高中地理学术情境试题的命制与学生素养培养

陈诗吉 姚培泰

（1.厦门市教育科学研究院，福建厦门 361003；2.福建省厦门第一中学，福建厦门 361003）

学科素养的测评，需要通过学生应对复杂现实情境时的外在表现加以推断。除了联系日常生活与现实生产的情境外，学术情境是一种兼具真实性、学科性、开放性与不良结构的问题情境，据此设计能够展现地理研究中科学思考过程的问题链，不仅能够达成学生素养测评与水平划分（尤其对高阶水平层级有敏感区分）的目标，还可引导师生关注地理思维与地理研究，培养学生的学科素养，即以“地理的眼光”与“地理的头脑”观察与思考世界。目前学术研究成果已成为地理试题命制的重要素材来源，但其中不乏“形似而神不似”的学术情境试题。因此，急需针对时弊，厘清地理学术情境试题的特质，并以此为指导命制出形神兼具的地理学术情境试题。在此基础上，将不同水平层级要求的地理学术情境试题应用于高中不同学习阶段的教学实施，深化高中素养取向教学，满足学科素养测评的现实需要。

1 聚焦经典，解读命题意图

地理试题取材于学术研究成果，可避免主观臆断造成的科学性错误，也利于创设新颖的现实问题情境进行素养测评。纵观目前各类考试中出现的地理学术情境试题，其中不乏明显偏离命题意图、严重影响素养测评效度的试题，具体表现为情境材料表达晦涩，推理信息支撑缺失，设问偏离真实问题解决过程，论证背离学科逻辑与形式逻辑等。作为经典的地理学术情境试题，2017年高考文科综合能力测试全国Ⅰ卷第37题，在命题的技术性与艺术性上均有突出创新，尤其是在情境创设、任务设计与解题思路等方面具有重要指导意义。聚焦该题进行深度研究，有助于纠偏上述命题错误，导引形神兼具的地理学术情境试题命制，切实发挥其素养测评与引导教学的功能。

例1（2017年高考文科综合能力测试全国Ⅰ卷第37题）

山地垂直带内部的分异规律，日益为地理学研究所重视。在山地苔原带，植物多样性存在随海拔升高呈单峰变化的规律：在山地苔原带下部，少数植物种类通过种间竞争获得优势，植物多样性较低；随着海拔升高，环境压力变大，种间竞争减弱，植物多样性升高；在更高海拔区域，适宜生存的植物种类减少。地理科考队调查某山峰的苔原带（海拔2 000～2 600 m）时发现，该苔原带部分地区存在干扰，导致优势植物数量减少，植物多样性异常；阴、阳坡降水量与坡度差别不大，但植物多样性差异显著（图1）。

图1

（1）确定该苔原带遭受干扰的坡向和部位，以及干扰强度的垂直分布特征。

（2）判断在未遭受干扰时，阴坡与阳坡苔原带植物多样性的差异，并说明判断依据。

（3）分析与阴坡相比，苔原带阳坡地表温度和湿度的特点及产生原因。

（4）说明从2 300 m至2 600 m，阴、阳坡植物多样性差异逐渐缩小的原因。

本题以某山地苔原带植物多样性的地域分异为载体，创设图文结合的地理学术情境，根据由发现问题到探究问题的学术研究过程，递进式地设计4个问题，要求考生调用山地垂直分异等必备知识，通过面对复杂情境所反映的素养表现，全面考查学生地理学科核心素养，并指向深度阅读、逻辑推理与精准表达等学术能力以及地理高阶思维的测评要求。

试题通过材料介绍了植物多样性的单峰变化规律，在创设学术情境的同时，也补充了解决问题所必需的信息支撑，以此考查深度阅读图文材料以获取有效信息并据此进行学科逻辑推理的能力。同时，本题设计的解题思路渗透了学科研究的基本思想，即以符合上述规律的阴坡为对照组，发现阳坡中下部的植物多样性明显背离规律，并基于“干扰导致植物多样性异常”的事实与相关学科逻辑，推断遭受干扰的部位及其垂直分布特征。在此基础上，通过对未遭受干扰时阳坡植物多样性变化曲线的观察与比较，科学分析并精准阐释不同坡向植物多样性的差异。

