基于實驗觀察的知識建構——“洋流”教學設計

同濟大學第一附屬中學（200438） 胡海俠 吳 祺

洋流的成因和全球洋流的分布規律是歷來教學的重點與難點。洋流的成因并非孤立的，而是多種地理要素共同作用的結果：洋流的分布與氣壓帶、風帶密切相關，其流向受地轉偏向力、海陸分布及季風的影響。本節課的教學目標在于通過課堂教學發展學生的高級地理思維水平，使學生通過主動學習獲得知識。

著名心理學家維果茨基是社會建構主義的先驅。他關注社會客觀知識對個體思維的促進作用。他認為社會互動和同伴間共同的問題解決促進了兒童的發展，而這種發展是通過教師提供指導實現的。高中自然地理具有一定的復雜性、規律性，這部分教學注重學生的思維發展，根據教學實際和維果茨基的理論指導，教師將洋流課堂教學分為四個階段“開篇引入——建構基礎——再次建構——知識應用”，并提供“腳手架”。教師作為指導者，指導學生小組合作學習，進行自主的意義建構。同時，在每個教學階段結束時，在教師指導下，師生共同總結階段性的洋流規律，謹慎對待學生每一步構建。設計過程如下：

一、建構學習基礎：搭建“腳手架”，建構洋流成因

維果茨基認為學生的思維發展過程主要是把外界的東西加以內化，從而使心理機能得以從低級心理機能向高級心理機能轉化。“最近發展區”就是學生當前所表現出來的能力與潛在能力之間的距離。所以在教學活動中，教師提供“腳手架”，幫助學生挖掘出潛在的能力，使他們將更多外部活動內化成自身的認知，更好地發展。也就是說，學生掌握的知識不應是由于教師講授，而是借助“腳手架”自主生成的。

因此，本節課嘗試借助維果茨基的活動理論，通過教學目標分析，確定三個情境主題，即創設密度流、風海流、補償流三個模擬洋流成因實驗錄像作為“腳手架”，為學生基于實驗觀察的洋流知識建構創造條件。學生置身于情境中，能夠積極主動地觀察，同時根據實驗觀察記錄表，在與同伴、教師的互動中進行自主的探索性學習，主動投入于更高水平的認知加工活動，將復雜而抽象的洋流成因具體化，建構相關知識，使復雜的知識找到了在學生知識體系中自我生成的路徑。

1．密度流

故事引入：第二次世界大戰期間，英法聯軍控制大西洋海域，占領直布羅陀海峽，用聲納監聽，計劃一聽到德軍潛艇的馬達聲便用深水炸彈將其炸毀。但是監聽多日，毫無聲響，德軍潛艇仍然神不知鬼不覺地溜出海峽，在大西洋偷襲英法聯軍。這是怎么回事？

設計意圖：這個小故事包含了密度流的基本知識，本身的故事情節也很巧妙，能吸引學生注意力，激發學生的探究興趣。一般情況下，學生都會想到是洋流的影響。但是要學生對密度流原理做出確切的描述還有一定難度。此時教師提供幫助學生思考的“腳手架”：

（1）播放模擬海洋實驗一“密閉隔板實驗”。

教師描述：一個模擬海洋的透明玻璃容器，中間有密閉的隔板。容器中一半是裝有藍色染料的鹽水，一半是普通的自來水。要求學生觀察密閉隔板移開的瞬間，藍色的鹽水與透明自來水的運動情況，填寫實驗觀察記錄表，體會密度流的原理。

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由教師自己設計、操作并錄制的實驗，增強了課堂的趣味性。學生可以非常清晰地觀察到動態的實驗過程和結果，并根據水體上部、下部的不同流向，通過自己的思考，得到密度流成因的結論：表層海水由密度較小的海區流向密度較大的海區，形成密度流。

(2)直布羅陀海峽衛星圖片和直布羅陀海峽海水密度縱剖面圖。

多媒體顯示衛星圖片截取的直布羅陀海峽位置及直布羅陀海峽附近的海水鹽度分布圖，教師要求學生結合學生已建構的密度流成因知識解釋德潛艇故事。

學生根據教師提供的“腳手架”解釋小故事中的奧妙：直布羅陀海峽兩側海水鹽度差異很大，造成表層海水由大西洋流入地中海，底層海水由地中海流入大西洋。德軍利用這一點，過直布羅陀海峽時，關閉所有的機器，借助洋流自由出入直布羅陀海峽。

