核心素养在地理逻辑思维教学中的渗透*——以“地球的演化”为例

王 振 于 伟

（1.南通市第二中学, 江苏 南通 226002; 2.曲阜师范大学 地理与旅游学院, 山东 日照 276826）

一、地理逻辑思维训练的必要性

逻辑思维训练是培养学生逻辑思维能力的重要方式，通过逻辑思维训练，学生在认知过程中能够借助概念、判断和推理，抽象地反映现实事物的特征及本质。[1]逻辑思维在中学地理教学研究中亦有涉及。韦志榕指出：“学生的知识结构和学科的知识结构是教材编写的基本依据。教材最终呈现的逻辑结构，是根据学生的身心发展规律与学科知识结构结合的特点来考虑的。”[2]此外，程益贵提出应基于地理学科逻辑和学生学习逻辑设计结构不良的问题，其中学科逻辑的内涵是通过学科知识结构来体现的，学习逻辑是学生学习的规律和方法。[3]吴岱峰则认为地理学科知识具有整体性，各章节内容之间密切关联，教师应依据学科逻辑，理清地理学科本质与规律，依托学科事实，指导学生构建认知阶梯。[4]具体实践方面，卢钢和褚军分别以“青藏地区的自然特征和农业”“气压带和风带”为例，在培养学生核心素养的同时，训练学生的地理逻辑思维。[5][6]

在学生心理与智力成长发育的关键阶段，中学地理教学不仅要注重知识的传授，更要重视学生智力的开发、方法的习得与实践，提升学生的自主探究能力。因此，逻辑思维训练尤为重要。而我国当前的地理教学多围绕核心素养的培育开展，地理逻辑思维能力的相关研究尚处于萌芽阶段，需要进一步丰富研究成果，以营造综合性和区域性辩证统一逻辑框架下的地理学科核心素养多维共生的课堂教育生态。[7]在培育地理学科核心素养的同时，助力学生的智力开发和综合素质提升。

二、“地球的演化”一课的逻辑性与核心素养内涵

“地球的演化”一课的教学策略相关研究成果较为丰富，关注到了核心素养的培养，但大多缺乏地理逻辑思维能力的培养与相关案例的讨论。李皎等尝试融入科学史、科学哲学和科学社会学教育，将地理实践力培养与HPS理念结合，以此激发学生对科学本质的探究欲望。[8]卢成树以蕨类植物演化为主题，引导学生在情境中探究地球的演化历史，培养学生的人地协调观和综合思维。[9]金梓乔则基于知识主线设计了“地球演化历史”学习单元，加强学生对章节知识的综合把握。[10]此外，也有研究认识到了逻辑思维训练的必要性，但未结合具体知识内容深入分析。方晓阳基于问题式教学的思路，建构了“地球的历史”一课的思维链，以提升学生的综合思维能力。[11]罗晓芳等强调成因思维在该课教学过程中的应用，培养学生的综合思维。[12]由此可见，以往的研究采用了多种教学方法来设计“地球的演化”一课，在一定程度上达到了思维锻炼、情怀培育和探究精神培养的目的，但在教学过程中逻辑思维教育的渗透仍显不足，缺乏宏观地理认知与微观细节的联系。

地球的演化过程研究具有很强的逻辑性，人教版和湘教版等主流教材中的相关内容也印证了这一点。地球演化历史的探究性学习过程不仅能够较好地渗透地理学科核心素养，更具有锻炼学生逻辑思维能力的效用，教师应在建构地球演化历史的逻辑框架中实现核心素养的培育。首先，地质要素与其他地理要素的相互作用是当前和未来地质学和地理学发展的重要前沿研究领域，地球内、外部圈层持续的物质循环、构造活动、生命演化和地球的演化过程相互关联，构成地球—环境—生命和海—陆—气协同演化系统。其次，当前人地矛盾日益突出，地球上的资源能源、气候环境、地质灾害与人类社会的可持续发展息息相关，地球演化过程中伴随的资源能源富集、生态环境变迁及其区域差异是地球科学的重点讨论方向，[13]对于探索人类与社会可持续发展路径和服务国家发展战略具有重要意义。由此可见，“地球的演化”一课的探究性学习有助于提高学生的区域认知水平，提升逻辑思维和综合思维能力，同时有利于学生树立人地协调观念和国家战略观念，激发学生对未来人类适应与影响地球环境的创新性思考，培养学生的地理实践力。

综上所述，“地球的演化”一课的内容具有较强的逻辑性，探究活动过程能够充分融入地理核心素养的培养，适合作为案例进行核心素养在逻辑思维教学中的渗透设计。因此，本文以“地球的演化”为例，从时间序列、空间地域与地理要素的三维视角，[14]系统讨论核心素养培育与地理逻辑思维训练的协同实现策略。