在地理现象的特征与表层关联的认知基础上，试题进一步立足山地不同坡向的自然要素差异，深入探讨阴阳坡植物多样性差异的成因机制；从地理学科研究范式出发，将研究延展至不同空间范围（如不同海拔高度），有助于深化对问题的认识。

2 追索思考，厘清试题特质

地理学科素养需要通过学生在应对复杂现实情境中的具体任务时，运用学科原理、学科思维、探究方法与技能的外在表现加以推断。根据学科素养测评的要求，结合对例1命题思路的深度解读，可以归纳出地理学术情境试题的特质。

2.1 选取学术研究的地理事象，创设复杂情境

抽象的简单情境往往过于理想化，通常指向的是知识的再现与技能的套用。以学科素养为立意的地理试题需要创设真实的复杂情境，为学生展现素养水平搭建平台，其中，“复杂情境”与素养测评中的“不良结构情境”内涵相近，具体界定如下：

第一，源于真实的地理事象或科学问题。地理学术情境试题取材研究成果，创设情境时根据学生认识水平与素养测评层级要求，给定解决问题的必要信息支撑即可，而不必将原有真实问题过度抽象为理想化的“虚假问题”。如例1基本保留复杂的问题原貌，仅作2处简化：将不同海拔高度处样方调查所得的离散数据拟合为连续曲线，将具体测度指标概化为植物多样性，降低学生的认知障碍；将所处具体区域省略，以满足解决问题过程中控制变量的需要。

第二，问题的起始条件不充分或目标状态不清晰。从试题的育人价值来看，学术情境试题具有引导师生形成学科思维的特殊意义。问题研究对象宜选取在某一方面有特殊性与代表性的地理事象[1]，通过不充分的起始条件（在特定时段或局部空间内的表现与普遍规律不完全一致）创设与学生认知冲突的情境，通过不清晰的目标状态规避学生对常见问题的机械套用。如例1纠偏了“水热条件越好，生物多样性越高”的片面认识，并以认知误区的厘定与研究过程的体验，引导学生树立科学意识。

第三，用于解决问题的概念不明确或存在多种问题解决路径。地理概念是把握地理事象本质的关键，思维建构是基于学科逻辑的问题解决路径。如例1植物多样性的单峰规律问题对于学生甚至部分教师来说较陌生，试题搭建学生即时学习的平台，要求通过深度阅读材料，理解单峰规律，进而完成相应任务。同时，例1的问题链着意刻画全新的角度，将思维过程置于问题解决路径不明确的场域中，要求在理解问题意义的基础上即时自主建构，以规避答题模式的套用，从而有效甄别出不同的素养水平。

2.2 展现学术研究的思维过程，设置具体任务

地理实践力的养成，有助于更好地在真实情境中观察和感悟地理环境与人地耦合。纸笔测试在测评行动能力与意识方面存在局限性，由此提出以学术情境试题间接地考查野外考察与社会调查的现实需要。

基于此，地理学术情境试题应遵循问题研究的逻辑线索设置具体任务，为学生提供体验发现问题、提出假设、检索信息、推理判断、对比分析、验证假设、精准表达等研究过程的载体。如例1通过由表及里的4个具体任务导引学术研究的思维过程：地理科考队发现苔原带植物多样性异常的问题，提出“异常是由干扰所致”的假设，通过实地调查得到阴阳坡的植物多样性数据。问题从“遭受干扰有何表现”入手，结合文献检索获得的单峰规律判断“哪里遭受干扰”；通过对比追索干扰发生前后的变化，推断“干扰如何影响多样性”，判断“未遭受干扰时植物多样性的差异”，继而从要素差异与区域对比的角度对阴阳坡植物多样性的不同现象进行成因机制分析，并精准表达所得出的结论。

2.3 根据学术研究的思维特质，确定解题思路

科学问题的发现与解决，通常采用实验法、类比法、等效法等。地理学术情境试题的解题思路力求反映科学方法与问题认知路径，引导学生在正确的学科思维指导下找寻到解决问题的合理路径。这是地理试题“服务选才”（即高校与社会对创新人才的需求）的体现[2]。

