跨學(xué)科思維視域下地理試題答案的編制策略

摘要：地理試題滲透對學(xué)生跨學(xué)科思維的考查，不僅有利于增進(jìn)教師跨學(xué)科課程教學(xué)的能力，也有利于學(xué)生跨學(xué)科思維的培育。本文以一道高三地理質(zhì)檢試題為例，探索基于跨學(xué)科思維的地理試題答案編制策略，即調(diào)取必備知識，分析問題設(shè)置；融合多學(xué)科，解釋地理事象；運(yùn)用專業(yè)語言，編寫簡練答案。關(guān)鍵詞：跨學(xué)科思維；試題分析；答案編制為加強(qiáng)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，促進(jìn)課程綜合化實(shí)施，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)，教育部頒布的《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》提出設(shè)立“跨學(xué)科主題”學(xué)習(xí)活動(dòng)，且需要占總課時(shí)的10%以上［1］。這個(gè)變化發(fā)出了教育課程改革的強(qiáng)烈信號：即從長久以來各學(xué)科課程割裂和獨(dú)立的形態(tài)，轉(zhuǎn)向了不同學(xué)科間的融合；從強(qiáng)調(diào)學(xué)生各學(xué)科專業(yè)知識的培養(yǎng)，轉(zhuǎn)向了跨學(xué)科概念和探索技能的培養(yǎng)［2］。跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)可以使學(xué)生在不同學(xué)科間組建紐帶，運(yùn)用跨學(xué)科的探索技能，可以熟練地將不同學(xué)科的專業(yè)知識應(yīng)用于復(fù)雜的問題中，能夠培養(yǎng)學(xué)生更具創(chuàng)造性和創(chuàng)新性的問題解決能力，符合新時(shí)代高考著意考查的“進(jìn)行新穎推測和設(shè)想并周密論證”等能力要求［3］。地理學(xué)科考試凸顯學(xué)科育人價(jià)值，并發(fā)揮立德樹人核心作用。地理試題作為地理學(xué)科考試的重要載體，在地理試題中融入跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)，能夠促進(jìn)教師在教學(xué)過程中注重與其他學(xué)科的融合，快速掌握跨學(xué)科教學(xué)方法，并促進(jìn)學(xué)生綜合思維等核心素養(yǎng)的培育［4］。本文以廣東省七校聯(lián)合體2019屆高三沖刺模擬地理試題第13題為例，試從跨學(xué)科思維的角度分析設(shè)計(jì)思路、明確考查目標(biāo)、探索解題思路以及編制參考答案。一、原題呈現(xiàn)，了解試題內(nèi)容（廣東省七校聯(lián)合體2019屆高三沖刺模擬地理試題）閱讀圖文資料，完成下列要求。材料一：鈣華又稱石灰華，其成因是由于巖溶地區(qū)的地下水或地表水在適宜的環(huán)境下，且往往是在植物作用（光合作用和呼吸作用）影響下，導(dǎo)致碳酸鈣過飽和而沉積。鈣華沉積的多少要看凈光合作用（總光合作用減去總呼吸作用），凈光合作用在一定低溫（低于20℃）達(dá)到最大值。材料二：光合作用與呼吸作用，碳酸鈣的溶蝕與沉淀作用：6CO2+6H2O[葉綠體]C6H12O6+6O2CO2+CaCO3+H2O[]Ca2++2HCO3-材料三：在青藏高原東緣橫斷山區(qū)，高原邊緣的密集斷裂給降水的滲流提供了通道，也使地下水因溝谷的切割，易于溢出形成飽含碳酸鈣的喀斯特泉，泉水在山谷中溢出，一旦條件合適，水中的碳酸鈣就會(huì)沉淀出來，在地表堆積成鈣華。因此，橫斷山區(qū)從北到南形成一條鈣華景觀帶。（1）分析植物作用對鈣華的影響。（6分）（2）說明橫斷山區(qū)鈣華景觀形成的原因。（8分）（3）相較于華南地區(qū)，探究橫斷山區(qū)不能形成峰叢、峰林的原因。（8分）二、追本溯源，分析試題知識1.