2．風海流、補償流

教師提供“腳手架”：模擬海洋實驗二“吹風機吹動下的塑料紙屑運動實驗”及實驗觀察記錄表。引導學生通過不同角度看待洋流成因問題，建構風海流、補償流原理。

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學生本身對洋流的背景知識缺乏了解，教師不是簡單地課堂講解而是設計模擬洋流運動的教學情境，引導學生通過觀察實驗來獲取所需信息，體驗洋流運動過程，從而得出風海流、補償流的原理。這個過程使外部的地理信息與學生已知的地理信息不斷交互作用，為學生洋流知識的內化提供條件。同時教師的提問不是為了得到學生是與否之類的簡單答案，而是像“塑料紙屑運動方向與風向的關系如何？塑料紙屑前進時碰到容器壁發生什么現象？同時水體流出區域發生什么現象？”等，通過對模擬洋流實驗發生過程的一系列“追問”，為學生留出參與空間，挖掘出本節課學生最基本的“最近發展區”，如學生觀察實驗得出上述過程的結論：“風向與洋流流向相同”、“塑料紙屑前進時碰到容器壁后向兩側分流”、“同時水體流出區域有兩側水體過來補充的現象”。這種提問不僅培養了學生對地理信息的選擇、加工能力，同時也保證了學生在教學過程中的參與度，有效地幫助學生建立起洋流成因的程序性的、過程性的思維模型，有利于促進學生地理思維發展的“元認知級”交互，加強觀察、思維和語言協同發展。

二、再次建構：復雜性遞增，建構洋流系統

完成上述實驗以后，學生對洋流的成因有了初步認識，具備了理解世界洋流分布規律的基礎。由于洋流分布是多種地理因素相互作用的結果，所以如何解決學生對世界洋流分布規律的建構歷來是本節課的教學難點。系統理論認為，雖然我們經歷的世界是復雜的或多樣的，但我們總能發現其中不同類型的組織。社會建構主義認為，知識的構建是一個交錯迂回，循環往復的過程。綜合兩種理論的指導，本階段的教學由教師繼續充當指導者，在學生已建構的“洋流三大成因”的基礎上建立新的最近發展區，將學生已內化的洋流背景知識及相關地理技能再建構，通過以下三個環節來建構學生知識體系中“由理想到現實的世界洋流模式”，最后達到全班共同的最近發展區。

1．鞏固基礎：文本解讀能力轉化為地理繪圖技能

地理繪圖技能是學生在高中階段需要掌握的一項重要地理技能。所以某些脫離地理讀圖繪圖技能，僅僅通過文本語言來描述地理要素、解決地理問題的地理教學方式是不可取的。教師在地理教學中應當注重創設問題情境，使其將文本解讀能力轉化為地理繪圖技能，使學生養成善于利用地理示意圖、從地理視角考慮問題的習慣，為其進行終身地理學習打下良好基礎。

比如較常見的寒流、暖流問題，初中地理學習過按相對水溫可把洋流分為寒流、暖流。教師可要求學生根據教材的文本解釋來鞏固、熟練基本地理技能。具體步驟為教師在黑板上板畫四支南北半球的洋流，要求學生參照教材給出的寒暖流定義，在理解按相對水溫分類的寒流、暖流文本材料的基礎上，將文字轉化為地圖語言，用紅色粉筆描出板圖中的暖流，藍色粉筆描出寒流。同時，教師可適時幫助學生知識總結：暖流由低緯海區流向高緯海區；寒流由高緯海區流向低緯海區。這個過程本身使教師對學生的言語指導逐漸減少，但是學生形成地理技能更加迅速，更準確。此環節不僅幫助學生理清了知識脈絡，加深知識印象，而且加強了學生的地理問題表述能力，一舉兩得。

2．自主建構：洋流基礎知識轉化為世界洋流框架

教師課前將“世界理想洋流模式圖”畫于黑板上（右圖，未畫箭頭），并加以說明：假設兩側為均勻的陸地，當中為海洋，引導學生判斷大陸的東岸、西岸與大洋的東岸、西岸，避免混淆。