三、核心素养在地理逻辑思维教学中的渗透

鉴于地理逻辑思维能力培养的紧迫性和核心素养培育的重要性，教师在进行“地球的演化”教学设计时，应以培养地理核心素养为目的，以地理课程标准为依据，基于地理学科知识逻辑和学生认知逻辑，由浅入深地设计问题链与小组活动。本节内容对应的课程标准要求为：运用地质年代表等资料，简要描述地球的演化过程。由此可见，地球的演化过程是教学的重点内容。学生能够简要描述地球的演化过程是课程标准的具体要求，是应达到的教学目标，教学需要围绕地球的演化过程展开。目前，主流教材均从前寒武纪、古生代、中生代和新生代四个地质历史时期分别描述地球的演化过程。其中，人教版教材多处文字暗含事物发展的逻辑性，例如用“晚期，气候变得干旱，水源稀少，一些两栖动物慢慢进化成更能适应干燥气候的爬行动物，裸子植物开始出现”来描述晚古生代时期的地球演化历史，内含生命进化与气候条件的关系，体现了地理学整体性思维。教师在实际教学时应注重培养学生在探究地理问题过程中的综合思维，以“故事教学”的形式揭示地球演化过程中不同地理要素间的相互作用，并在此基础上建构知识逻辑框架。

教师采用“故事教学”的形式时，应把握叙事逻辑与研究逻辑，结合经验逻辑与证明逻辑，帮助学生以问题为导向，抓取关键条件，推理探寻动力来源，建立因果联系，从而内化知识，自主建构知识逻辑体系，提升地理实践力与创新能力，衍射更多情境下地理问题的探究思路。[15]就“地球的演化”一课而言，学生通过阅读教材文字与地质时期的气候变化等图表，理解地球的四个演化历史阶段发生的事件，并在此基础上调动自身地理学科能力与创造性逻辑思维，发掘教材内容暗含的不同地理要素演化间的关联逻辑，在教师的指导下，灵活建构较为丰富和完整的地球演化过程框架。本文结合主流教材内容与前人学术研究成果，尝试以“故事教学”的形式从整体性与延续性的角度简要描述地球的演化过程并建构逻辑框架（见图1）。

图1 地球演化历史的逻辑框架

1.地球环境演变的整体性

前寒武纪，地球环境逐渐宜居。冥古宙是地球初生阶段，地球内部经历了复杂而有序的变化，但地球外部并无生命迹象。太古宙时，地球岩浆活动剧烈，火山喷发频繁，诸多金属矿藏得以形成。[16][17][18]此时，海洋在地球表面占绝对优势。同时，大气圈逐渐形成，地球上出现了蓝细菌等单细胞原核生物。元古宙的地壳活动依然剧烈。元古宙早期，气候相对暖湿，蓝细菌等单细胞原核生物繁盛。随着蓝细菌释放的氧气逐渐积累，大气圈氧含量上升，地球宜居性增加，进一步促进了生命的演化，[19][20]海绵等多细胞真核生物出现。元古宙晚期，进入震旦纪大冰期，气候变冷，冰川增多，海平面下降，伴随地壳活动，地球出现若干大片陆地。

古生代，地球宜居特征明显。古生代剧烈的地壳活动使海陆格局持续发生变化，古生代早期的海洋面积远大于现在，加之相对暖湿的气候条件，促使海洋中生命大爆发，三叶虫、鹦鹉螺和笔石等海生无脊椎硬体动物繁盛，并在古生代中期进化出了鱼形脊椎动物。在地壳活动的影响下，古生代中后期海洋面积逐步缩小，后期各块大陆汇聚形成联合古陆，生物也随之摆脱水域。[21]此时，地球上出现了苔藓等陆地低等植物，蕨类植物和两栖动物也相继出现，繁茂的蕨类植物森林使古生代后期成为重要的成煤期。古生代晚期，气候逐渐变得干旱，水源稀少，两栖动物开始向爬行动物进化，蕨类植物开始向裸子植物进化。[22]古生代末期，地球环境受天体物理或地球物理扰动而发生了剧烈变化，地球的宜居性下降，约95%的物种灭绝。[23]

中生代，宜居地球更具生机。伴随剧烈的地壳活动，联合古陆逐渐解体，陆地面积也显著扩大，环太平洋地带形成了高大山脉，该地频繁的岩浆活动造就了丰富的金属矿产。[24][25][26]在总体温暖干燥的气候条件下，裸子植物繁盛，被子植物出现，中生代成为了重要的造煤时期。同时，丰富的食物使爬行动物在陆地盛行，恐龙出现并迅速走向繁盛。此时，地理环境的区域性仍不可忽视，中生代全球气候总体相对暖干，但为追求生境宜居，恐龙繁盛区域的气候环境通常相对温湿。[27][28]随着后期气温缓慢降低，鸟类和哺乳动物等恒温动物相继出现。[29][30]中生代末期，地球环境剧变，宜居性下降，生物大灭绝重现。[31]

