基于变易理论的地理教学设计研究**——以“昼夜长短的变化”为例

董湘坤 汪 涛（南京师范大学 教师教育学院, 江苏 南京 210097）



基于变易理论的地理教学设计研究**——以“昼夜长短的变化”为例

董湘坤 汪 涛
（南京师范大学 教师教育学院, 江苏 南京 210097）

**本文为教育部“南京师范大学卓越中学教师培养改革项目”阶段性成果。

摘要：变易理论能够促进地理学习，提高地理课堂教学的效率。本文首先简要介绍了变易理论的起源与发展情况，然后从变易理论的优点、地理学科与地理学习的特点、新课改的基本要求和现有地理课堂实践基础这四个方面论述了变易理论应用于地理教学设计的可行性，最后以“昼夜长短的变化”为例，利用变易理论进行教学设计。

关键词：变易理论；地理教学设计

近年来，变易理论成为学习研究领域的前沿，开始被用来描述、分析课堂教学，并应用于各学科教学设计中。本文将变易理论引入地理教学设计中，以期丰富地理教学设计的理论基础，促进地理教学的改革。

一、变易理论概述

变易理论（Variation Theory，又译“变异理论”），由瑞典哥德堡大学马飞龙（Ference Marton，又译“马腾”或“马顿”）基于现象图式学[ 1 ]（Phenomenography，又译“现象图析学”或“现象描述分析学”）提出[2]，其在学习上的核心观点是：要促进学习的发生，就要审辨（discern）出学习内容的关键属性（critical aspects）；要审辨出关键属性，就要经历学习内容各个属性的变易（variation）[3-6]。它超越了传统的学习迁移理论，提出除共同性外，差异性对学习迁移同样重要[7-8]。为了更好地帮助学生审辨出关键属性，马飞龙等人归纳出4个变易策略：分离（separation）、对比（contrast）、类合（generalization）、融合（fusion）。分离是指“要识别出某一变易维度，就需要使该维度变化而其他维度保持不变”；对比是指“要识别某个量或特征，需要同时感受与其相对的它种量或特征”；类合是指“如果要识别出某一变易维度，需要在其他维度变化时保持这一变易维度不变”；融合是指“要让学生理解两个变易维度同时变化，需要学生历经它们同时变化”。

图1 变易理论的起源与发展

变易理论从一开始就倍受关注，20世纪90年代起，一系列实验和理论研究在澳大利亚、英国等国家发展起来，并在一些学科当中得到应用，如政治、物理、生物、医药心理、历史、数学、地理等[9]。目前，变易理论已经成为当今学习研究领域的前沿[10]，被用来描述和分析课堂教学[11]，并应用于各学科教学设计中。由于变易理论与我国某些传统教学方式（如顾泠沅的“变式教学”）有异曲同工之妙[12-13]，并与我国广大教师的教学经验相通，它于21世纪初开始被引入中国，并逐步运用于各学科课堂教学设计中，如数学、语文、英语、物理、生物等。如图1所示，我国变易理论应用研究主要集中在三个研究单位：香港教育学院，从2001年起，率先利用变易理论进行了课堂学习研究（Learning Study）[14-15]；上海以顾泠沅为首的变式教学研究团队，从2005年起针对数学概念学习进行了“变易理论和数学变式教学实验研究”[16]；北京海淀区教科所和北师大课程与教学研究院，从2010年起，开展了四年以“变异教学理论的课堂实验研究”为主题的课题研究[17]。

二、变易理论应用于地理教学设计的可行性

变易理论被引入中国后，大多被应用在数学、语文、物理和英语等学科中，少见学者将其应用于我国地理学科的课堂教学中。本文尝试从变易理论的优点、地理学科与地理学习的特点、新课改的基本要求和现有地理课堂实践基础等四个方面解释为何将变易理论引入地理教学设计中。