地理事象与因素之间往往是非充分非必要的关系，形成一因多果、一果多因、互为因果、多因多果等复杂因果链。对此，地理研究通常采用“控制变量法”来解决问题，如例1第（3）问关注山地苔原带内阴阳坡自然要素的差异，而各要素是相互联系、相互影响的。以地表湿度为例，土壤水分含量的收入项包括地表径流的下渗与壤中流，支出项包括蒸发、壤中流与植物生长吸收等，而地表径流取决于降水量，下渗受坡度等因素影响。首先，由于问题的空间尺度将阴阳坡视为整体，壤中流与植被影响则为控制变量。其次，若“某山峰”替换为具体区域，如长白山，则可推知其阳坡（即南坡）为来自海洋湿润气流的迎风坡。一般地，迎风坡的降水量较大，而阳坡太阳辐射强，地表温度高，蒸发量较大。由于未给出且无法测度降水与蒸发的具体数据，难以推断该山南坡的地表湿度较北坡孰多孰少。基于此，本题未具体给出“某山峰”的具体指代，以控制收入项（即降水）变量，将问题聚焦于支出项（即蒸发）。此外，本题还渗透地理事象特征的认知方法（即影响程度取决于强度与历时），说明该山地苔原带阳坡的地表由于太阳辐射强，地表温度较高，蒸发强度较大，湿度较低；又因其阳坡融雪较早，积雪融化后，地表裸露较早开始蒸发过程，因而蒸发历时较长，使湿度更小。

3 命制试题，导引素养渐成

基于上述地理学术情境试题的特质，根据学科素养测评的要求，命制形神兼具的地理学术情境试题，是开展素养取向教学的资源保障与测评工具。根据学生认知发展的客观规律与学科素养培育的内在要求，命制不同水平层级的地理学术情境试题；并从整体发展序列的视角，在不同学习阶段依托相应试题开展问题式教学，是导引学科素养逐步形成的有效路径。

3.1 第1学习阶段：渗透学科思维方法，奠定素养基础

第1学习阶段是学科素养形成的奠基阶段，通常对应现行普通高中的第1学年。该阶段学生对地理问题尚未形成宏观把握与科学认识，甚至在一定程度上受到初中教学与个人认知局限的制约，对高中地理问题存在笼而统之、定式僵化的思维误区。为此，该阶段依托学术情境试题开展素养取向教学时，应注重纠偏认知误区，从概念、技能与思维上对接素养立意的问题要求，尤其应以学科思维方法的渗透与引导为重点，为后续素养的培育奠定基础。

例2地理学研究多因素问题常采用控制变量法，即把多因素问题分解成若干单因素问题，每次试验只改变1个因素，研究该因素对地理事象的影响，而其他不变的因素称为控制变量。

浙江省某坡耕地面临严重的水土流失问题。某校地理兴趣小组拟研究不同农作措施的水土保持效果。

（1）该兴趣小组在试验过程中改变的因素是__________。

该小组设置了3个径流小区，均在同一坡面上，长20 m、宽10 m，坡度角为15°，坡向东偏南，下设沉沙池，其出口处安装自动水位计，小区间隔仅2 m，均采用油菜—大豆轮作，试验历时1年。其中，径流小区Ⅰ为顺坡耕作；径流小区Ⅱ为等高土埂，即在坡长方向每隔5 m设一土埂，宽60 cm，高30 cm，并夯实；径流小区Ⅲ为水平草带，即在坡长方向每隔5 m设一草带种植区，宽1 m，种植百喜草。

（2）该试验过程的控制变量有__________、__________、__________等。

地表径流量的测定是以一次降雨过程为单位，通过自动水位计记录逐次降雨的径流量和径流历时。该小组将不同径流小区的地表径流量变化结果，绘制如图2。

图2

（3）图2中①、②、③依次表示径流小区_____、_____、_____（填序号）。

（4）在小组成果展示交流时，有位同学提出图2所示曲线可推断当地降水状况。例如，与6月相比，该地7月降水较_____（填“多”或“少”），这是由于该地6月受__________（填天气系统）影响，7月受__________（填天气系统）控制。

