——建设课内外结合的教学系统
一．自然地理学的特点
有人曾经半开玩笑：“大地是地理工作者的办公室，游山玩水是地理工作者的本职工作。”其实这句话描述的不是自然地理学学科的特点，而是自然地理学工作的特点。所谓学科特点，是这个学科与其他学科的本质不同。自然地理学的研究对象与其他学科不同，它研究地球表层，而且不是研究表层的某一要素，而是研究要素与要素之间的关系。它的切入点是强调位置，注重研究空间分布。因为要研究空间，所以自然地理学的重要研究方法就常常是野外考察和实验观测。
二.当前自然地理教学的问题
现在我们面临的现状是什么？1．教师：学科能力匮乏；
2．学生：接触自然太少，即使接触自然也不是从学科角度接触的，只是有一些零星的感受；
3．教材：6个“过于”倾向仍然存在，仍然强调知识的陈述和介绍，即使有案例，也远离学生的切实体验；
4．教学形式：不可避免的是教室的门窗还是很难打开。
三.建构课内外结合的教学系统
教师面对新课程，要整体思考，形成教学策略，而不是首先关心第一课怎么上，第二课怎么上。怎样解决目前地理教学的问题？根据现状，我们的判断是要进行自然地理教学，就必须打开半扇门，打开一扇窗，就必须把课堂教学和课外教学结合起来，因地制宜地建设课内外结合的教学系统。带领学生从内向外，由近及远地认识世界（见图3）。这里的课外教学不是指课外活动。因此，新课程标准安排了很多实践与探究。
图3
四.教学操作技巧及实例
1．讲授——揭示教材的硬核从教学层面上看，教材硬核的内涵究竟是什么？这是支撑情景设置的关键所在。例如，教材“宇宙中的地球”的关键是一束平行光与一个运动球体的几何光学关系。再如，“大气运动”的关键在于能量、温度、压力等物理量间的互动关系。
第一章学生真正研究的是球面上的几何光学现象。所以，学生的认识基础是对运动的视象，即动态表象。这样最常用的研究方法即“图解法”。所以，第一章的问题只要能摆出来、画出来、变出来，把学生的想法亮出来，就没有难题。
我们看看朱海燕老师怎样研究大气运动的教材。
对于第二章《自然环境中的物质运动和能量交换》，在讲到大气的热状况和大气运动时学生感到比较困难，主要是因为大气看不见，摸不着，学生的认知没有“抓手”。我们认为这一部分内容的核心问题是物理问题。我们的策略是进行大气物理建构，以图像为载体进行物理分析。
2．访谈——诊断学生的认知过程
为什么教师反复讲，学生总是不会？
我们打个比方，（用一根红绳子）学生这个结是这样系上的，教师以为是那样系的，教师不知道学生的结是怎样系上的，因此越解越紧。
因此，高效的教学首先应该起步于对学生认知的诊断，然后才谈得上治疗。所以我们希望能够诊断出学生都有哪些错误的“概念”，最好还能诊断出：那些令我们哭笑不得的“错误想法”是从哪里来的？
我们看一段北京市古城中学朱海燕老师是怎样诊断学生的认知过程的？
《教学的起点在哪里……》
怎样提高课堂教学效能? 我们思考一个问题，教学的起点在哪里？一般认为的教学起点在文本，但我们有一个假设：教学的真正起点在于学生的前认知和相异构想。什么是相异构想？人在接受新知识时总是试图用旧知识来理解适应新知识，甚至会用旧知识来修改新知识，只就是新知识的认识有可能偏离科学概念，在人的头脑中被修改且偏离科学结构的知识结构被称为相异构想。相异构想会阻碍学生接受正确的新知识、新概念，课堂效能也就无从谈起了。
怎样转变学生的相异构想？——前测，就是像医生一样，通过“望闻问切”诊断学生的相异构想。
怎样前测？就是诊断学生的认知过程与方法。
例如，请学生写出太阳高度角的最大值，有的认为是360度，因为360度是最大角；有的认为是180度，因为太阳不会低于地平线，或认为地平线以上都被照亮了，所以最大值应该是180度；有的认为是160度，因为觉得太阳高度角应该比180度小，所以随便估计了一个值。
可见，学生对太阳高度角的认识停留在几何角度的认识上，学生的头脑中缺乏地理图景。
再如，让学生画出图4中A、B、C、D四点的正午太阳高度，学生认为正对着太阳的点A的正午太阳高度是0度、90度、180度。答案五花八门，但学生又都有自己的判断理由。
问题出在哪呢？都是由于缺乏牢固的视像支持，导致学生没有科学的思考依据。