1.变易理论的优点

将变易理论应用于地理教学设计中有很多优势。首先，变易理论关注差异性，认为差异性和共同性一样都是促进学习迁移的条件[18-19]；其次，变易理论注重审辨关键属性[20]，认为只有辨别出学习内容的关键特征，学生才能真正掌握学习内容；再次，变易理论关注部分与整体之间的关系，认为学生需要学会将部分与部分、部分与整体的关系看透，学会融合；最后，变易理论注重学情分析[21]，不仅关注课前的学情，还关注课中和课后的学情，将学情分析和教学过程整合。因此，在运用变易理论进行地理教学的时候，教师一定要先审辨出学习内容的关键特征，然后通过各种方式对学习内容的各个属性进行变易，创设有效的学习空间[22]，从而帮助学生审辨出关键属性并融会贯通。这样一来，地理课堂活动得以丰富，教学效率和地理教师的专业化水平[23]也得到提高。

2.地理学科与地理学习的特点

地理学是研究地理环境以及人类活动与地理环境相互关系的科学。它有两个显著的特点：一是地域性，地理学不仅研究地理事物的空间分布和空间结构，还致力于研究地理事物的空间差异和空间联系以及地理事物的空间运动、空间演变的规律；二是综合性，地理环境是由各圈层构成的复杂系统，各种自然要素和人文要素有机组合。因此，地理事物的空间差异与联系要求地理学习不仅要关注差异性，还要学会将部分与整体融合，这与变易理论的学习观点不谋而合。此外，地理概念的学习需要把握地理事物的本质属性，而变易理论正是帮助学生审辨学习内容关键属性的理论。

3.新课改的基本要求

《基础教育课程改革纲要（试行）》提出，基础教育课程改革的具体目标之一是“改变课程实施过于强调接受学习、死记硬背、机械训练的现状”。变易理论倡导教师帮助学生审辨出学习内容的关键属性，这样的学习正是对“机械训练、死记硬背”现状的一种改善。《义务教育地理课程标准（2011年版）》中，义务教育阶段地理课程的基本理念之一是“构建开放的地理课程”，要求“着力拓宽学习空间”。将变易理论应用于地理教学中，教师通过各种方式对地理事物的各个属性进行变易，从而创设有效、开放的学习空间[24]，这正符合了义务教育地理课程标准的要求。

4.现有地理课堂实践基础

在已有的地理课堂教学实践中，地理教师常常将变式教学应用在地理概念教学、地理规律和原理教学、习题讲解中[25]，同时也能结合对比法、类比法等教学方法进行地理教学，大大提高了地理课堂教学效率。这些方法与变易理论有着异曲同工之妙，都为变易理论的应用提供了实践基础，相反，变易理论也为这些现有教学实践提供了理论支撑。

三、“昼夜长短的变化”教学案例

变易理论在教学实践应用过程中，大家最关心的是“运用变易理论的课要怎么上”的问题。李艳莹提出，运用变易理论促进学习的路径为：选择“最有价值”的教学内容、关注教学内容的差异性、促进学生审辨出关键属性、系统运用变易理论的范式、差异化实施变易理论[26]。易进提出了变易理论在教学设计和实施中应该注意的几个问题：明确教学内容及其关键属性、注重学情调研和分析、合理选用例证及引导学生注意例证的关键方面[27]。此外，大多数还借鉴了香港“课堂学习研究”的模式：首先，选择课题，初步确定学习内容关键特征；其次，对学生进行“前测”，教师集体备课，根据“前测”结果修订学习内容及其关键特征，进行教学设计；然后，一位教师上课，其他教师听课，对学生的学习结果进行“后测”；最后，开展教学评估和反思，撰写报告并分享成果[28]。

本文以“昼夜长短的变化”（人教版高中地理第一章第三节第三目）为例，结合以上学者关于变易理论的实施方法，确定如图2所示的教学模式。

图 2 基于变易理论的地理教学设计

1.课程标准及理解

《普通高中地理课程标准（实验）》对“昼夜长短的变化”这一内容规定的标准为：“分析地球运动的意义”，对应的活动建议是：“运用教具、学具，或通过计算机模拟、演示地球的自转与公转，解释昼夜交替与四季形成的原因”。

