地理学科核心素养视域下的高阶思维培养路径探析——以“生态脆弱区的综合治理”为例

浙江 尹志和

高阶思维培养是地理教学中一块“难啃的硬骨头”，高阶思维的培养过程就是学生在地理学科知识积累和能力培养的基础上，进行地理学科思维训练和思维模式建构。地理学科核心素养的培养需要重视学生地理学习过程中的思维发展。笔者在湘教版选择性必修2第二章第四节“生态脆弱区的综合治理”这节课教学尝试应用高阶思维培养策略，让学生能多角度、多方位地认识生态脆弱区的成因及治理措施，分析生态脆弱区各要素之间的相互作用关系，并在一定程度上阐述生态脆弱区的产生、发展过程，较全面地观察、认识和分析不同生态脆弱区的自然地理环境特征，从而辩证地看待和提出生态脆弱区的综合治理措施。

一、地理学科核心素养和高阶思维培养的联系

高阶思维是高阶能力的核心，发展高阶思维是为社会培养具有创造性思维和批判性思维、勇于决策、善于协作的新型社会人才。湘教版“生态脆弱区的综合治理”一节课的情境素材选取了西北荒漠化地区，笔者发现一些教师在讲解荒漠化的治理措施时只强调对荒漠化人为因素的治理，而忽略对荒漠化自然因素采取的一些措施，从而使得学生产生了一个错误的思维方式——治理荒漠化只是针对人为原因提出的，导致学生很难准确地把握荒漠化有关地理知识内在逻辑思维的关联，出现地理知识理解的片面化，阻碍思维的发展。笔者以“生态脆弱区域综合治理”实验探究为例，充分融合高阶情境、高阶问题等教学资源，为学生思维独立性和创新性的培养创造条件，最大程度地发掘学生的潜能，使学生的创造性思维得到全方位的发展。

1.区域认知与高阶思维

区域认知是一种认识地球表面复杂性的思维方式。区域是地理学习的基础，也是地理规律和原理应用的主体和范围，由不同的地理要素组成，而不同的地理要素之间相互影响、相互制约共同形成区域的特征。低阶思维是能够识别和理解区域组成的地理要素，而高阶思维是在低阶思维的基础上理解这些要素之间的相互关系。例如，西北地区的区域自然特征为“干旱”，从低阶思维能力要求的角度来看，其要求学生能够根据经纬度认识西北地区的位置和范围，理解西北地区的地形、气候、水文、土壤、植被等要素的特点，如气候(气候干旱，降水少)、地形(以山地、盆地、高原为主，地形复杂多样，位于第二级阶梯)、水文(以内流河、内流湖为主，河流径流量小，水位季节变化大)、土壤(荒漠土、土壤发育程度低)、植被(荒漠植被)等。而从高阶思维能力要求的角度来看，其要求学生能够分析地理位置对区域组成要素的影响，并综合分析、评价这些要素之间的相互关系。如西北地区深居内陆，形成干旱的大陆性气候，干旱的气候导致地表水少，河流不发育，多内流河、内流湖；降水少，多荒漠植被；土壤有机质含量少，土壤发育程度低；气温日较差、年较差大，物理风化和风力侵蚀作用强，形成雅丹地貌。

区域是要素综合和时空综合的集合体，区域的人文地理特征从时空综合的角度认知更容易理解。西北地区荒漠化形成的原因既有自然因素也有人为因素，人类活动在不同的历史时期对土地开发的利用方式和利用程度不同，人为因素形成的荒漠化的速度也不同，如现代有的发达地区更加关注环境，注重环境保护和治理，荒漠化的形成速度较慢。而自然因素是相对稳定的，对荒漠化形成的影响相对较小，因此，自然因素形成荒漠化的速度总体上比人为因素慢得多。

