構建“思維模型”教學方法的實驗報告

　　一、問題的提出
　　《普通高中地理課程標準（實驗）》著眼于學生全面發展和終身發展的目標，強調教學過程要充分體現學生的主體地位，要創設符合學生認知規律的、有利于探索學習的有利條件。筆者在實驗新課程的地理教學中認為，借鑒美國著名心理學家鮑威爾關于構建學習的“思維模型”理論，從研究學生的地理學習規律入手去促進學生的進步或發展，以提高地理教學的有效性是十分可行的。
　　二、理論假設與實驗目的
　　鮑威爾認為，學生學習的“思維模型”是這樣一個過程：感知、操作—形成表象—書寫、表述—形成定義。從地理學科特點看，借鑒鮑威爾這一理論構建的地理教學過程應該是：①為學生提供學習材料，組織學生的感知活動；②引導學生將看到、聽到的地理事物或事物發生的變化過程加工復現形成地理表象；③引導學生將所獲得的地理表象用口頭語言和書面語言表述出來；④指導學生從所學知識中概括出準確的定義，達到對知識的理解、掌握和運用。鮑威爾這一符合學生認知心理與智能發展規律的教學方法，本文稱之為“地理學習思維模型構建法”（下稱“思維模型構建法”）。
　　理論假設：“思維模型構建法”教學效果優于傳統“講授法”，因其促使學生認知過程符合“學習的認識心理循序發展律”，即人的認識心理總是隨著有效智力勞動的增加而循序發展提高的。在地理教學過程中，它能通過豐富的感性材料幫助學生形成豐富的地理表象，并讓學生在看、聽、做等活動中通過多種感覺器官參與學習過程，從而強化地理教學效果。
　　實驗目的：實施不同教學方法的對比之后，經過測驗、統計分析和統計推斷證實上述的理論假設，依據新課程理念探求優化地理教學方法的狀況，促進教師的教學過程符合學生的認知心理規律，真正達到“教”為“學”服務。
　　三、實驗方法與步驟
　　實驗對象：在高二年級23個班中取一個班為實驗班，另一個班為實驗對照班。
　　實驗自變量和因變量：本實驗是一個單變量教育實驗。自變量是地理教學過程中教師實施的教學方法，它有兩種教法：實驗班采取“思維模型構建法”，對照班采取常規“講授法”。授課內容同為人教版高中地理選修5“中國的地質災害”第一課“地震災害”。因變量為教學效果。觀測指標有二：一是實驗處理后學生接受形成性測驗的成績；二是學生對教師授課方式的喜歡程度（即心理傾向）。
　　“思維模型構建法”的教學過程：①感知操作：教師提供關于地震的圖片和視頻資料，并讓學生彎曲小竹片模擬地震發生。②形成表象：學生針對教師提供的學習材料和模擬實驗談“你看到、聽到、感受到、想到了什么”。③表述和書寫：圍繞教師提出的本節課學習目標，學生之間分享學習成果和經驗，并作地理圖文分析，教師則作點評。④形成定義：教師作知識歸納，學生通過教師的講授和課堂練習達到對知識的掌握和鞏固。
　　“講授法”的教學過程：①觀看：觀看視頻資料和教師的演示實驗。②聽講授：接受教師的知識講解。③練習：運用接受的知識去解釋地理現象。
　　無關變量的控制：①實驗班與對照班學生接近等質。包括兩個班同為文科班，期中考試地理學習成績相近（實驗班平均分為84分，對照班為86分），人數和男女性別相近（分別為實驗班54人中女生38人，對照班55人中女生36人）。②實驗班和對照班同由筆者施教。③教學內容同為“地震災害”一課。④實驗時間設在同一天上午進行，并且前一節課都不是體育課或音樂課。
　　實驗設計模式：采取有前測的等組實驗設計，即
　　
　　實驗步驟：
　　前測：采用實驗處理前三周兩班中段考的成績（見表1）。
　　實驗處理：實驗于同一天上午第三、四節課分別在實驗班和對照班進行。實驗班接受實驗處理（X），即采取“思維模型構建法”教學；對照班按平時采取的“講授法”教學。
　　后測：實驗班、對照班均在課時結束前10分鐘進行形成性測驗和接受問卷調查。
　　比較兩組實驗結果：運用統計測量方法對測驗成績和問卷作統計推斷和統計分析。