瑞士心理学家皮亚杰认为个体认识途径包括“同化”和“顺应”两种方式。同化就是把新事物纳入原有认知结构。顺应是当原有认知结构无法适应新概念、新事物、新认知时，人就会改变原有认知结构，使之能够纳入新事物。人的认识结构就是在“平衡——不平衡——平衡”的矛盾冲突中不断向前发展的。
于是我们有了第二个假设：学生的相异构想是可以改变的。
例如，我让学生用两个硬纸板在地球仪上摆出某一点（如昏线上的一点）的地平线和太阳高度角，学生在地球仪上摆来摆去，终于找到某一点的地平线，再摆出太阳光线。一旦，摆出来，太阳高度角的概念在学生的头脑中就形成了牢固的视像。
在课后调查问卷中，学生感到最有效的教学方式是然他们自己摆、画、做的过程。
但是，学生的相异构想不是一次性就能纠正的，需要不断强化。例如，课后让学生画出地球上某点的正午太阳高度角，学生仍然存在各种错误画法，也就是说课后仍然需要逐个问诊和治疗。
通过，这一段教学研究，我感到教师的能力本质是把学科内在的知识逻辑转化为学生内在的心理逻辑。对于地球运动这一部分知识而言，“摆、画、做”就是实现这种转化最简便有效的办法。
我们再看看朱海燕老师在课堂上的一段诊断：
师：当地球上的某一点（把红点胶纸贴在地球仪上）转到晨线上，你能把它的太阳高度角摆出来吗？
生：（把代表地平面的硬纸壳沿经线垂直于地面摆放。）
师：那你站在哪？
生：（把代表地平面的硬纸壳沿赤道垂直于地面摆放。）
师：这支铅笔代表你，你站在哪？（把铅笔立于学生的地平面上，学生发现铅笔立于地球之外了。）
生：地平面应该贴着地球仪。（正确摆放。）
师：那么太阳高度教师多少？
生：零度。
师：你能把太阳光线与地平面的关系摆出来吗？
生：（正确摆放太阳光线平行于地平面。）
我们来看看北京市京源学校戴君老师的一段关于概念形成的说课《太阳高度角》。
怎样进行概念教学？概念包括名称、定义、例证和属性。定义是对概念内涵的表述，例证是能支持概念内涵的例证，有正例，有反例。属性是各要素之间的关系。
如果我们用概念的构成审视教材，就会发现教材缺乏例证的缺欠。如“太阳高度角”的概念是太阳光线与地面的夹角。概念的名称、定义、属性都有了，但缺乏例证，导致这个概念的教学脱离生活，使学生熟悉的生活现象变成了教学的难点。
怎样补充例证？我用桌面代表地面，用笔代表旗杆，用电筒代表太阳。早晨，太阳离我们近吗？影子长还是短？你能用一根线比划出太阳光线与影子的关系吗？太阳高度教师哪个角？再来比划中午的太阳光线、影子、太阳高度角。下午呢？……
我是从概念的构成出发，审视教材，发现教材缺乏例证的缺欠，然后寻找例证补充教材。我是用模型模拟的方法，引导学生一边摆一边说，帮助学生形成概念。
我的教学思路是从例证出发，认识概念的属性，确定概念的定义，然后再用定义判别新的例证。也就是从例证出发，最后还回到例证。
3．观察——科学的逻辑起点
观察是科学的逻辑起点。我们来看看北京161中学的澳林老师的《生活中的太阳高度角》的教学片断，看看澳林老师是怎样组织学生观察生活中的太阳高度角？
师：有两组同学从开学初就测量校园里的影长。我们请他们来介绍一下。
生：我们是第一组，我们测的是操场边看台边缘的影子，每天中午12：16分测量，这是我们的测量结果（展示数据表格）。影长的变化趋势是什么？逐步变长。
为什么影子会越来越长？（图4）
太阳光线与地面的夹角逐渐变小，所以影长不断变长。太阳光线与地面的夹角叫做太阳高度角。一天中，最大的太阳高度角就是正午太阳高度角。我们每天正午测得的太阳高度角就是正午太阳高度角。
生：我们是第二组，我们每天中午12：15分测量这个木板的影长，这个木板的实长是165厘米。（展示观测表格）这是我们的观测日期，这是我们测得的影长，的确一天比一天长，这是我们的正午太阳高度角变化，也是越来越小。
大家看，这是我们在操场边上测量时的照片，影子朝向哪个方向？朝北。
我们的问题是：正午影长何时最长？何时为0？何时不断加长？
师：刚才两组同学为大家提供了现象。太阳高度角是太阳光线与地面的夹角。一天从日出到日落有多少个太阳高度角？
生：无数个。
师：每天的正午时分，太阳高度角最大，这就是这一天的正午太阳高度角。你能回答刚才第二组的问题吗？请大家讨论，不仅要回答，还要说明原因。
4．实验——体验研究方法
我们来看看京源学校曹彦彦老师《门头沟沿河城地区碳酸盐岩形成的模拟实验》的教学片段：