試題素材來源鈣華形成需要滿足特定的條件，如特定的水溫、水流速度、壓力以及礦物質(zhì)含量等。當(dāng)這些條件得到滿足時(shí)，含有碳酸氫鈣的地下水會(huì)接近并出露于地表，由于二氧化碳的大量逸出，促使碳酸鈣發(fā)生化學(xué)沉淀，這種沉淀物大量堆積后形成鈣華。與喀斯特地貌相關(guān)的知識點(diǎn)在2019人教版地理教材第一冊第四章“地貌”第一節(jié)“常見的地貌類型”中出現(xiàn)，主要講述喀斯特地貌中的地表石灰?guī)r在化學(xué)溶蝕作用下形成的峰林、殘丘等地貌景觀，以及地下石灰?guī)r在化學(xué)溶蝕、再沉淀作用下形成的石筍、石柱等溶洞地貌景觀，對地表鈣華地貌景觀鮮有涉及。培養(yǎng)學(xué)生相關(guān)知識點(diǎn)的知識遷移能力，促進(jìn)對喀斯特地貌這一知識點(diǎn)的完全掌握，授課時(shí)就必須要補(bǔ)充鈣華景觀相關(guān)知識點(diǎn)，如鈣華的特點(diǎn)、影響因素、形成過程以及發(fā)展趨勢等。本題材料主要選自范曉2018年在《中國國家地理》上發(fā)表的“世界屋脊東緣的‘鈣華花環(huán)橫斷山的奇異喀斯特”一文，《中國國家地理》由中國科學(xué)院主管，中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所和中國地理學(xué)會(huì)主辦，其刊發(fā)的文章以及相關(guān)知識內(nèi)容具有一定的專業(yè)性和權(quán)威性。試題材料一是摘取文章中鈣華形成的相關(guān)表述；試題材料二提供了植物光合作用和呼吸作用的化學(xué)方程式，以及喀斯特地貌形成過程中石灰?guī)r發(fā)生沉淀與溶解的化學(xué)方程式；試題材料三摘取文章中喀斯特泉的相關(guān)描述，闡釋喀斯特泉和鈣華景觀帶的形成過程與地質(zhì)作用相關(guān)。2.地理景觀的形成過程橫斷山區(qū)鈣華景觀的形成過程因其特殊的地理位置而顯得與眾不同，鮮有峰林、石筍等常見的喀斯特地貌景觀，大面積的石灰?guī)r被溶蝕后不在地下溶洞沉積，而是出露地表堆積形成鈣華灘、鈣華池等。在鈣華池中，鈣華常常附著在植物樹干枝條上沉淀，在光照條件下，水生植物的光合作用比呼吸作用更活躍，并通過消耗水中的二氧化碳促進(jìn)鈣華的形成。但在夜間，水生植物只進(jìn)行呼吸作用，二氧化碳濃度升高，加速了鈣華的溶解。而最終鈣華的形成，要看凈光合作用（總光合作用減去總呼吸作用）的大小。該地區(qū)位于青藏高原的東緣，是斷層形成和斷塊抬升最顯著的區(qū)域之一，由于地質(zhì)構(gòu)造極不穩(wěn)定，斷裂與鈣華堆積區(qū)相互連通，為水體提供了深度循環(huán)的地質(zhì)空間條件。溶解在水中的碳酸鈣要重新沉淀，關(guān)鍵在于水中二氧化碳的逸出，來自深處的地下水涌出地表后壓力驟然減小、高原高山蒸發(fā)量較大、斷裂造成的地形陡坎多有跌水瀑布、水的流速加快使水面張力變小，這些因素都導(dǎo)致水中的二氧化碳更容易逸出，促成鈣華在地表大量形成。3.地理景觀的跨學(xué)科闡釋據(jù)試題材料可知，喀斯特作用就是石灰?guī)r在不同溫度和氣壓下的溶解與再沉淀，它是一個(gè)可逆的化學(xué)反應(yīng)過程。首先，要有反應(yīng)物，即可供溶解的石灰?guī)r、二氧化碳和水，還要有反應(yīng)的場所，即巖石中的斷裂及裂隙；石灰?guī)r被溶解后，在水中形成游離的碳酸氫根離子和鈣離子，如果要進(jìn)一步形成鈣華，則需水中游離的碳酸氫根離子轉(zhuǎn)化形成二氧化碳并逸出水體，而水中二氧化碳的濃度往往和植物作用（光合作用和呼吸作用）有著千絲萬縷的聯(lián)系［5］。所以第1小題設(shè)問植物作用對鈣華形成的影響，需要運(yùn)用生物學(xué)科思維和化學(xué)學(xué)科思維來解釋地理景觀（鈣華）；第2小題緊隨第1小題，設(shè)問橫斷山區(qū)鈣華景觀的形成原因，該題是對第1小題的補(bǔ)充，需要準(zhǔn)確地獲取與整理，材料一和材料二中的相關(guān)知識點(diǎn)才能梳理出相關(guān)答案；第3小題設(shè)問別出心裁，是一個(gè)比較類問題，相較于華南地區(qū)而言，橫斷山區(qū)為什么不容易形成峰林等地貌，言外之意就是通過材料三提供的信息，思考橫斷山區(qū)為什么容易出現(xiàn)喀斯特泉或者鈣華景觀帶這一問題。