基于創新思維培養的高中地理教學策略*

常麗霞 苗俊哲 姚振興

（1.上海市復興高級中學,上海 200434;2.山東省煙臺第二中學,山東 煙臺 264003）

2015年10月，在十八屆五中全會上黨和國家提出了“創新、協調、綠色、開放、共享”的新發展理念；2018年9月，習近平總書記在全國教育大會上強調了“堅持深化教育改革創新”；2022年10月，中國共產黨第二十次全國代表大會報告中再次要求“發展素質教育”。基于我國人才培養模式改革創新的現實需要，教育部制定了《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”），高中地理教材各編寫組創新了教科書呈現方式與內容編排。在新時代、新課標、新教材背景下，基于我國基礎教育階段培養創新型拔尖人才的現實需要與當前學生創新素養較為欠缺的現實問題，如何在高中地理教學過程中培養學生創新思維，成為高中地理教師亟需解決的難題。

一、文獻概述

創新是一種突破常規，發現或產生某種新穎、獨特的有價值的新事物、新思想的活動，是一個民族進步的靈魂，是一個國家興旺發達的不竭動力。創新思維在幫助年輕人應對全球變革方面的價值愈發凸顯。從教育教學的角度而言，培養創新人才的關鍵在于培養學生的創新思維，而培養學生創新思維的過程中難免會經歷多次失敗。“失敗是成功之母”，然而所有的“失敗”都能孕育“成功”嗎？

1.有效失敗

學者卡普爾（Manu Kapur）于2008年首次提出了“有效失敗（Productive Failure）”的概念，即學生在學習和問題解決活動中，由于某種教學干預而發生的一種學習現象或學習機會，表現為學習者同時產生了表現上的失敗和學習的真正發生。卡普爾通過實驗數據證實了學生在問題解決過程中經歷的失敗可以促進有效學習的發生。[1]

“有效失敗”理論認為，在教學初始的生成探索階段，學生在無任何認知支持的情況下學習新概念，雖然學生生成的多種解決方案可能是錯誤的或片面的，無法正確解決問題，即學生在表現上是失敗的，但是學生通過充分激活先前知識進行有意義的建構而發生了內在學習，這種失敗是有效的。在教學中后期的鞏固整合階段，教師為每個學生提供解釋自己解決方案的機會，學生將自己的解決方案與他人的解決方案進行對比分析，最終整合為最優的解決方案。[2]經后期測試發現，經歷有效失敗的學生，在知識理解、保持及其遷移能力等方面體現出的創新思維要優于未采用有效失敗的傳統教學組。

2.創新思維

創新思維是一種突破性思維，即突破原有的思維范式，重新組織已有的知識、經驗信息和素材等要素，提出新的方案，并創造出新的思維成果的思維方式。與創新思維密切相關的思維方式主要包括形象思維、發散思維、批判性思維、聚合思維、直覺思維等。創造性思維與地理學業水平呈顯著正相關。[3]

國際學生評估項目PISA2022新增了“創造性思維”測評項，測評任務盡可能還原學生在課堂內外參與的實際活動，以及在當前和未來社會中可能遇到的真實問題，聚焦通過實踐培養并在教育中加以磨練的“小創造力”領域。該測評框架由2個測評主題（創造性表達和創造性問題解決）、3個能力維度（產生多元化想法、產生創造性想法、評估和改進想法）以及4個具體領域（書面表達、視覺表達、社會問題解決和科學問題解決）共同構成。[4]

基于培養創新思維的教學導向，學生在真實情境、任務驅動、問題導向的學習過程中，遭遇失敗是一種不可避免的現象，對失敗的診斷和克服是學生切實參與問題解決過程的重要體現。保持好奇心和堅韌性，將“失敗”轉化為“有意義的建構”是學生在學習過程中需要重點發展的必備品格和關鍵能力，影響著學生問題解決的水平和創新思維的發展。

二、從有效失敗中培養創新思維的教學構想

在地理教學中，關于如何依托“有效失敗”理論來培養學生“創新思維”，目前并沒有相關的研究成果。筆者回顧自己教學生涯中印象深刻的教學片段，特別是在信息技術輔助教學、跨學科合作學習、評價現實公共事件等方面，發現學生通過經歷失敗的案例進行了深入思考。

