CPFS结构与地理教学

张建春 郭方强

摘 要：在地理教学中借鉴CPFS结构理论，通过分析地理概念域、地理概念系、地理命题域、地理命题系，挖掘知识之间的非线性关联，构建知识网络，更重要的是搭建非线性的、立体的思维架构，使学生触类旁通、举一反三，提升思维水平以及思维迁移和问题解决的能力。

关键词：CPFS结构 地理教学 运用

南京师范大学喻平教授在2003年提出了CPFS结构理论，指出：个体的CPFS结构就是学生头脑中的知识网络，是数学学习中学生特有的认知结构。CPFS结构由四个概念组成：概念域（concept field）、概念系（concept system）、命题域（proposition field）、命题系（proposition system）。取概念、命题、域、系四个英文单词的第一个字母，组成CPFS。笔者结合“供给侧改革视角下绿色课堂的变革策略研究”，发现地理学科中也有CPFS结构，而且对于学生的记忆理解、思维迁移和问题解决具有重要意义。

一、地理学科的CPFS结构

（一）地理概念域

所谓“概念域”，就是学习者在头脑中形成的关于一个概念的一组等价定义。“等价”是指这些定义之间可以相互推导，具有逻辑意义上的等价关系，表现为一种定义成立时，其他定义同时成立，即“同一性”。如“夏至日”概念，本质上是“①太阳直射北回归线”的空间概念（如图1），还可以形成等价定义②～⑧：②北回归线及其以北地区正午太阳高度达一年中最大值；③北极圈及以北地区出现极昼现象；④北半球昼最长，夜最短；⑤南半球正午太阳高度达一年中最小值；⑥南极圈及以南地区出现极夜现象；⑦南半球昼最短，夜最长；⑧长江流域出现梅雨现象。它们在学习者头脑中建立起“夏至日”概念域的网状结构（如图2）。

（二）地理概念系

概念系讨论的是一组概念，这组概念之间由某种关系将它们联系起来。地理概念之间的关系复杂多样，大致有如下几种形式：

（1）包含关系（用“+”表示，如图3所示）与被包含关系（用“-”表示）。

（2）广义抽象关系。不同概念之间通过一个广义抽象的模型联结起来（用“*”表示），如“时间概念”“气候类型”“区域特征”等概念看似风马牛不相及，但通过“时空—事象统一规律”加以联结（如图4），就会形成统一的思维探究模型。

（3）同一性关系。如“夏至日”等价定义①～⑧之间的关系。

（4）整体性关系。如图3中“自然要素”和“人文要素”包含的诸要素之间存在的相互影响、相互制约的关系。

（5）对称关系（包含不完全对称关系）。由于赤道是对称轴，因此，许多地理现象以赤道为界具有对称性。如水平运动物体的偏向、昼夜长短情况（定义④和⑦）、极昼极夜现象（定义⑤和⑧）等都具有对称性。而正午太阳高度的分布以“太阳直射点”为对称点（不完全以“赤道”为对称轴），因此，其分布规律（定义③和⑥）呈不完全对称。

（三）地理命题域

所谓“命题域”，是指学习者学习了一个命题后，头脑中形成的关于这个命题的一组等价命题。如，当学生看到“太阳直射北回归线”这一命题时，头脑中就会浮现“夏至日”概念以及等价命题（定义②～⑧），构成具有系统性、建构性、推理性等特点的命题系统。

（四）地理命题系

所谓“命题系”，是指学习者头脑中贮存的一组命题，这组命题中每一个命题至少与其他一个命题之间存在推出关系。如，

关于“地中海气候”有如下命题：（1）分布于30°～40°大陆西岸（空间分布）；（2）气压带、风带的季节移动（气候成因）；（3）副热带高压和盛行西风交替控制（气候成因）；（4）夏季高温少雨，冬季温和多雨（气候特点）；（5）亚热带常绿硬叶林（带） （植被或自然带）。其中，地中海气候与命题（1）（3）（4）（5）构成强抽象关系（包含关系），与命题（2）形成弱抽象关系（被包含关系），因为命题（2）还可以是“热带季风气候”“热带草原气候”的成因。

二、CPFS结构在地理教学中的运用

（一）建立多向联系

运用“域”“系”的方法将概念或命题的割裂性、单一性的结构拓展为系统性、整体性、关联性的结构，延伸单个概念的内涵与外延，构建与其他概念之间纵向、横向或立体的联系，使学生感觉这种联系的一体性，避免单一的割裂和支离破碎的理解。如气候类型的纵向结构包括：分布→成因→特点以及相互之间的区别；气候类型的横向联系包括：气候、地形、土壤、水文、植物等交互构成的网络结构；气候类型与区域自然地理特征以及与经济地理的联系和人種的关系构成立体联系。

（二）形成知识系统

以核心概念为基点形成生态链、知识链、思维链，进而形成知识系统。

比如，从核心概念“农业”出发可以获得如图5所示的知识网络。

又如，抓住“工业区位因素”这个核心概念，沿着“区位概念→区位因素（包括运输、土地、集聚，还包括环境质量、信息和知识

等）→循环经济”构成的概念域展开，并在其中进一步突出“区位因素”“环境质量”两个重点，如从“区位因素”中的“运输”展开得到“原料指向型”“市场指向型”两种布局形态，从“集聚”展开得到“动力指向型”“廉价劳动力指向型”“技术指向型”三种布局形态。在“环境质量”概念下，通过剖析“工业废弃物排放与风向”“河流流向”“水源地”“城市居民区”等空间联系获得合理的工业布局。

（三）提升思维水平

CPFS结构理论能够帮助学生建构地理概念之间、命题之间、知识之间联系的思路框架，拓展思维视域，从而使学生的思维水平达到 “关联结构水平”（能对问题有整体的把握，能将各种信息进行整合，能解决较为复杂的具体问题）

和“抽象拓展结构水平”（还能迁移于新的问题情境，并对问题进行抽象概括）。

例如，气候类型是由“分布”“成因”“特点”“植被”“自然带”“土壤”等要素（或命题）构成的概念域，同时还可以构建以“分布（空间）”为核心概念、引领“成因”“特点”“植被”“自然带”“土壤”等具有推出关系的等价命题的整体呈现。当遇到“为什么地中海气候条件下会形成硬叶林植被”的问题时，学生就能够通过关联相关命题域进行分析推理：地中海气候条件下，夏季炎热干燥，植物处于旺盛的生长期，一方面需要大量用水，另一方面气候环境缺水。为了适应这样的环境，硬叶树叶表面通过蜡质反射阳光（还有使叶面变小），减少水分蒸腾，保持体内水分，从而维持生命和生长需要。教师还可以将该问题提升到地理哲学的高度进行提炼总结：该案例一方面印证了“地理环境决定论”的合理性；另一方面也印证了“一个要素的改变会引起其他要素的改变”的整体性规律，从而帮助学生完善和强化命题域的思想，提升思维层次和知识的丰富度。

参考文献：

[1] 喻平.CPFS结构与数学命题教学[J].教育研究与评论（中学教育教学），2016（2）.

[2] 张建春.模型化与微课群：地理课堂创新的策略[J].教育研究与评论（中学教育教学），2016（3）.