶思维和创新思维的发展。建模方式的多样化，本身就是创造性思维的一种体现。遗憾的是，在本例中，还没有给学生足够的时空来生成，这也是今后的教学中要改进的。

3.建模有赖于教师搭建合适的学习支架

学生进行学习是有条件的，当条件成熟时，学生的学习方能水到渠成。大部分高一学生的思维水平正处于从“多点结构”向“关联结构”跃升的阶段，尚需要教师创造条件，帮助学生“跳一跳能够摘到桃子”。因此，教师在教学设计中首先要科学分析教学内容，找准建模“切入口”，确定建模类型，如概念建构思维模型、过程型思维模型、因果推导思维模型、因素影响思维模型、空间思维模型、地图信息思维模型、图表判读思维模型、综合分析思维模型等。其次，在具体的教学策略与方式方法上，要考虑学生的起点，把握教学梯度，将建模及应用任务进行合理分解，使之可操作、可检测，便于学生自我评估。

[1]彭荣.谈开放性试题和地理思维能力评价的整合[EB/OL].http://res.hersp.com/content/1656917, 2012.5.16.

[2][3]何克抗.建构主义──革新传统教学的理论基础[J].电化教育研究, 1997(3): 3-9.

[4][5]John B.Biggs,Kevin F.Collis, 高凌飚, 张洪岩.学习质量评价: SOLO分类理论(可观察的学习成果结构)[M].北京: 人民教育出版社, 2010.