结合江苏省高中地理课程标准教学要求，对于“昼夜长短的变化”这一内容，学生应掌握昼夜长短及正午太阳高度角的纬度变化规律及季节变化规律。

因此，理解这一课程标准要从三方面入手：一是，掌握昼夜长短发生变化的原因；二是，掌握昼夜长短的纬度变化规律；三是，掌握昼夜长短的季节变化规律。

2.学情分析

学生在学习“昼夜长短的变化”之前，已经学过了地球运动的基础知识、地球自转的地理意义及太阳直射点的移动，因此，学生的空间想象能力已经有了一定的提高。但是本知识点内容比之前更加复杂，具有变化性、综合性和规律性，对学生的空间想象能力要求更高。因此，学生在学这方面内容时存在一定的难度，需要老师帮助学生审辨出学习内容的关键属性（“纬度变化规律及季节变化规律”），一步一步引领学生学习。

此外，Trigwell运用现象图式学的研究方法将学生学习地理知识时的反应分为三种“描述类别”[29]，据此，结合教学经验，在学习“昼夜长短的变化”这一内容的过程中，学生能达到的理解水平也可以分为如下三类：

(1) 片段式

只知道二分日时全球昼夜平分、夏至日北半球昼最长夜最短、冬至日北半球昼最短夜最长；

(2) 空间式

在(1)的基础上，能知道二分二至日昼夜长短的纬度变化规律；

(3) 时空叠加式

在(2)的基础上，还能知道二分二至日期间昼夜长短的季节变化规律，理解昼夜长短的变化原因。

这三类水平逐层提高，不同的学生所能达到的水平不同，需要老师逐层引导，循序渐进地进行教学。

3.教学目标

根据课程标准及变易理论，“昼夜长短的变化”的关键属性是“纬度变化规律及季节变化规律”。根据《普通高中地理课程标准（实验）》，结合教材内容及学情分析，综合考虑“知识与技能”“过程与方法”“情感、态度和价值观”三维目标，本文将本课的教学目标设置如下：

结合二分二至日全球昼夜长短分布图，能够说出二分二至日昼夜长短的纬度变化规律；结合太阳直射点的移动示意图及昼夜长短分布图，能够说出昼夜长短的季节变化规律；说出昼夜长短变化的原因；形成“地理现象的变化具有一定规律性”的观点，养成从时间和空间两个角度综合分析地理现象的习惯。

4.教学重难点及处理

如上分析，“昼夜长短的变化”的关键属性是“纬度变化规律及季节变化规律”，因此本文将教学重点确定为：掌握昼夜长短的纬度变化规律及季节变化规律。这两种变化是同时发生的，是一种时空叠加的复杂变化，需要很强的综合思维来理解，因此，也是教学难点。

根据变易理论，本文将按照“分离—对比—融合”的变易策略来把握重点、突破难点。首先，利用“分离”策略，先讲解二分二至日这四天昼夜长短的纬度变化，再讲解二分二至日之间昼夜长短的季节变化，同时结合“对比”策略，将赤道、北半球和南半球的昼夜长短变化作对比。然后，将二分二至日这四天昼夜长短的纬度变化和二分二至日之间昼夜长短的季节变化综合起来，按照太阳直射点的移动顺序，总结昼夜长短的变化规律。