例2取材学术期刊论文命制[3]，整体定位为较低的水平层级。该题围绕不同农作措施水土保持效果探究的真实学术问题，通过具体任务与解题思路的设计，逐步呈现运用控制变量法解决问题的过程，即确定问题研究的主变量，根据研究目标确定控制变量，基于变量控制与试验结果分析，对试验结果进行不同角度的数据挖掘与分析。

掌握和运用学科思维方法解决现实问题，是学科素养的重要外显表征。针对素养奠基的阶段目标定位，不能仅停留于天气系统、水土流失等必备知识的内化层面，更需要引导学生关注和掌握一种地理问题分析的经典思维方法，并学会将其灵活运用于后续现实问题的分析与解决中。在试题驱动的探究活动中，学生体验了在要素综合、时空综合与地方综合的场域内完成间接地理实践的思维活动。该学习过程融汇了综合思维、地理实践力等学科核心素养，将素养测评过程纳入素养培育的有机组分。

3.2 第2学习阶段：解决变式情境问题，提升素养层级

第2学习阶段是学科素养提升的发展阶段，通常对应现行普通高中的第2学年。该阶段的学生已具备一定的地理知识储备，素养取向教学的关键在于为学生搭建问题分析与解决的平台，使其在思维体验与问题解决的实践中进一步提升学科素养水平。考虑到课时制约与学生认知发展特点，该阶段的地理学术情境试题应着力变式问题情境的创设，具体任务的解决路径不宜过度追求新颖与复杂，而应以学科思维方法的迁移与应用为宜，并视不同情况适度投放陌生问题情境，铺设学生由知能复现向学科素养发展的逐级台阶。

例3土壤13C值可间接反映地表植被生长状况及其生物量，根系呼吸和残体分解会使土壤中13C值降低。盐碱化土壤的13C值在深度0～50 cm范围内，随土层深度的变化有如下规律：自地表向下，13C值先随土层深度的增加而递减，当达到约30 cm深度时，13C值达到低值；而后随土壤深度加深，13C值先增大而后降低，在约40 cm深度达到峰值。

科研人员调查某盐碱地时发现，不同类型的土地盐碱化程度不同，土壤13C值存在明显差异（图3）；因气候变化和人类活动的影响，20多年来该区域土壤平均13C值呈上升趋势。

图3

（1）确定该区域盐碱化程度最低的土地类型，并说明判断理由。

（2）与碱斑相比，说明该区域草地平均13C值的特点及产生原因。

（3）与草地相比，说明该区域土层深度0～10 cm范围内耕地13C值较高的原因。

（4）分析该区域13C值呈上升趋势的人为原因。

例3以学术期刊论文取材命制[4]，围绕图3中不同土地类型的13C值及其在垂向空间的变化，创设有别于学生学习与生活经验的陌生问题情境，并设置纵向链式的系列任务，推进指向素养探究活动的开展。这些任务指向的是实证数据的科学观察与对比分析，与例1的命题思路具有较高的相似度。结合盐碱化等学科知识与图文材料所蕴含的有效信息，学生不难通过迁移例1的分析思路完成相应任务。

为了达成素养提升的阶段目标，在该阶段需要引导学生灵活运用第1学习阶段所掌握的学科思维方法，着眼于各种土地类型中气候、土壤、植被与人类活动之间深层联系的综合探析，并将问题置于宏观区域背景与微观区域结构（如不同土壤深度的垂直空间结构）进行科学认知，从而实现综合思维、地理实践力与区域认知素养的耦合与进阶。

3.3 第3学习阶段：应对复杂新颖问题，达成素养目标

第3学习阶段学生的素养已达高阶水平，大致对应现行普通高中的第3学年。该阶段学生已完成学科知识的系统学习，并通过轮次复习实现了知识的夯实与宏观把握，具备了较强的问题分析与解决能力。为此，该阶段的学术情境试题应对接高考地理试题的要求，为学生提供与现实问题最接近的复杂新颖问题情境，搭建展示素养水平表现和达成素养培育目标的有效载体。

