基于CER论证模型的初中地理项目化学习实践 ——以南水北调中线“穿黄工程”为例
基于CER论证模型的初中地理项目化学习实践
——以南水北调中线“穿黄工程”为例
上海市园南中学 张佳欣
摘要：地理科学论证能力的培育是落实学科核心素养的重要基石，关乎学生高阶综合思维的发展。本文对地理论证能力、CER论证模型及“模型—证据”双驱动机理进行阐述与剖析，从而构建指向论证能力培养的初中地理CER项目化学习模式，并以南水北调中线“穿黄工程”为例，设计“穿黄工程方案决策”的真实情境项目化教学路径与双课时实施架构，以期有效促进初中生地理论证品质与核心素养的进阶，为CER论证模型应用于中学地理项目化课堂提供参考。
关键词：CER论证模型；项目化学习；地理论证能力；穿黄工程
一、引言
《义务教育地理课程标准（2022 年版）》明确要求以核心素养为导向，引导学生在真实情境中开展探究式学习，运用科学方法解决地理问题[1]。科学论证能力作为综合思维与地理实践力的核心构成，是地理学科落实科学教育、培养实证能力的关键抓手[2]。
当前初中地理教学中，论证能力培养仍普遍存在碎片化、浅表化问题：课堂以结论性知识传授为主，缺乏基于证据的严谨推理与观点交锋；学生虽掌握零散地理概念，却难以在复杂情境中构建完整论证逻辑，形成了 "重记忆轻推理、重结论轻过程" 的认知偏差。如何引导学生从浅层结论记忆走向深度证据推理，实现思维进阶，是当前核心素养培育亟待突破的关键课题。
南水北调中线穿黄工程作为我国跨流域调水的标志性工程，其十余年 "渡槽与隧洞" 方案比选过程，集中体现了地理多要素耦合、人地关系多维度权衡的学科大逻辑，是开展论证教学的绝佳真实情境。基于此，本文引入在科学教育领域广泛应用的CER（Claim主张—Evidence证据—Reasoning推理）论证模型，以穿黄工程为载体，构建指向论证能力培养的项目化学习新模式，旨在为初中地理论证教学提供一条结构清晰、可操作性强的实践路径。
二、 CER模型下“模型—证据”双驱动教学模式建构
CER论证模型是以“主张—证据—推理”的科学论证活动为主线、以真实问题情境为导向的教学新范式[3]。该模型最早被应用于科学教育领域，其强调基于实证的逻辑推演，与初中地理论证能力的培育高度契合，为破解地理课堂“重结论、轻过程”的困境提供了新路径[4,5]。本文立足初中生认知特征，构建了指向论证能力培育的“模型—证据”双驱动项目化学习模式，将该模式的操作性建构机理划分为3个核心维度：
1. 科学主张：确立论证靶点
科学主张是地理论证思维程序的起点，对整个探究过程起着导向作用。在教学机理上，本模式通过引入CER框架，改变了传统课堂“教师直接呈现结论”的单向流动，转而要求学生在真实的问题境脉中，首先完成从隐性直觉到显性主张的跨越。通过在空间剖面或盲图上进行初始路径的勾勒与选择，学生清晰地立起自己的科学主张。这不仅确立了后续探究的“论证靶点”，更倒逼学生必须为自己的主张寻找合理的科学依据。
2. 多源证据：赋能实证转化
证据是联系科学主张与地理现象的纽带，是论证转型中最核心的实证支撑。本模式在证据搜集上采取了“物理机制实验”与“地理真实档案”双轨并行的策略。初中生由于抽象工程思维和空间想象力尚处于发育阶段，单纯的文本阅读难以触发深层思考。引导学生利用低结构材料搭建微缩实体模型并进行科学实验，能够为学生提供最直观的第一手“机制证据”。而当学生沉浸于理想模型成功的喜悦时，进一步引入真实世界的多源异构地理数据，则能引导学生将实验感性认知转化为学科理性实证，为高阶思维的发生构建坚实的证据库。
3. 科学推理：驱动思维进阶
科学推理是对主张和证据进行综合多维分析、重构并生成最终科学决策的核心高阶思维过程。在真实的地理科学中，理想化的物理或工程机制必须接受复杂、多变且异质的自然与人文环境的严酷检验。当理想实体模型遭遇真实的地理变量（如水沙、凌汛、地质等数据）时，强烈的认知冲突被瞬间激活。这种冲突促使学生的推理过程跳出浅层的单向直线逻辑，转向多要素耦合的系统权衡。学生在复杂的约束条件下对原方案进行二次推演、反驳与修正，最终达成因地制宜的理性决策，实现地理综合思维与论证品质的深层阶梯式进阶。