由于影響洋流的因素較復雜，涉及氣壓帶風帶、地轉偏向力、海陸分布與季風等多種地理要素。教學中教師幫助學生整理思路，在理解前面洋流成因實驗的基礎上，按照先考慮洋流形成的主導因素，即氣壓帶風帶、地轉偏向力作用所形成世界洋流模式中的風海流；再要求學生填畫由離岸風及洋流遇陸地分流所形成的補償流；最后疊加海陸分布與季風等地理要素，認識北印度洋海域的季風洋流分布規律。這種由簡單到復雜、由普遍到特殊的教學組織方式，既符合高中生的認知發展規律，又實現了知識建構過程中復雜性的遞增，在“由理想到現實的世界洋流模式”建構過程中，培養了學生空間思維能力、地理繪圖能力。

“世界洋流分布規律”的具體教學環節：

(1)借助“腳手架”填畫風海流、補償流。

由主導因素建構理想洋流模式圖中的風海流。教師多媒體展示“腳手架”——行星風系Flash，提示學生小組聯系剛剛學習的洋流成因分類及地轉偏向力，共同建構理想的世界洋流模式。

學生小組自主理解風海流流向有一定難度，教師應先示范判定一組風海流流向的方法：影響中低緯洋流的風帶為東南信風、東北信風，根據前面得到的風向與表層洋流流向關系的結論，確定赤道兩側洋流——北赤道暖流、南赤道暖流為自東向西的水平流向。再要求學生小組討論，得出南北半球的西風帶影響下形成的另一組水平方向風海流——南北半球的西風漂流。在這個教學環節中，教師給予的外部支持，實現了學生小組在問題解決過程中知識的內化。

世界理想洋流模式圖

受制于已形成的風海流，海洋中形成了補償流。在理想的世界洋流模式中側重于討論由離岸風及洋流遇陸地向兩側分流所形成的水平補償流，這部分內容可由學生自主填畫于學案，同時請一名學生代表填畫黑板上的板圖。學生小組在分析過程中初步建構出理想的世界洋流模式。至于離岸風形成的涌升流及洋流遇陸地形成的沉降流兩種垂直補償流留待后面的教學環節中解決。

(2)通過對比建構現實的世界洋流模式。

要求學生小組對比“理想的世界洋流模式圖”與“真實的世界洋流分布動畫”，在學生已建構的“理想世界洋流模式”基礎上疊加現實中的海陸分布與季風等其他地理要素，使學生再建構“現實的世界洋流模式”。

比如，引導學生思考為何北半球洋流有中低緯和中高緯兩個環流，而南半球洋流只有中低緯一個環流？學生小組根據世界真實洋流分布討論得出結果：原因為海陸分布的影響，此地被面積廣大的南極洲大陸占據。通過對比分析，加強了學生獲取地理信息的能力。

再如，學生小組發現北印度洋海域的洋流不同于理想的世界洋流模式，教師再引導學生讀圖得到有用地理信息：北印度洋中高緯度海域被陸地占據，而中低緯度海域為南亞季風控制區域。因為強大的南亞季風以及該地區海陸分布的影響，北印度洋海域有獨特的季風洋流，分布規律為夏季呈逆時針，冬季呈順時針。通過問題創設，逐步增加知識建構的復雜性，提高學生對信息的敏感度。

3．深化整合：地圖解讀能力轉化為文本解讀能力

上述教學環節使學生初步具備從地圖上解讀地理規律的能力，然而世界洋流分布規律是本課的重難點，對它的理解還要求學生具備將地圖解讀轉化為文本的能力，以全面認識洋流原理。教師是學生理解重要概念及原理的合作者，此時教師應提供恰當的“腳手架”對學生的合作交互進行支持，使學生內化穩定的洋流知識。該教學環節中教師提供學案“世界洋流分布規律”表格，同時將全班分為五個小組，根據理想和現實的世界洋流模式圖分別討論其中的五個問題，目的在于調動小組中每個學生的最近發展區，使作為學習共同體的每個小組，在組內達成共同的意義建構。接著每個小組匯報結論，最終使全班在“世界洋流分布規律”上達到共同的最近發展區，實現全班共同的意義建構。

本環節注重對地理原理及時總結，使學生個體、小組乃至整個班級按照由簡單到復雜、交錯迂回、循環往復順利進行洋流知識建構。這種教學過程使學生對洋流原理理解得更加透徹，從而更加牢固地自我建構了洋流知識體系，同時也提高了學生綜合分析地理問題的能力和表述地理問題的能力。