基于“經歷有效失敗培養創新思維”的視角，筆者篩選了三個典型的高中地理教學實踐案例（見表1）。教師通過采用學生小組先學先究、創設包容失敗氛圍、真實情境問題導向等教學干預手段，讓學生經歷純靠教材行不通、單一觀點不全面、個例不具普適性等“有效失敗”；通過借助信息技術模擬動態地理過程、依托頭腦風暴發表見解并匯總觀點、加入課堂辯論并全面陳述觀點等方式優化學習方法，將“有效失敗”積極建構為學習資源。通過表現上的失敗與生發的內在學習，培養學生形象思維、發散思維、批判性思維等逐步進階的創新思維。教師將“失敗”視為珍貴的教育資源，有利于接近學生的創新發展區，通過搭建適切的教學“腳手架”，為高中地理學科培養學生創新思維提供參考。

表1 經歷有效失敗培養創新思維的教學構想簡表

三、經歷有效失敗培養創新思維的高中地理教學策略

在高中地理教學中，“新課標”提出培養學生創新思維的主要途徑有：充實豐富培養創新精神相關內容、創新培育地理學科核心素養的學習方式、理解區域創新發展的重要意義、提倡和鼓勵學生呈現開放性思維的創新性表現、設法創新表現性評價方法。教師甄選的教學案例要密切聯系學生的生活經驗，讓學生在自然和社會真實情境的大課堂中經歷有效失敗、創造性地解決真實問題，學習對其終身發展有用的地理。

1.學生先學先究經歷有效失敗，借助信息技術培養形象思維

許多地理事象具有宏觀、抽象的特點，形象思維可以化宏觀、抽象為具體、形象。地理形象思維能力是指利用類推、歸納、解析、組合等思維方式對地理事物中有本質必然聯系的表象進行重組和轉化的思維能力，具有形象性、整體性、跨越性和創新性的特征。[5]

新課標在“教學建議”方面強調了“深化信息技術應用”。在高中地理教學中，依托信息技術，將抽象、靜止的地理事物轉為具象、動態的地理過程來形象化呈現，模擬“地理過程”的發生，可以激發學生學習興趣和動機，提升學生地理信息技術關鍵能力，培養學生時空綜合思維素養，啟發學生提出創新性人地協調發展的具體措施。[6]

【教學案例1】上海版必修《地理1》主題6“常見的氣象災害——臺風”

教師提出問題：分析臺風“梅花”（2022年第12號強臺風）于9月14日20時造成江浙滬地區強風、暴雨、風暴潮等自然現象的成因。

（1）學生早期探究：小組成員通過閱讀并提取教材圖表、文字等有用信息發現，臺風會導致強風、暴雨、風暴潮等天氣現象，但這些災害性天氣現象的形成原因學生無法分析而表現出第一次“失敗”。

（2）學生嘗試方案：借助教材臺風“溫比亞”（2018年第18號強熱帶風暴）探究活動得到了啟發。由于臺風源于熱帶或副熱帶洋面，垂直方向盛行上升氣流，容易冷凝降水，同時風從海洋吹向大陸，會攜帶大量水汽，因而會帶來降雨。但對于降雨量的具體數據無從知曉。同時對于強風、風暴潮兩種天氣的成因學生無法解釋而表現出第二次“失敗”。

（3）學生再次嘗試方案：有學生提議，借助計算機，登錄“中央氣象臺臺風網”或“臺風路徑”網站，查詢臺風“梅花”。這一方案得到小組學生的積極響應。通過查詢發現，從2022年9月14日20時數據來看，此時臺風已登陸浙江寧波，其中心氣壓為960百帕，強低壓中心與周圍地區顯著的氣壓差形成了強大的水平氣壓梯度力，受其驅動，強烈的大氣水平運動就形成了大風，十二級風圈半徑為30千米，達到了“強風”等級。此時學生還無法解釋“風暴潮”成因而表現出第三次“失敗”。