三、 CER论证教学论证教学实施策略
基于上述“模型—证据”双驱动的理论机理，本研究以南水北调中线“穿黄工程”方案决策为真实载体，将CER理论转化为具体的项目化教学实践。整个实施策略由“宏观架构”与“微观实施”两个层面构成，实现从顶层设计到课堂落地的全景呈现。
1. 宏观架构
在实施路径的顶层设计上，本项目规划了两个具有严密逻辑递进关系的连续课时（含课后协作延伸）。教学序列完整覆盖了科学论证的萌芽、交锋与生成全流程，使论证能力的培养过程可感知、可操作、可评价，具体双课时进阶路径如表1所示。
表1 “穿黄工程方案决策”双课时进阶架构
课时规划 | 核心环节 | 论证能力进阶目标 | 主要教学活动 |
第 1 课时 （论证准备阶段） | 问题驱动 | 明确论证议题，提出初始观点 | 1.情境导入：明确 "一江清水向北流" 中线工程保水质核心目标。 2.方案初选：学生自主站队，提出 渡槽跨越或隧洞下穿初始观点。 |
模型建构与初步验证 | 通过模型实践获取实证证据，验证理想状态下方案技术可行性 | 3. 绘制草图：将初始观点转化为可视化工程设计，形成设计思路。 4.实体模型：分组制作微缩模型，将设计理念转化为实体模型。 5.通水实验：验证自流输水可行性，记录实验现象与问题。 （注：实体模型和通水实验环节延伸至课后以小组为单位完成） | |
第 2 课时 （核心论证阶段） | 证据推演 | 筛选整合多源地理证据，构建完整论证逻辑链 | 6.模型展示：对比设计差异，师生共同生成论证评价维度 7. 证据搜集：运用穿黄工程地理档案包，提取支撑主张的关键数据 |
观点辩驳 | 开展有理有据的交锋，完善论证体系 | 8.方案辩论：遵循 "先摆证据、再下结论" 规则，开展 "渡槽 vs 隧洞" 论证会，学生基于证据阐述观点、反驳对方 | |
决策生成 | 综合权衡形成理性决策，深化价值理解 | 9.总结升华：全班投票，揭晓国家最终决策，感悟大国工程背后“尊重自然、因地制宜”的科学智慧。 |
2. 教学实施
在明确了整体架构后，本研究以南水北调中线穿黄工程为真实情境，依据CER论证模型（主张—证据—推理）的内在逻辑，设计了包含6个核心环节的教学实践。具体教学过程如表2所示。
表2 基于CER论证模式的南水北调中线“穿黄工程”教学过程
第1课时 | ||||||||||||||
教学环节 | 师生活动 | 设计意图 | ||||||||||||
【环节一】 创设问题情境 | 【情境呈现】 展示南水北调中线工程“一江清水向北流”的宏大图景，随后播放黄河郑州段的航拍视频与横剖面示意图。 【教师引导】 结合情境抛出核心困境：当南水北调中线水渠延伸至郑州附近时，遇上了一道天堑——黄河。如何让清澈的丹江水，安全、顺利地穿过浑浊汹涌的黄河继续北上？ | 将宏观的区域认知与微观的工程瓶颈衔接，通过真实的任务驱动，迅速点燃学生的探究热情。激发学生解决复杂工程难题的内部动机，为开启科学论证奠定基础。 | ||||||||||||
【环节二】 提出科学主张 | 【教师引导】 提供平交、渡槽、隧洞三种工程原理图。引导学生明确“保水质、全线立交”的底线，淘汰平交方案。 【学生活动】 学生以小组为单位，在黄河空白剖面图上通过绘制草图的方式，自主设计并勾勒输水路线，提出解决困境的初始主张： 主张1：架设“渡槽”从空中跨越黄河，施工简单。 主张2：开挖“隧洞”从河床底部穿过黄河，互不干扰。 【课后实践】 各小组将图纸上的主张转化为三维实体模型，并通过注水实验，初步验证各自方案的可行性。 | 利用草图绘制和实体微缩模型搭建方法将内隐思维可视化，促使学生基于初步直觉提出有方向性的科学主张，为后续引入真实地理环境数据的实证搜集提供试错靶点。 | ||||||||||||