5.教学方法、媒体

教学方法：变易教学法与读图法相结合。

教学媒体：幻灯片、计算机模拟动画。

6.教学过程

(11) 导入

夏天白天很长，冬天长夜漫漫，从这一生活现象导入，激发学生探求昼夜长短变化规律的兴趣。

(2) 动画演示

播放“昼夜长短变化”动画，学生能有个宏观的直观感受：太阳直射点在北半球的时候，北半球为夏半年，白天比较长；太阳直射点在南半球的时候，北半球冬半年，黑夜比较长。

(3) 利用“分离+对比”策略进行分步讲解

第一步，二分二至日，昼夜长短的纬度变化；第二步，二分二至日期间，昼夜长短的季节变化。具体教学过程如下：

第一步：二分二至日，昼夜长短的纬度变化

教师出示三幅图：图a（二分日昼夜长短分布图）、图b（夏至日昼夜长短分布图）、图c（冬至日昼夜长短分布图）。

学生读图分析：图a，全球昼夜平分，随纬度的变化昼夜长短不变，都为12小时；图b，赤道昼夜平分，北半球昼大于夜，随纬度升高，昼越长夜越短，南半球夜大于昼，随纬度升高昼越短夜越长；图c，赤道昼夜平分，北半球夜大于昼，随纬度升高，昼越短夜越长，南半球昼大于夜，随纬度升高，昼越长夜越短。

教师列表对比小结（见表1）。

表 1 小结（1）

从表1中可以看出，夏至日的情况正好与冬至日的情况相反，北半球和南半球的情况相反。

第二步：二分二至日期间，昼夜长短的季节变化

教师演示动画：春分到夏至期间、夏至到秋分期间、秋分到冬至期间、冬至到春分期间昼夜长短的季节变化。

学生读图并观察动画：结合图d（太阳直射点的移动示意图），春分到夏至，北半球昼渐长夜渐短，南半球相反；夏至到秋分，北半球昼渐短夜渐长，南半球相反；秋分到冬至，北半球昼渐短夜渐长，南半球相反；冬至到春分北半球昼渐长夜渐短，南半球相反。

教师列表对比小结（见表2）。

表 2 小结（2）

(4) 利用“融合”策略，总结昼夜长短的变化规律

表 3 昼夜长短的变化规律

(5) 总结昼夜长短变化的原因

学习完昼夜长短的变化规律，再带着学生回去分析昼夜长短的变化原因。昼夜长短的变化直接由太阳直射点的移动产生，而太阳直射点的移动是由黄赤交角产生，黄赤交角又是因为地球自转和公转造成的赤道面与黄道面的相交，因此，昼夜长短变化的根本原因是地球自转与公转的共同影响。

四、讨论

本文论述了变易理论在地理课堂教学中应用的可行性，以“昼夜长短的变化”（人教版第一章第三节第三目）为例，进行了基于变易理论的地理教学设计。本文认为，在变易理论的地理课堂实践应用的过程中，还有两个问题值得讨论。

第一，变易理论在地理教学中的适切性。结合其他学科中的变易理论应用实践来看，由于变易理论关注对学习内容“关键属性”的审辨，它更多地被应用于各个学科的概念教学中，这似乎证明了它只适合应用在概念教学中。然而，在地理学科中，除了地理概念以外，地理规律和地理原理等知识的教学同样可以应用变易理论。尤其是区域地理和自然地理部分，区域地理关注不同区域之间的差异和联系，自然地理关注自然环境中各个要素或各个圈层之间的整体性，而变易理论恰恰关注“在差异中的迁移”和“融合”。如果能在这些内容的教学中应用变易理论，同样可以促进地理学习，促进学生对地理规律和原理的迁移，提高地理课堂效率，并丰富变易理论的实践。

第二，变易理论与其他教学成果的结合。任何一

个教学理论都不能解决教学过程中的所有问题，因此，变易理论在地理教学中的运用需要与其他教学成果相结合。变易理论注重教师在学生学习过程中的指导和帮助，但往往容易陷进以教师为中心的“满堂灌”课堂形式中，因此，在基于变易理论的地理课堂教学中，应该多与学生的自主学习探究相结合。同时，在实施变易策略的过程中，与现代信息技术的结合也会为整个课堂教学增色，培养学生的地理学习兴趣。

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