师：我们第一观察点是观察岩性和微断层。为什么选它作第一点？因为我们的研究应从沿河城的地质背景开始。那么它的地质背景是什么？是京西大面积出露的白云岩。这种具有刀剁式解理的岩石就是白云岩。沿河城地区的白云岩属震旦系雾迷山组，是古海洋环境下沉积而成的，距今大约十亿年。（展示岩石标本）主要有两种：硅质条带白云岩和燧石条带白云岩。白云岩是一种特殊的碳酸盐岩，它的形成机理非常复杂，目前在科学界还没有定论。因此我们今天只模拟普通碳酸盐岩的成因。
请岩石组介绍情况。你们要回答几个问题：
这些碳酸盐岩是在什么样的环境下沉积的？（距今十亿年前的浅海环境）它们沉积过程中的化学机理是什么？（写方程式）你们做过模拟试验，也很简单，所以我希望你们当着大家演示一下。
生：（演示实验）
师：大家认为他的实验存在什么问题？怎么做更好？
生：他们有模拟海水的温度和盐度。
师：葛哲阳，当初你们做实验时想到古海洋的盐度和温度的问题了吗？
生：我们用的是蒸馏水，但是应该用盐水做。
师：浓度要多少？地理课本里说现在大洋表层平均盐度是多少？（35‰）十亿年前大洋盐度应该比现在高还是低？你们可以上网查查看。至于用氯化钠还是用氯化镁，可以不苛求。
师：我还有一个问题：现在海水的平均温度是多少？（15度）十亿年前古海洋的水温高达60—70摄氏度，比现在热得多，植物化石只有蓝藻和绿藻，别的植物都不能耐受这样的高温。这样看来你们的实验还应该增加什么实验条件？
生：应该模拟古海洋的温度。
师：你能想到用化学试验来模拟碳酸盐岩的成因，很好。但这个实验只有在模拟古海洋环境的基础上才能进行。你们实验的问题是对古环境思考得不够。
刚才我们是以岩石为实证，反推元古代震旦纪古海洋环境。岩石组下一步要做的是进一步重建古海洋环境。你们下一步的问题是怎样模拟元古代震旦纪古海洋？
5．野外实践——提供亲历场所
我们来看看京源学校林琳老师带领学生进行《丰宁小坝子乡沙漠化调查》的过程。
我曾经带领学生去河北省丰宁小坝子乡进行沙漠化调查，学生发现了一些奇怪的现象，当时流行一种说法，说沙漠又向北京城逼近了3.5公里，这就是大家说的那片沙地，（展示照片）但是学生到了那里一看，产生了疑惑：“这片沙地是风成的，还是河流冲积而成的？”如果认为是水成的就必须找到证据。学生在河漫滩上发现了沙波纹，河流两岸沙波纹的水动力条件一致，学生们拍下照片，与那片沙地照片上的波纹比较，发现完全一致。经过走访居民，得知当地的确发生过一次大洪水。这个证据有力地证明了坚持“水成”观点的学生的假设。
坚持“风成”的学生发现，很多房子的上风向都有一个沙丘，（展示照片）但沙丘和房子之间都有一个凹槽。为什么？学生回到学校用电风扇模拟风，用图钉盒模拟房子，在风扇和图钉盒中间放一堆沙子，吹过之后发现，风力遇到房子的阻挡，形成涡旋，导致房子与沙丘之间存在一个凹槽。（播放学生模拟试验的录像）
6．建设校外教学业务联系网络
中学地理教师带领学生开展野外实践活动主要有两个障碍：一是担心安全问题，这个问题不是业务问题，是行政问题。二是对自己的野外实践能力自信心不足。
中学地理教师如何提高自己的实践能力？面对新课程，教师在校内要有一个共同研究教学的业务小圈子。对校外要积极和专业工作者、大专院校和科研院所建立业务联系，争取专业支持。
大学能为中学教师提供哪些课程资源？
按照国家规定大学精品课程都要在网络上免费公开，这些课程是教师提高专业能力的宝贵资源。
教师可以直接与当地高校地理系联系，向当地高校教师请教当地地理问题是科学而且便捷的求教方式。大学地理系通常都由当地的岩石标本，有当地开放性实习基地，甚至可以酌情参加大学生、研究生的野外实习。
还可以与当地的科研院所联系。北京四中的李京燕老师连续多年组织学生参加北京市科技俱乐部活动，在“大手拉小手”项目中，和很多科研机构建立了友好的校外教学业务联系网络。我们听听李老师的感受。
我曾经带领学生跟着中科院的水稻专家去海南考察，前一天晚上，专家给学生讲课，学生都说听懂了，第二天下稻田，学生们的问题都来了，我在旁边一听，都是昨天讲过的呀？！原来只有学生自己确认问题之后，学生的学习过程才真正开始。而且，野外实践是最好的引发学生问题的场所。
需要学员思考的问题：
1．请结合教学实践，谈谈您对新课标中某一具体内容条目变化的理解。
2．请谈谈您对本专题提供的课例的看法。