基于5E教学模式的高中生地理综合思维提升实验研究*

王 宇 王 刚 卢晓旭

（1.兰陵县第一中学,山东 临沂 277700;2.华东师范大学 教师教育学院,上海 200062;3.兰陵县教育和体育局,山东 临沂 277700）

综合思维指学生全面、系统、动态地认识地理事物和现象的思维品质和能力，表现为学生通过全面、系统、动态的视角认识复杂的地理要素、时空尺度、地域空间时，形成综合分析、解决现实问题的能力。在综合思维理论研究方面，汤国荣进行了概念界定，[1]卢晓旭开发了通过质量检验的测量量表，[2]为开展综合思维研究提供了测量工具。在综合思维实践研究方面，学者们提出了众多培养综合思维的建议，对提升高中生综合思维水平的教学实践具有示范及借鉴作用，但这些建议主要源自教师的教学经验和课堂观察，以定性研究为主，缺乏对综合思维的测量和有效性验证等实证研究。[3][4][5]5E教学模式包含吸引、探究、解释、精致和评价五个环节，是目前国外STEM教育中广泛采取的一种教学模式。本研究提出了“5E教学模式通过提升学生的综合思维知识基础与综合思维元认知水平，以此影响学生的综合思维水平”的设想，采用测量与教学实验的研究方法，验证了5E教学模式在提升学生综合思维水平方面的有效性，总结了提升策略。

一、研究对象和研究思路

1.研究对象

本研究在山东省兰陵县第一中学（以下简称为“兰陵一中”）开展。本研究选取2020级高三（6）班和高三（7）班两个基本情况相似的班级作为研究对象。高三（6）班共有学生56人，高三（7）班共有学生58人。

2.测量工具

本研究选择华东师范大学教师教育学院卢晓旭等开发并经过质量检验的综合思维测量量表，该量表含测题32道，分3个大类、6个小类。[6]笔者于2022年9月30日对所选择的两个班级进行综合思维水平前测。原作者报告信度为0.928，本研究经过大规模测试（受测对象为兰陵一中3157名师生）得出信度为0.932，说明测量工具质量可靠且适用于本学校，两个班级前测信度为0.925，后测信度为0.941。测量结果标准化为百分制分数。

3.研究思路和分析方法

本研究选择综合思维水平相近的两个班级作为实验班与对照班，通过前测水平了解到高中生综合思维水平较弱的现状。接着，结合教育理论与实际教学经验，对高中生综合思维水平较弱的原因进行分析，并依据5E教学模式实施标准以及5E教学模式中以问题为引导的地理学科核心素养培养机制理论，开发5E教学模式下高中生综合思维的提升策略并开展实验。[7][8]实验过程中依据效果、学生反馈及专家咨询进行调整。实验结束后，对实验、对照班进行综合思维水平后测，运用SPSS软件的独立样本T检验和配对样本T检验方法进行均值比较，检验实验效果。利用独立样本T检验进行实验班与对照班的均值差异显著性检验，利用配对样本T检验进行同一班级内前后测均值差异显著性检验。

二、理论基础和策略制定

地理学视角下，地理学通过研究自然、人文要素探究人地关系、揭示地理事物与现象的时空分布与变化规律，在研究对象、研究内容上体现地理学的综合性。[9]教育学视角下的实证研究证明地理综合思维知识基础和地理综合思维元认知影响地理综合思维水平。[10]

1.面向综合思维的5E 教学选题方向

依据地理学的综合性制定面向综合思维的5E教学选题方向，选题要考虑要素综合、时空综合、地方综合三个维度，符合从自然、人文要素综合探究人地关系的方向，从时空视角揭示地理事物的变化规律，从区域内外综合分析地理要素的相互作用，并适当结合现代信息技术（见表1）。

表1 面向综合思维的5E教学选题方向

2.面向综合思维的5E 教学策略

依据地理综合思维知识基础和地理综合思维元认知影响地理综合思维水平的实证研究结论，设计面向综合思维培养的5E教学策略（见图1）。

图1 面向综合思维的5E教学策略

面向综合思维培养的5E教学需要符合实施标准，结合课程标准和新高考改革的要求。[11]在引入环节创设问题情境时，建议选择真实情境，采用问题的表达形式。在探究环节应发挥学生的主体性，以小组合作的形式进行探究，在探究前应展示综合思维的概念、维度，让学生在探究环节中关注综合思维，提升综合思维元认知。在解释环节通过思维导图或绘图的形式引导学生进行系统、综合的表达，形成系统的综合思维知识。在精致环节通过展示不同情境巩固综合思维知识，以“你刚才运用了综合思维的哪个维度来解决这个问题？”等问题提升学生的综合思维元认知。在评价环节采用多主体评价，学生进行自我反思或组内提问，教师设计课后习题进行检测。