三、學(xué)科融合，編制試題答案1.地理、生物、化學(xué)跨學(xué)科融合，推演地貌形成過程植物作用主要分為植物的光合作用和植物的呼吸作用，第1小題設(shè)問植物作用對鈣華的影響，解題關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是對鈣華生成過程（沉淀）的影響，由材料二提供的第二個(gè)化學(xué)方程式可知鈣華生成需要水中游離的鈣離子和碳酸氫根離子沉淀出來，即需要水中二氧化碳的逸出；二是對鈣華消失過程（溶解）的影響，由材料二易知鈣華溶于水中需要二氧化碳參與。分析易得植物作用對鈣華的影響，就是解釋植物作用對二氧化碳的影響。由材料二提供的第一個(gè)化學(xué)方程式易知，植物光合作用需要二氧化碳作為反應(yīng)物參與，光合作用越強(qiáng)，二氧化碳濃度越??；而植物呼吸作用需要二氧化碳作為生成物參與，呼吸作用越強(qiáng)，二氧化碳濃度越大。在植物作用中，光合作用需要葉綠素、酶和光照的參與，葉綠素和酶都是植物體內(nèi)自帶物質(zhì)，而光照則需要陽光提供，即植物的光合作用只能在白天進(jìn)行；呼吸作用的反應(yīng)條件只需要酶的參與，植物自身即能提供，則植物呼吸作用一直在發(fā)生。一般而言，白天植物消耗的二氧化碳量大于生成的二氧化碳量，從材料一中可知，在溫度低于20℃時(shí)，凈光合作用達(dá)到最大值。二氧化碳在植物作用中是重要的參與者，并相應(yīng)影響植物光合作用和呼吸作用的化學(xué)反應(yīng)速率，從而間接影響鈣華的沉淀與溶解。第1小題的參考答案可以編制如下：白天，水生植物的光合作用大于呼吸作用，需要消耗水中的二氧化碳，促進(jìn)水中碳酸氫根離子分解出二氧化碳，引起鈣華沉淀。夜間，水生植物呼吸產(chǎn)生溶解于水的二氧化碳，與鈣華發(fā)生反應(yīng)，促進(jìn)鈣華的溶解。2.生物、地理跨學(xué)科融合，解釋地理景觀成因地理景觀的形成條件包括物質(zhì)來源和內(nèi)外營力兩個(gè)方面。第2小題設(shè)問比較常規(guī)，想要了解橫斷山區(qū)鈣華景觀物質(zhì)來源，需要了解當(dāng)?shù)厮w中有大量游離的碳酸氫根離子，水體主要來源于大氣降水和地下泉水補(bǔ)給，碳酸氫根離子需要大量的石灰?guī)r溶解形成。從地理學(xué)科的角度，其物質(zhì)來源主要是水體和游離的碳酸氫根離子釋放二氧化碳，使得鈣華沉淀；依據(jù)水循環(huán)和物質(zhì)循環(huán)原理，鈣華景觀的形成主要是因?yàn)闄M斷山區(qū)有大面積的石灰?guī)r分布，地處季風(fēng)的迎風(fēng)坡，降水豐沛。且植被茂密，森林分布廣，地表水體中生長著大量的水生植物，該地地勢較高，大部分地區(qū)夏季白天氣溫低于20℃［6］，滿足材料一中“凈光合作用在一定低溫（低于20℃）達(dá)到最大值”的已知條件，并符合第1小題的結(jié)論，“植物凈光合作用強(qiáng)，可以促使水中的二氧化碳釋放，加速鈣華沉淀”。第2小題的參考答案可以編制如下：橫斷山區(qū)石灰?guī)r分布廣泛；位于季風(fēng)的迎風(fēng)坡，雨量充沛；水體中存在著大量的水生植物；平均海拔較高，氣候溫涼，凈光合作用大，鈣華沉積較多。3.地理、化學(xué)、物理跨學(xué)科融合，闡述地質(zhì)運(yùn)動(dòng)影響在分析第2小題時(shí)發(fā)現(xiàn)，橫斷山區(qū)鈣華形成過程中的水體一部分主要來源于季風(fēng)帶來的降水，另一部分主要來源于地下水，該地?fù)碛写罅康母咴渌}華景觀。高山上的冰川融化后，與地表水一同滲入巖層下部，在不斷的水循環(huán)過程中，這部分水融入了很多來自石灰?guī)r底部的碳酸鈣；后來由于地殼運(yùn)動(dòng)，再加上地表流水的侵蝕作用，鈣華面臺出現(xiàn)斷裂，這些含有大量碳酸鈣的泉水不斷涌出，而噴涌出來的泉水中，二氧化碳的分壓又遠(yuǎn)高于外界環(huán)境，因此，泉水中的二氧化碳被大量釋放，導(dǎo)致碳酸氫鈣過度飽和，從而產(chǎn)生大量的鈣華沉積物；多年之后，這些沉積物堆積到一定厚度，隨著地質(zhì)變化和水流侵蝕的作用，鈣華沉積物順應(yīng)地勢的變化逐漸呈現(xiàn)出梯田式的堆疊，最終形成不同形狀的鈣華沉積。