新生代，宜居地球孕育出高级智慧生命——人类。地壳活动使现代海陆分布格局逐渐形成，喜马拉雅山等高大山脉和高原隆起。[32]新生代早期暖湿的气候使哺乳动物和被子植物繁盛，灵长类动物出现，并在第四纪时进化出人类。[33]第四纪大冰期时全球的气温总体偏低，气候呈现冷（冰期）暖（间冰期）交替特征，随之变化的冰川与海陆格局又使生物分布发生变化。

2.地球环境演变的延续性

地球内、外圈层是一个相互作用、协同演化的有机整体，不同地区在演化过程中带有明显的区域特征。不同要素自身的演化过程还具有延续性，尤其体现在生命演化方面。生命演化具有由低级向高级、由简单向复杂的规律，由最初的单细胞原核生物进化到多细胞真核生物，再分化出植物与动物。植物经历了由藻类、蕨类到裸子植物、被子植物的演化阶段，动物则经历了由无脊椎动物、鱼形动物、两栖动物到爬行动物、哺乳动物，最终进化出人类的演化历程。而人类活动导致的全球范围内的环境变化，正逐渐将地球演变进程推离既定的轨道。[34]今后，人类需竭力珍惜与维护地球的宜居性，避免因人类对环境的扰动而使地球进入新一轮物种大灭绝。

就“地球的演化”一课的教学设计而言，学生应在教师指导与提示下，通过寻找证据、自主推理、合作探究，领悟地球演化的整体性和延续性，体会宜居地球的珍贵，由此实现核心素养在地理逻辑思维训练过程中的渗透。首先，学生观察化石和地层的实物与图片，通过抽象概括形成地理概念，明确古生物化石和生物地质记录（如层叠石）等是地球演化的直接证据和断代依据，[35]能够根据化石和地层特征判断区域古地理环境及时间顺序，提升地理实践力。其次，学生运用地质年代表等资料，结合教材和景观图片，通过合理的演绎推理，简要阐述前寒武纪、古生代、中生代、新生代在地壳活动、矿产形成、海陆变迁、生命演化和气候变化等方面的演变路径和因果关联，灵活构建地球演化的逻辑框架，说明地球演化历史的延续性和地理环境的整体性、区域性，提升综合思维、地理实践力和区域认知能力。最后，学生理解地理事物时刻参与物质循环和能量流动，学会以动态和相对的空间观探究地理事物的结构、关系与整体功能。鉴古知今，展望宜居地球的未来，尊重自然规律，以实际行动减轻人类活动对环境的干扰，珍惜地球的宜居性，树立人地协调观。

此外，有条件的学校还可以在校本课程中融合地球科学与生命科学，科普地质历史时期生命演化事件的遗传学基础、第四纪气候—生命—海陆—资源协同演化效应、人类对全球氧循环的影响等前沿科研成果。激发学生兴趣，强化人地协调观，同时提高学生的地球科学素养和多学科交叉逻辑思维水平，为新时期的人才培养作前瞻性铺垫，进而服务国家发展战略。

四、结论与展望

本文以“地球的演化”为例，探讨了探究性学习过程中核心素养培育与地理逻辑思维训练的实现策略。大单元教学视角下，“地球的演化”描述的表层逻辑为地理要素演化的延续性及要素间的关联性，底层逻辑为宜居地球的变迁，而地球的宜居性恰为第一章“宇宙中的地球”暗含的逻辑主线。因此，本课教学过程应贯穿地球宜居性的演变，并着眼于地球宜居性的维护与展望。学生通过归纳、演绎、推理与合作探究，灵活运用化石和地层等证据判断地质年代与古地理环境，并从地理环境的整体性、区域性与延续性角度，描述宜居地球不同地理要素的演变历史、规律及要素关联，感悟宜居地球的珍贵，由内到外切实将保护环境落实于行动。在提升逻辑思维能力的过程中，学生的人地协调观、综合思维、区域认知及地理实践力也得到了培养，同时激发了学生对地球科学的探索兴趣。

未来以“地球的宜居性”为线索，可以进一步挖掘梳理“宇宙中的地球”的逻辑脉络，建构大单元概念下“宜居地球”的存在条件、要素协调与演变轨迹的逻辑框架，将其他学科核心素养培养融入到逻辑思维教学中。在知识记忆之外，教师要更加关注学生在方法掌握、智力开发、素质提升等方面的进步。