整体来看，所有环节不一定都要在课堂上进行，评价环节可穿插在前四个环节之中或在课后进行。各环节的侧重点根据选题各不相同，如“纺织厂的搬家路”“3D技术复现地球历史”侧重探究环节，“中国的‘饭碗’端得稳吗”“从西海固到闽宁镇”侧重解释和精致环节。

三、实验过程和结果分析

1.前测数据

利用高中生综合思维量表对高三（6）、高三（7）班进行前测，发放量表卷114份，回收量表卷109份，有效答卷109份，有效率95.6%。学生综合思维水平前测数据统计分析结果如下（见表2）。

表2 兰陵一中高三实验对照班学生综合思维水平前测数据

前测数据显示，高三（7）班的综合思维水平相对较高。独立样本T检验显示，高三（7）班前测成绩显著地高于高三（6）班。为增强实验结果的说服性，选择综合思维水平较低的高三（6）班作为实验班，综合思维水平显著高的高三（7）班作为对照班。在实验班按照5E教学模式下综合思维提升策略开展实验，对照班保持正常教学。

2.实验实施

实验从2022年10月8日正式开始，以高三（6）班的6人小组（其中一组为9人）为活动单位进行面向综合思维的5E教学实验。为了保证符合5E教学模式实施标准，教师邀请专家参与项目开题报告会，课题组成员在课前对每个教学设计进行标准审核、修正，在课后收集学生关于综合思维提升实验的反馈。经过3个多月的实施，于2023年1月初结束实验。

3.后测结果

2023年1月4日～6日，再次用高中生综合思维量表对高三（6）班、高三（7）班学生进行综合思维水平后测。后测发放量表109份，回收109份，其中有效答卷109份，有效率100%。

(1)班级间综合思维水平差异发生显著性变化

后测两班级综合思维水平数据的独立样本T检验显示：实验班的综合思维水平从显著低于对照班变为极其显著高于对照班（见表3）。

表3 兰陵一中高三实验对照班学生综合思维水平后测数据

(2)实验班综合思维水平提升幅度明显高于对照班

后测数据显示，实验班的综合思维水平已反超对照班。前测实验班综合思维水平为63.1分，低于对照班68.2分的水平，但实验结束后，后测实验班综合思维水平已提升至80.2分，对照班自然提升至74.6分，实验班的综合思维水平明显超过了对照班（见表4）。

表4 兰陵一中高三实验对照班学生综合思维水平前后测数据

从实验对照班前后测之间的对比来看，两班综合思维水平3个月以来均有不同幅度的提升，符合综合思维在教育过程中自然提升的理论预期，5E教学模式对综合思维提升的作用更加明显。对照班的综合思维自然增幅为9.38%，实验班的综合思维实验后增幅为27.10%，实验班的综合思维水平显示出大幅度的提升。选择配对样本T检验方法对实验对照班前后测数据进行比较显示，对照班的后测较前测提升6.4分，显示出显著性差异，而实验班的后测较前测提升17.1分，提升极其显著。

四、结论与建议

1.结论

实验结果表明，本研究所设计的面向综合思维的以小组为单位的历时3个月的5E教学实验，在提升学生综合思维水平方面表现出显著成效。

2.建议

第一，面向综合思维培养的5E教学需要符合实施标准，结合课程标准和新高考改革的要求。[12]第二，5E教学的开展要依据选题、学情等灵活运用。第三，面向综合思维的5E教学选题方向要考虑到要素综合、时空综合、地方综合三个维度，根据选题适当结合现代信息技术，兼顾培养学生的其他地理学科核心素养。

本文以实证研究的方式开展教学实验，证实了5E教学模式对于提升高中生综合思维水平的有效性，提出了面向综合思维的5E教学选题建议，制定了面向综合思维的5E教学策略，为教师提升学生综合思维的教学提供了证据支持和操作策略，有利于实现培养学生综合思维的教育目标，为推动高中生综合思维研究提供了实践性的探索经验。