2.地理实践力与高阶思维

地理实践力是地理信息的获取与分析、地理观测、地理考察与调查、地理实验、地理模型与图表的制作、地理决策等能力的综合，其形成遵循“一般思维—专项思维—专业思维—创新思维”的发展轨迹，一般思维为低阶思维，其余思维为高阶思维，这体现思维进阶的特征。地理实践力的提升过程，不仅是经验积累基础上的知识应用过程，还是实践过程中获得和丰富地理思维的过程，同时也是创新性思维、批判性思维和地理决策力不断形成和提高的过程。地理实践力的进阶发展特征，符合由低阶思维进阶到高阶思维的过程。笔者在本节课中利用地理实验探讨防护林对荒漠化扩展的影响，具体过程如下：

材料准备：沙子若干、草坪3块、吹风机一台。

实验步骤：1.沙子放在左侧、草坪放在中间、右侧空地代表城镇；2.用吹风机从左侧吹沙子；3.吹风机风力不变，改变草坪的覆盖率；4.观察右侧城镇沙子变化情况。

实验结果：实验中不断改变防护林的植被覆盖率，当植被覆盖率为75%时，右侧的城镇基本上都没有沙子吹过来(图1)；当植被覆盖率变为45%时，学生经观察发现，已经有大部分沙子透过防护林吹到城镇(图2)；只要防风林带有缺口，无论防护林覆盖率如何提高也无法起到防风固沙的效果(图3)。学生通过实验发现植被覆盖率的变化会影响植被防风固沙效果的变化，发现此实验并不能完全模拟防风带对沙漠化的阻挡效果。

图1 防护林覆盖率为75%

图2 防护林覆盖率为45%

图3 防护林有缺口

实验反思：1.防护林内不同植被类型的防风沙效果有明显不同；2.同种覆盖率的防风林带，宽度不同也会影响防风效果。

本实验中需要改进的是：1.点风源的吹风机不能完全模拟盛行风，建议增加一个吹风机；2.沙丘的高度不宜超过草坪高度。

从实验操作到问题思考，从感性认知到理性认知，学生对防护林有了全面、清晰和深刻的认识。学生按照本实验步骤完成实验，并能够总结防护林植被覆盖率的变化对防沙效果的影响，这属于低阶思维。学生获得的实验反思和实验改进措施属于高阶思维，由此可见高阶思维是建立在低阶思维基础上的。在完成实验的过程中，教师引导学生对实验的过程和结论进行深入讨论和思考，最终形成高阶思维。

3.人地协调观与高阶思维

人地关系的培养，关系到社会发展。正确处理人类活动与地理环境的关系，形成人地协调的价值观念，这就是一种高阶思维方式。在地理教学中要重视引导学生深刻地认识人地关系的深度和广度，这样可使学生认识人地关系的思维不断进阶，最终形成人地协调发展的思维。人地关系包括“人对地”的关系和“地对人”的关系，通过剖析一定地域内具体的人地关系事实，使学生深刻认识“人对地”的作用以及“地对人”的反作用，进而形成区域开发的正确价值观念和思维方式。笔者在对西北地区荒漠化的成因进行探讨时选取了如下情境素材：

情境一在甘肃省河西走廊地区，古人利用祁连山冰雪融水和山麓地下水，兴修水利，发展屯田，使这里成为一片富庶的人口密集之地，但随着绿洲水源的枯竭，加上战争、瘟疫等原因，大部分古绿洲在经历汉、唐、明、清几次大规模开发后，相继被迫被放弃。

情境二河西走廊地区古今交通线与城镇分布图。(图略)

合作探究：河西走廊地区的现代公路连接的绿洲城镇，几乎全部远离古遗址(古城镇)，更靠近祁连山的山前地带。

笔者以绿洲城镇的兴衰为视角探讨荒漠化的成因，引导学生从时空的视角深入思考：近百年来自然因素是绿洲城镇发展和衰败的宏观背景和客观条件，人为因素才是绿洲城镇兴衰的主导因素。早期，古人利用冰雪融水和地下水发展种植业，使河西走廊成为富庶地区，这说明早期的人类活动与地理环境的关系是相互协调的。而随着人口的增加，人类对绿洲土地资源开发和改造的活动强度不断加大，改变了水资源的时空分布，加剧土地盐渍化和土地荒漠化，从而导致绿洲古城的废弃，新兴的绿洲城镇不断向水源充足的河流上游移动。让学生完成合作探究的问题，引导学生从低阶思维进阶到高阶思维，进而让学生形成正确的人地观，即在自然因素波动很小的情况下，人为因素主导了绿洲城镇的兴衰。