例4山地不同海拔高度的生态水文过程及其对气候变化的敏感程度存在差异。在山地高海拔地区，气候变暖通过影响植被盖度、生长季、蒸散量（蒸发量与蒸腾量之和），导致其水资源盈亏状况产生明显变化，水分平衡点（蒸散量与降水量相等处）出现的海拔高度相应发生位移。

某内流湖流域海拔约为3 200～5 300 m，植被大多分布在3 200～3 800 m，其不同海拔和不同生长阶段的土壤含水量如图4所示。

图4

（1）简述该流域3 200～3 800 m土壤含水量的变化特点。

（2）推测该流域3 200～3 800 m降水量的空间变化特点，并说明理由。

（3）判断该流域水分平衡点出现的海拔高度，并分析平衡点以上区域水分盈余的原因。

（4）推测气候变暖对该流域水分平衡点海拔高度的影响，并说明推测理由。

例4从地理事象的静态特征入手，逐步深化到对动态变化的推断与深层联系的分析，其水平层级对接第3学习阶段的学生认知水平与素养测评要求。试题选取学术期刊论文[5]，通过创设学术情境，采用新颖的任务设计角度，指向获取和解读、描述与阐释、评价与反思等地理关键能力，依循复杂的现实问题所展现的学术研究过程，结合相关必备知识的调用，即时建构问题认知路径，科学分析并解决地理问题。

对该阶段素养取向的教学实施，需要在问题剖析的基础上，通过拓展性解读凝练学科思维方法。例如，第（1）题指向以地理时空视角全面认识土壤含水量的变化。土壤含水量的空间变化特点可由图4中3条曲线的共性归纳得出，即海拔越高，土壤含水量越多；时间变化特点则可对比不同曲线得出，即生长季内土壤含水量先增后减，而非生长季基本不变。从该阶段的素养取向教学目标出发，需在基于时空观念的认知基础上，进一步依循收支平衡分析方法对土壤含水量问题进行拓展性解读，即：在高海拔地区，非生长季（即冬半年）内温度低，蒸发弱，土壤水分无明显变化；生长季开始时，积雪逐渐消融，土壤水分开始增多，整个生长季内土壤水分总体收入的增长大于支出。因此，生长季末期与初期的土壤含水量之差反映其生长季的水分盈亏状况，亦即全年的水分盈亏状况。这里的“盈亏”仅从本地收支状况考虑，区际联系将维持流域的动态平衡，即高海拔盈余区通过径流等方式补给低海拔亏损区。这种收支平衡分析方法同样适用于例4第（2）、（3）题“水分平衡点”的分析。

作为推动社会全面发展与实现个人本质力量的核心要件，创新意识是高考选拔人才的重要标准，也是素养取向教学的重要培育目标。为此，在该阶段依托学术情境试题的素养培育过程中，可采用一题多解与问题新解等方式，引导学生从多角度进行思考，形成对问题的另样见解，摆脱参考答案与标准思路的束缚。例如，例4第（4）题进一步叠加了地理事象动态演变的视域，其解题思路凸显控制变量法的应用，即降水对气候变暖的响应不及蒸散，可将降水视为控制变量，亦即土壤水分仅从支出项考虑，据此推断得出：随气候变暖，植被盖度提高，生长季延长，蒸散量增多，水分平衡点相应地向高海拔地区移动。

高考注重发挥立德树人、服务选才、引导教学的功能[6]，为地理试题命制与教学应用提出方向性导引。地理学术情境试题是在学生素养测评框架下有益的命题探索与实践，以合宜的情境创设与科学的设问方式渗透综合思维与区域认知等学科素养考查，并导向在教学实践中依循地理问题认知路径间接开展地理实践活动，培育人地协调观的学科价值观念，实现以测评助推素养取向教学改革深化。随着研究的深化，还可基于学术情境试题的目标定位，研制学术情境试题的素养测评框架，探索多元教学实施策略。