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三、知識應用：將知識綜合融于社會背景，培養解決地理問題的能力

社會建構主義認為，知識的建構離不開真實的社會情境，學習活動只有在社會情境中進行問題解決才有意義。本節課最后階段引入真實的地理故事：“一個‘洛陽漂流瓶’引發的跨國奇緣”，要求學生以小組的形式根據材料及洋流原理，分組討論漂流瓶抵達澳大利亞東南部的季隆可能有幾種路線。學生討論的同時，教師在學生間巡回，及時了解學生的討論進展，并對需要幫助的小組進行適當的提示。

一個“洛陽漂流瓶”引發的跨國奇緣

“很高興和你取得聯系，我希望和你成為朋友，你愿意嗎？中國河南省洛陽市金林鎮劉村李海波。” 瓶子在2010年4月4日16時左右被澳大利亞季隆市居民和13歲兒子撿到了。父子倆找到一個中文翻譯后，震驚地發現，這只漂流瓶竟然來自1.1萬公里以外的中國河南洛陽市！父親說：“這封信沒有書寫日期，不過它在瓶中保存得很好。”

后續報道：找到了漂流瓶主人，30歲的李海波，他通過勞務輸出到國外打漁。2005年冬，他所在的漁船從阿根廷橫穿大西洋、太平洋返回位于西班牙的基地。途經印度洋時，他把漂流瓶扔到海中。他說，長期在海上工作的人難免會孤獨，十分渴望與人溝通交流，但誰都知道漂流瓶被人撿到的概率太低了，所以壓根兒就沒抱什么希望，沒想到五年后漂流瓶被澳大利亞的朋友撿到，很意外。

2010年5月，這對澳大利亞父子和李海波在洛陽結伴同游，美美地享受了一個雙休日后，這對父子給澳大利亞的朋友發了一條短信：“洛陽太美了，‘李’請我吃了許多美食，人們的熱情讓我感覺像回家一樣！”

教師要求學生小組根據所學原理討論漂流瓶抵達澳大利亞東南部的季隆的幾種可能路線：

推測一：李海波在漁船駛出馬六甲海峽不久后投放漂流瓶。由于投放漂流瓶的時間為2005年冬季，印度洋北部海域盛行東北風，季風洋流向西流，漂流瓶在季風洋流及索馬里暖流的“幫助”下到達赤道附近的非洲大陸東海岸。隨后，漂流瓶或順赤道逆流、南赤道暖流、馬達加斯加暖流、西風漂流到達季隆。

推測二：李海波在赤道逆流、南赤道暖流、馬達加斯加暖流或西風漂流所經過的海域投放漂流瓶，漂流瓶將仍按上述路線到達季隆。

推測三：李海波在距離非洲大陸東海岸較近處的印度洋海域投放漂流瓶，可能順莫桑比克暖流及厄加勒斯暖流到達非洲大陸東南角海域，再順西風漂流到達季隆。

地理課程標準提倡學習生活中的地理，因此地理教學應盡可能與學生的生存環境相結合，使地理學習內容和學習過程具有真實的意義，對學生有價值。洋流對人文環境的影響涉及到國際經貿往來、世界漁場生產、摩爾曼斯克不凍港、海洋污染物、氣候、航海等眾多領域，從這些方面，我們不難從中看到縝密的地理科學原理的應用，感受地理科學理智的一面。然而，地理學科的知識與技能、過程與方法并非地理教育的全部意義，融入情感、態度、價值觀的地理教育，才能使地理教育過程實現認知過程和情感過程的統一。

“洛陽漂流瓶”的故事讓學生感覺到洋流就在我們身邊，而不是看不見摸不著的抽象理論。一個十分渴望與人溝通交流的游子，將希望寄托在一個小小的漂流瓶，事隔五年后，漂流瓶經歷了未知的旅程，在大洋彼岸被人拾起，成為跨國友誼的紐帶，這不能不說是一個讓人心潮澎湃的傳奇故事。豐滿、波瀾起伏的情感，使地理課堂理智和情感交織，極大地激發了學生的學習熱情。符合地理課程標準所倡導的注重學生個性發展，主要體現在注重學生內心體驗與心靈世界的豐富，培養學生樂觀的生活態度和求實的科學態度，不僅強調個人的價值，更強調科學價值與人文價值的統一，人的感性世界或理性世界的統一，從而提高了學生的地理素養。