（4）學生進一步提出方案：學生通過網絡找到了“Wentusky風雨氣溫圖”，其中有風暴潮數據圖層。學生借助“Wentusky風雨氣溫圖”平臺，將時間確定為2022年9月14日20時，進而發現強風引起海水潮位上漲，浙江溫嶺地區掀起3～5米巨浪（人們把巨浪和海潮，稱為風暴潮）；同時從降雨量實況圖來看，每小時降水量約為15～40毫米，屬于“暴雨”等級。

在本案例中，學生雖然經歷三次“有效失敗”，但通過嘗試利用信息技術平臺建構了最終優化方案。借助“臺風路徑”與“Wentusky風雨氣溫圖”兩大信息平臺，查詢臺風“梅花”在9月14日20時造成江浙滬地區強風、暴雨、風暴潮等自然現象時的各種具體數據，并從臺風（氣旋）結構中的水平氣壓差、臺風的源地位置、臺風自海洋向陸地的移動路徑等方面，解釋了臺風帶來強風、暴雨、風暴潮等自然現象的原因。

2.學生片面觀點經歷有效失敗，依托頭腦風暴培養發散思維

地理學是一門文理兼容的綜合性學科，有利于學生博采眾長而實現跨學科學習。發散思維是以形象思維為基礎，它不強調事物之間的相互關系，也不追求問題解決的唯一正確答案，它試圖就同一問題沿不同角度思考，提出不同的答案。這種無規則、無限制、無定向的思維，具有靈活性、流暢性、多變性、新穎性和相對性等特點。[7]

在高中地理教學中，可以通過頭腦風暴的形式嘗試解決問題。教師創設包容失敗、敢于嘗試的課堂氛圍，學生通過發散思維生成多樣化但較為片面的解決方案，最終合作建構為理想答案。學生提出個人見解，有利于沖破思維定勢的束縛，打破常規進行探究。學生在具體解題過程中積極地運用所學知識在不斷變化的時空情境中識別、理解、闡釋和轉換信息以解決新問題。[8]

【教學案例2】上海版必修《地理2》主題7“農業區位”

教師提出問題：從農業區位角度來看，超市里不同產地的蘋果為何售價不同？

學生1：地溫、濕度較低影響幼果細胞分裂的速度和數量，會造成果體偏小；不同產地的氣溫不同、降水量不同，造成蘋果大小不同，因此蘋果售價不同。

學生2：蘋果采收前2周，較低的平均夜溫、較大的晝夜溫差和較高的日照時長，有利于蘋果著色。不同產地的平均夜溫、晝夜溫差、日照時長不同，造成蘋果著色不同，因此蘋果售價不同。

學生3：白天溫度適宜、光照強，有利于植物光合作用，產生大量的糖類物質；夜晚溫度降低后，植物的呼吸作用降低，減少糖類的消耗。不同產地的白天溫度、光照不同，造成蘋果甜度不同，因此蘋果售價不同。

學生4：降水量會影響蘋果的含水量。不同產地的海陸位置不同、降水量不同，造成蘋果含水量不同，因此蘋果售價不同。

學生5：運費會影響價格，不同產地距離目標市場的距離不同、運輸方式和運輸費用不同，造成蘋果銷售成本不同，因此蘋果售價不同。

在本案例中，學生從單要素角度考慮農業區位對蘋果售價的影響，故而經歷多次“有效失敗”。學生積極思考，充分調動生物學等其他學科知識，從不同區位條件，積極地建構著影響蘋果售價的主要區位條件。通過頭腦風暴式分析，學生建構了最終優化方案，即要從自然條件（氣候、地形、水源、土壤）和社會經濟條件（科學技術、市場需求、交通運輸、勞動力、政府政策）兩大方面，進行多要素、多角度綜合分析（見圖1）。[9]