二、地理学科核心素养下的高阶思维培养路径

高阶思维实际上是对地理概念、地理规律和原理的深层理解和逻辑分析基础上形成的一种深层次思维方式。目前大多数中学的地理教学方法采用的是讲授法，学生参与教学过程的程度很低，对知识被动地接受，而缺少自身的思考。发展高阶思维的教学本质上是对传统教学方法的突破，打破以往“填鸭式”的教学方式，更加注重与学生的交流和沟通，以《普通高中地理课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称《课程标准》)和《中国高考评价体系》为基准进行知识深度的加工和融合，突出以学生为主体，发展学生的分析、评价和创造的能力进而培养学生的高阶思维。

1.深挖《课程标准》，构建高阶知识

根据布鲁姆的认知分类目标理论，把知道、领会、应用划分为低阶思维，而把分析、综合、评价划分为高阶思维。笔者认为探究知识的内在联系，对学生高阶思维的培养起到至关重要的作用。知识体系的构建源于高阶思维，这部分知识可以认为是高阶知识，符合高考知识要求；孤立的、未形成知识网络的知识为低阶知识，符合学考知识要求。生态环境脆弱区自然生态系统的地理条件比较特殊，且比较脆弱。当受到人类活动的影响后，容易造成生态系统的破坏，导致土地的荒漠化。本课《课程标准》的表述为“以某生态脆弱区为例，说明该地区存在的环境与发展问题，以及综合治理措施”。生态环境脆弱区发展面临的主要问题是生态系统的资源功能、环境功能弱化或者丧失，进而影响本区域乃至其关联的人类生存条件。针对不同的生态脆弱区，要有不同的治理措施，如生物措施、工程措施等。湘教版采用的案例素材为西北地区荒漠化生态脆弱区，本节内容以探究活动的形式呈现，让学生在阅读分析材料的基础上总结出各知识要素之间的相互联系、相互影响，进而构成知识体系，自然生态环境脆弱是形成荒漠化的背景(图4)，而人为因素是荒漠化快速扩张的主因(图5)，自然因素和人为因素相互影响、相互制约。因此加深学生对荒漠化本质和内涵的理解，利于构建高阶知识。

图4 西北地区自然生态环境脆弱的知识网络示意图

图5 荒漠化的人为因素知识网络示意图

2.优化真实情境素材，构建高阶情境

高中地理教学中融入到真实具体的情境中，引导学生捕捉新信息、发现新问题、找到新规律、探索新路径、解决新问题，使学习更具个性化和创造力。笔者认为的高阶情境应该是经过处理结构化的真实情境素材，这些情境素材不仅源于生活，而且提供的地理关键信息也是多元的，这需要学生具备高阶思维能力去提取关键信息，调用核心知识去解决地理问题，这充分体现新课改的理念——“学习生活中的地理，学习有用的地理”。真实情境素材的选取要具有典型性、针对性，学生易感兴趣。湘教版教材内容选择的西北地区范围太大，应当选取一个更典型的、具体的情境素材，以主题情境深入探究西北地区荒漠化的成因。笔者以甘肃民勤县为例探讨荒漠化的成因和防治措施，然后再回到西北地区大区域背景下进行宏观分析和探究，这有利于学生从多角度、多方位认识荒漠化成因及其区别，如耕作区过度开垦导致荒漠化的主因；牧区过度放牧是导致荒漠化的主因等。笔者针对荒漠化的成因提供以下情境：

情境一甘肃省民勤县地处河西走廊东北部，石羊河流经民勤盆地。从20世纪50年代至20世纪末，石羊河流域的水量减少了近1/3，石羊河流域的人口却从90万增加到近230万，灌溉面积由300万亩增加到500万亩(1亩≈666.7平方米)。下表为石羊河流域历代人口和耕地变化表。