第2课时 | ||||||||||||||
教学环节 | 师生活动 | 设计意图 | ||||||||||||
【环节三】
收集相关证据
| 【教师活动】 播放学生模型实验混剪视频（成功与失败案例），请渡槽组和隧洞组代表上台演示。引导全班观察模型结构差异，提问：“这些模型在实验室成功了，如果放到真实的黄河边，还会这么顺利吗？” 【学生活动】 从不同模型细节中提出假设，教师将这些“担忧”逐条板书，并带领学生转化为地理专业词汇。至此，学生自主建构了多要素评价体系。
| 从具体模型细节中抽象出比较维度，学会“从哪些方面进行论证”。这一过程实现了从感性直觉到科学维度的跃迁，为后续证据搜集搭建框架。
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【环节四】 展开科学推理 | 【教师活动】 下发《穿黄工程真实地理档案》（含郑州气候数据、黄河游荡性描述、汛期与凌汛特征、含沙量数据、河床地质结构、湿地生态资料、工程造价对比表、冲刷深度实验数据等）。指导学生使用“证据卡”模板记录：主张—证据（资料页码+关键数据）—推理。巡视并帮助学生区分“观点”与“证据”（如“我觉得隧洞好”是观点，“资料显示桥墩前冲刷深度15-20米”是证据）。 【学生活动】 各小组依据黑板上的比较维度，在档案中寻找支撑或反驳某一方案的证据，填写证据卡。初步建立“先摆证据、再下结论”的意识。如： 推理1（渡槽派）：黄河河床细沙极厚，隧洞极易塌方，风险大且造价高达31.6亿，渡槽更具经济与技术可行性。 推理2（隧洞派）：密集的桥墩会严重阻碍排沙，加剧悬河决堤风险；同时凌汛期流冰撞击会威胁主干线安全，故坚决不能用渡槽。 | 学生在获取多源地理数据的同时立即进行逻辑推演，初步建立证据意识，深刻体会自然地理环境要素对人类工程的制约，实现“证—理”融通。 | ||||||||||||
【环节五】 完成科学协作
| 【学生活动】 辩论规则：全班分为渡槽组与隧洞组，每组推选辩手。双方必须使用“档案数据显示……”等客观句式开展攻防，用证据说话。禁止使用“我觉得”“我认为”等主观表达。 【教师引导】 教师在此环节担任主持人，不评判对错，只引导追问：“你的证据在哪一页？”“对方提出的风险，请用数据回应。”当辩论陷入僵局时，教师可引入生态视角：“资料显示黄河湿地有200多种候鸟，桥墩会影响栖息地吗？” | 在激烈交锋中，学生经历基于证据的推理与质疑对方的完整论证过程，借此不断重构并完善自己的预设主张，最终就“地理环境对工程的制约”达成更深层次的科学共识，提升证据意识与逻辑能力。
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【环节六】
做出最终决策 | 【教师引导】 组织全班进行最终方案票决。随后揭晓国家真实决策（采用隧洞倒虹吸方案），并播放穿黄隧洞盾构机掘进的震撼实景视频。 【师生共同总结】 师生共同评价总结两种方案的利弊。强调国家之所以选择难度更大、成本更高的隧洞，是为了不对黄河生态与水文规律产生不可逆的干扰。 | 引导学生在总结中自觉审视工程决策背后的多维权衡。体会大国工程“尊重自然、因地制宜”的科学智慧，实现理性知识与家国情怀的深度融合。 | ||||||||||||
四、实践成效与教学反思
1. 实践成效：基于CER模型的学生论证能力进阶
通过项目化教学的阶梯式推进，学生在科学论证的核心要素——主张、证据与推理上，均呈现出由浅入深、由感性走向理性的明显进阶轨迹：
(1)主张：从模糊直觉到有条件判断