圖1 一般農業區位要素結構圖

3.學生個別舉例經歷有效失敗，加入課堂辯論培養批判思維

現實中的公共事件往往涉及多元主體，是典型的劣構問題，對區域發展具有重大影響。學生在發表觀點前需要大膽質疑、敢于批判，同時還要小心求證。批判性思維是指對于某種事物、現象和主張發現問題，同時根據自身的思考有邏輯地表達觀點的思維。批判性思維是創新思維發展的重要基礎和必備條件。批判性思維將本方產生的問題表征和解決方案與對方的方案進行對比，分析不同問題表征和解決方案的優勢和局限，具有質疑性、反思性、理智性、開放性、合理性和綜合性的特征。[10]因此，從人地協調的角度看待地理問題，對原有觀念的批判詰難、對問題的細致分析，有利于提出解決地理問題的新思路、新方法。

【教學案例3】上海版選擇性必修2《區域發展》主題6“生態脆弱區的治理”

辯論主題：荒漠化地區應不應該植樹造林。

正方觀點：荒漠化地區應該植樹造林——以山西省右玉縣為例。

正方理由：位于晉西北邊陲的右玉縣毗鄰毛烏素沙漠。建國初被稱為“不適宜人類居住”的“不毛之地”，如今變成了聲名遠揚的“塞上綠洲”。60多年來持續的植樹造林活動使右玉荒漠化現象得到徹底改變，同時提升了生態質量，具體體現在：水土流失得到控制；土壤質量得到改善；區域性氣候條件得到改善（減小了溫差、增高了濕度、減弱了風速）；洪澇、大風、霜凍、冰雹等自然災害明顯減少。此外，依托林草資源，促進木材加工業、畜牧業發展；糧食増產、生態旅游業的興起，促進了農民增收、農村經濟發展，取得了綜合效益。[11]

反方觀點：荒漠化地區不應該植樹造林——以寧夏回族自治區靈武市為例。

反方理由：2023年3月27日，寧夏靈武馬家灘鎮孫國友由于雙馬煤礦未向其供水而“跪地求水”，引發社會關注。《南方周末》曾采訪多位治沙專家，他們認為：由于喬木抗旱性差而難以成活，更適合生長在年降水量400毫米以上的地區，喬木不是干旱半干旱地區首選的治沙植物；植樹治沙的手段并不適用于所有地區，而樹種的選擇更需要因地制宜；大面積栽種速生楊，雖然短時間提升了綠化覆蓋率，但在部分地區也造成了地表植被退化、土壤水分減少等問題。

在本案例中，兩方觀點都是基于個別案例，因此無法提出“應該或者不應該植樹造林”的普適性觀點與理由。生態脆弱區的治理要秉持因地制宜的原則，通過充分的調研實踐，研究具體的荒漠化地區是否應該植樹造林、在什么位置植樹造林，也可以考慮專家提出的“用沙護沙，而不是消滅沙漠”的觀點。2021年發布的《國務院辦公廳關于科學綠化的指導意見》中提出，堅持因地制宜、適地適綠，充分考慮水資源承載能力，宜喬則喬、宜灌則灌、宜草則草，構建健康穩定的生態系統。

四、總結與展望

為響應國家教育方針政策中基礎教育階段培育創新素養與培養創新型拔尖人才的要求，筆者根據“有效失敗”“創新思維”相關研究與高中地理新課標教學建議，結合高中地理教學經歷，提出了“經歷有效失敗，培養創新思維”的教學構想及其具體教學策略，具有一定的研究價值與實踐意義。

需要強調的是，評價環節是幫助學生進行改進和創新的重要環節。教師要重視對地理創新實踐活動的過程性評價和學生互評。學生互評是學生進行相互學習和借鑒的過程，在此過程中聽取他人不同的意見，進行思維的充分交流與碰撞，有利于學生從傳統實踐方法向創新思維的跨越，從而激發學生創新思維。教師評價要肯定學生在本階段的能力和成果，指出學生仍存在的不足，從地理專業的角度給予學生改進創新的建設性意見。[12]基于培養學生創新思維的教學目標，如何在學生經歷有效失敗的過程中開展多元適切的學業表現評價，還需要進一步深入研究。在新一輪教學改革、新課標、新教材、新評價背景下，如何有效提升高中生的創新素養與創新能力，還需要教育專家、相關領導、一線教師、高知家長等多方力量聯合求解。