第2小題的參考答案還可以編制如下：橫斷山區(qū)石灰?guī)r分布廣泛；地處季風(fēng)的迎風(fēng)坡，雨量充沛；地形起伏較大，流速較快，斷層和裂縫較多；深層地下水流出后，由于氣壓驟降，水中的二氧化碳容易逸出，生成鈣華。與華南地區(qū)的喀斯特地貌相似，橫斷山區(qū)也廣泛分布著大面積的石灰?guī)r。該地區(qū)位于青藏高原的東南邊緣，地處季風(fēng)的迎風(fēng)坡，降水充沛。此外，數(shù)量眾多的斷裂為水循環(huán)提供了有利的通道。而石灰?guī)r易被溶解，也證明該地區(qū)擁有充足的二氧化碳來源。第3小題提出“相較于華南地區(qū)，探究橫斷山區(qū)不能形成峰叢、峰林的原因”，考查學(xué)生的思辨能力。青藏高原是一個(gè)地殼強(qiáng)烈上升的區(qū)域，高原邊緣（橫斷山區(qū)）上升幅度最大，山體抬升速度（V橫斷）快，喀斯特的溶蝕作用速度（V溶蝕）慢，水蝕作用對地表的塑造沒有充足的時(shí)間，而在華南那樣地殼相對平穩(wěn)的區(qū)域，地殼隆升速度（V華南）慢，喀斯特溶蝕作用才能在峰叢、峰林、石林等地貌上體現(xiàn)出來，即V橫斷>V溶蝕>V華南。第3小題的參考答案可以編制如下：由于橫斷山區(qū)位于地殼運(yùn)動(dòng)活躍地帶，喀斯特溶蝕作用還未充分塑造地表，山體就已迅速抬升。與此相反，華南地區(qū)地殼相對穩(wěn)定，長期受到流水的溶蝕作用，逐漸形成峰叢、峰林等景觀。四、明確思路，提煉試題編制策略高考綜合題的設(shè)問方式一般由三部分組成，即行為動(dòng)詞、地理事象和限定條件。行為動(dòng)詞是確定答題語言的具體要求；地理事象是設(shè)問的核心，對其進(jìn)行解讀時(shí)，需要根據(jù)其組成的要素、屬性、過程等進(jìn)行拆分，來拓展解題思路；限定條件是限定答題的方向、范圍和角度［7］。解答地理綜合題需要認(rèn)真閱讀設(shè)問，明確答題角度和框架，收集和整合相關(guān)信息，清晰準(zhǔn)確地書寫答案，并進(jìn)行檢查和修改。1.調(diào)取必備知識，分析問題設(shè)置在地理綜合題的解題過程中，需要充分理解試題材料所提供的關(guān)鍵地理信息，結(jié)合所學(xué)知識，調(diào)取與試題相關(guān)的模塊，運(yùn)用地理圖文信息的獲取能力和理解整理能力［8］，對材料信息進(jìn)行全面的解讀，獲取關(guān)鍵地理信息。再對試題問題設(shè)置進(jìn)行解讀，根據(jù)設(shè)問的行為動(dòng)詞，可以將設(shè)問分為列舉類、描述類、分析類、論證類；依據(jù)設(shè)問的限制條件差異，可分為對比類、過程類。不同類型的設(shè)問，其答題的要求不同，需要區(qū)分并把握其特點(diǎn)，才能提升答題效率。2.融合學(xué)科背景，解釋地理事象地理事象是問題設(shè)置的核心，設(shè)問往往圍繞地理事象的形成原因、形成過程、演化方向和影響（意義）進(jìn)行。解決這類問題，就需要圍繞問題中地理事象的屬性（時(shí)間、數(shù)量、空間）和組成要素進(jìn)行分析，在分析過程中需要運(yùn)用其他相關(guān)學(xué)科的背景知識。地理事象形成原因或形成過程，包括自然和人為兩個(gè)方面，自然因素一般從自然環(huán)境要素間的相互影響、相互制約的角度分析；人為因素一般從人類活動(dòng)對地理環(huán)境影響的角度切入分析。地理影響的分析需要從自然和人文兩個(gè)角度進(jìn)行。對于自然地理事物的地理影響，答案可以從地理環(huán)境的各個(gè)要素進(jìn)行整理；人文地理的地理影響力應(yīng)從經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)環(huán)