表1

情境二石羊河地理位置示意图(图略)；图6为1970—2018年石羊河径流量的变化示意图；图7为2000—2018年石羊河流域内主要盆地逐年用水过程曲线。

图6 石羊河流域径流量过程线图

图7 石羊河流域内主要盆地2000—2018年逐年用水过程曲线

这部分知识在湘教版教材中是通过阅读材料来呈现的，而且教材中只是阐述了荒漠化成因的理论知识，未提供学生习得知识的情境素材。因此，笔者选用了两个情境素材，在情境创设的过程中，尽可能地把一些真实的、重要的、关键的地理信息放入情境中，构建有思维梯度的高阶情境素材。在情境一中关键的文字信息是“20世纪50年代到20世纪末灌溉面积增加到500万亩”；情境二是以图表的形式为学生创设的高阶情境，地图所蕴含的信息是综合性的，对学生能力的培养也十分多元化，适当地引入地图、表格、图表等图形语言创设情境。如图2中包含的关键信息：“1970—2000年石羊河流域径流量下降”“2000—2018年石羊河流域水量又有所增加”。在教学情境素材的选取上应尽可能选择图表等多种类型的情境素材，使学生能充分发挥自己的潜能，以便在思维的碰撞中实现高阶思维的培养。

3.精心设置问题，构建高阶问题

学生的思维起源于问题，缺少问题的思维如同无源之水，无本之木。问题的有效设计是促进学生高阶思维发展的核心。教师在教学中设置一系列有思维梯度、有层次的问题情境，将知识点分解成一系列相互关联的、相对容易的“问题串”，或是将某个地理问题的解决思维和过程加以分解，成为相互关联的“小阶段”，然后通过总结各个阶段的有效方法，最终获得问题解决的完整思维过程，进而使学生分析、解决地理问题的思维能力不断提升。笔者认为学生通过完成高阶问题最终形成的思维都是高阶思维，这些“问题串”和“小阶段”都属于高阶问题。教师创设高阶问题情境让学生由浅入深、由易入难、前后连贯地思考问题，培养学生独立地分析问题、辨别问题并对问题做出评价的能力，最终形成高阶思维。如上述以民勤县为例的情境素材探究荒漠化的成因，笔者设计了几个问题：

问题一：指出石羊河流域唐代前后发展耕地条件的变化；

问题二：活动探究1970—2000年石羊河流域径流量变化的原因及其带来的影响；

问题三：总结1970—2000年石羊河流域荒漠化迅速扩大的原因；

问题四：比较说明石羊河流域唐代前后影响荒漠化形成主要因素的差异；

问题五(过渡问题)：分析石羊河流域2000—2018年径流量变化的原因。

课堂设置问题的广度和深度必须要适度，这样可以避免跳跃性思维(跨度过大)造成学生思维障碍，影响学生学习；而设计得过细而杂，无思维力度，达不到培养思维能力的目的。因此，问题一到问题四都是基于真实情境的设问，问题一的设计引导学生从时空观的角度关注人地关系的变化，本设问为描述地理事物类的问题，属于低阶问题；问题二到问题三的设计是在问题一的基础上进一步加深难度，学生通过从地图、文字、表格及图形等情境素材提取有效信息的方式，引导学生进行深入的讨论和思考，进而得出荒漠化形成的人为因素；问题四是在前三个问题的基础上，学生通过对比分析得出唐代前、后荒漠化形成的主要因素分别为自然因素和人为因素；问题五为过渡问题起承上启下的作用，学生通过情境材料获取有效信息，再经过分析、判断、推理、归纳得出人地关系行为的转变对径流量的影响，进而过渡到对“荒漠化的防治”这个知识点的学习。问题二到问题五的设计有明显的思维梯度、思维层次，这属于高阶问题，对学生逻辑思维能力的培养与低阶问题的培养明显是不同的。

4.鼓励大胆质疑，构建高阶质疑