在项目初期，学生对方案选择的表述多为“渡槽制作简单”“隧洞深埋安全稳固”等单一理由，是基于两个方案最基本特征的模糊直觉与感性判断。而在亲历全流程论证后，学生的主张表达走向成熟，开始主动将工程决策置于特定的地理环境约束中进行考量。例如，原本支持渡槽的学生在经历观点碰撞后，认为：“虽然渡槽在工程造价和理想施工技术上更具优势，但考虑到穿黄段黄河游荡性强、夏季洪水冲刷桥墩的极高风险以及黄河的生态保护，综合权衡，现阶段采用深埋地下的隧洞方案才是最优抉择。”这表明学生已学会进行“有条件、分主次”的科学主张表达。
(2)证据：从主观臆断到数据支撑
在前测中，七年级学生习惯于使用日常经验或主观猜测来作为反驳理由，高频使用“我觉得”“我认为”等主观词汇。项目实施过程中，由于《穿黄工程真实地理档案》及动态实验证据的介入，学生的学术话语体系发生了质的质变。“根据资料第3页的数据显示”“冲刷深度实验表明”等具有实证色彩的表述开始高频出现。学生能够精准地检索并调用高含沙量、1月和7月郑州月均温、河床覆沙厚度等关键地质与水文数据作为驳斥对方漏洞的武器，证据意识在“查阅—提取—质疑”的动态交互中真正生根发芽。
(3) 推理：从单一直线到系统权衡
传统的学生思维多呈现“因为A，所以B”的单向直线特征，难以统筹全局。而在最终的工程决策任务单上，学生开始展现出多维多因的网状系统思维。他们能够将“行洪安全（水文）—低温冰冻（气候）—造价工期（经济）—候鸟栖息地（生态）”等原本割裂的知识模块进行多要素耦合与横向比选。这种基于多约束条件下的权衡与动态推理，标志着学生地理论证品质实现了深度跃升。
2. 反思与展望
（1）时间分配需进一步精细
辩论环节学生参与热情高，容易出现超时，导致总结升华环节时间紧张。后续教学中，可提前预设3-4个核心辩题，引导学生聚焦重点讨论；同时设置学生计时员，合理控制各环节节奏。
（2）跨学科融合仍需深化
本节课虽融入了物理倒虹吸原理与生物生态保护理念，但融合深度仍有提升空间。后续可尝试与物理、科学学科开展联合教学，共同设计模型制作与实验环节；同时引入GIS等地理信息技术，让学生通过数字模拟直观对比两种方案的影响。
（3）评价工具尚待开发
目前缺少对学生论证能力的量化评价量表，未来可基于CER模型开发配套评价标准，以更科学地衡量学生的论证水平。
五、结语
本文基于“模型—证据”双驱动的项目化学习与CER论证模型，以南水北调中线“穿黄工程”方案决策为真实情境，进行了一次初中地理核心素养培育的教学实践探索。这一模式不仅为学生提供了跨学科建模与地理实证推演的具体实践平台，还通过真实复杂的工程情境和问题导向的探究方法，有效提升了学生的地理实践力、综合思维以及严谨的科学论证能力。未来，期待广大一线地理教师能够继续深化对地理论证教学模式的研究与应用，不断探索更适合初中生地理科学素养发展的跨学科教学方法和评价手段，共同推动初中地理教育的创新与纵深发展。
【参考文献】
[1] 中华人民共和国教育部. 义务教育地理课程标准(2022年版)[M]. 北京: 北京师范大学出版社, 2022.
[2] 周代许. 指向科学论证能力提升的地理论证教学研究[J]. 中学地理教学参考, 2023(13):26-29.
[3] McNeill K L, Krajcik J. Supporting grade 5-8 students in constructing explanations in science: The claim, evidence, and reasoning framework for talk and writing[M]. Boston: Pearson, 2011.
[4] 夏雪梅. 项目化学习设计：学习走向素养的必经之路[M]. 北京: 教育科学出版社, 2018.
[5] 祝清波, 周翔, 朱丽东. 指向地理科学素养培育的CER论证教学模式构建——以“全球气候变化与国家安全”为例[J]. 地理教育, 2025(06):66-69, 75.
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