　　四、實驗結果與分析
　　1.前、后測成績和統計推斷
　　（1）成績對比（見表1）。比較兩組實驗結果：（O2-O1）-（O4-O3）=（83.8-84.5）-（61.32-74.03）=12.01
　　
　　
　　（2）統計推斷。根據表2數據，做獨立樣本Z檢驗（因N>30，故用Z檢驗），求不同教學方法是否對實驗組、對照組學生學習成績有顯著不同影響。
　　①建立虛無假設H0：假設兩組總體成績之差不顯著，兩組平均分之差是因抽樣誤差造成的。
　　②分別求兩組平均數的標準誤：
　　SE===2.35
　　SE===3.06
　　標準誤應為：SE===3.86
　　③求Z值：Z===2.74
　　④決定顯著水平α=0.01；劃定臨界區Z0.01=2.58
　　⑤做出統計推斷：因│Z│=2.74＞2.58，故P＜0.01，檢驗結果差異非常顯著，應拒絕上述虛無假設，即兩組平均分之差不是抽樣誤差所造成的。由此推斷說明，不同的教學方法對實驗組、對照組學生的學習成績有顯著不同的影響。
　　（3）實驗分析。采取“思維模型構建法”施教的實驗組后測成績明顯優于“講授法”的對照組，前者的教學過程建立在學生學習地理的“認識心理循序發展規律”之上，它能有效地使教師的“教”與學生的“學”同步進行，促進學生學習效率的提高；后者則是教師為主體的“教”，未能滿足學生認知心理過程的發展，讓學生被動地接受知識。
　　2.問卷調查情況和統計推斷
　　（1）調查結果并制3×2列聯表（見表3）
　　（2）統計推斷
　　①提出虛無假設H0：兩組學生對這節課施行的教學方法的喜歡程度無顯著差異。
　　②選擇顯著水平a=0.05，求自由度：
　　df=（R-1）（L-1）=（3-1）（2-1）=2
　　③根據公式f=N，求列聯表中每項選擇人數的理論值（f）：
　　f==28.2 f==28.8
　　f==20.3 f==20.7
　　f==5.5 f==5.6
　　④列理論次數表（見表4）。
　　求x2值：
　　x2=
　　=+++++=19.25
　　⑥查x2值表，得x2（df）0.05=x2（2）0.05=5.99
　　⑦做出統計推斷：x2=19.25>5.99，所以P<0.05，應拒絕虛無假設。由此推斷說明，實驗組和對照組對教師這節課采取的教學方法的喜歡程度有顯著差異。
　　（3）實驗分析。教學過程是教師引導下學生的認知過程。在這個過程中，學生是認知的主體，教師起到主導的作用。而教師主導作用發揮得好壞的主要標志是“學生的學習積極性調動得怎樣，學習的效果怎樣”。學生對地理學習的興趣，除了受教師學識等因素影響外，也受教師施行教學方法的影響。“思維模型構建法”通過汶川地震錄像的“看”、模擬地震發生的“做”、實驗感受的“說”、學習分享的“聽”等活動讓學生眼、手、口、耳等多種感覺器官參與學習過程，“學習積極性”和“學習效果”自然就提高了。
　　3.后測不同認知層次得分
　　為檢測學生在不同教學方法下對知識層次掌握的情況，形成性測驗的六道測驗題分為識記（地震定義、多發區）、理解（板塊交界處、災情與人口和經濟的關系）、運用（近年我國西南地震多發的原因分析、避震與自救）三個層次。
　　（1）成績對比（見表5）。實驗后學生的學習效果表明，實驗組在施行“思維模型構建法”之后，對地理概念和地理分布規律（識記）、對地理規律的成因和地理要素的關系（理解）得分率都顯著高于對照組。
　　（2）實驗分析。地理表象是學習地理不可缺失的一種心理過程。表象是人腦所保持的客觀對象的形象在觀念中的復現過程。“思維模型構建法”的教學過程即是教師提供豐富有效的感性學習材料—學生對材料接收形成直觀的感性反映—學生對地理表象的表述和重構—理解并形成地理知識。因此，地理教學的感知操作、表象形成和重構對提高地理課堂效率是有促進作用的。▲