地理實踐力視域下的實驗教學設計與實施

梅曉玲

(滁州市教育科學研究院 安徽滁州 239355)

引言

《普通高中地理課程標準》和《安徽省普通高中學科教學指導意見》中都明確指出，突出學生主體地位，改進教學方法，積極倡導運用實驗、考察、調查等方法來培養學生科學探究的意識和能力。在此理念的指導下筆者以必修第一冊第三章第一節“海陸間水循環”為例進行實驗教學設計，旨在創設直觀生動的教學情境，模擬課堂教學實驗，激發學生的學習興趣，鍛煉學生的動手能力，增強學生對生活中的自然地理現象進行觀察識別的能力，促使學生形成科學嚴謹的科研思維，樹立尊重自然、保護自然的觀念。

一、教學設計背景

(一)一節公開課的反思

在一次市級高中關于新教材新高考的教學研討會上，一位老師就《水循環的過程和類型》的內容，執教了一堂公開課。上課伊始，老師利用計算機在大屏幕上投影了黃河的壺口瀑布視頻并配以李白的《將進酒》，隨后拋出問題：“黃河之水天上來，奔流到海不復回”是真的不復回嗎？然后老師圍繞這一問題向同學們講授了海陸間水循環的概念與環節以及海陸間水循環的地理意義。

這位老師課前收集了較多關于本節課的輔助材料并制作了本節課的學習任務單，內容較為豐富并且對信息技術的應用技術也比較嫻熟，教學活動也是緊緊圍繞教材內容展開，但是在整個教學過程中學生都是被動地接受知識灌輸，缺少對教材內容的形象認知和學科內容的科學實踐力，缺乏對教材意圖的深入思考。

整堂課下來，老師直接將知識灌輸給學生，課堂的主體仍舊是老師，忽略了基于學科核心素養的地理課堂,應為注重加強對學生地理學習方法和思維方法指導的新型課堂。當然，這種情況的出現主要是受課堂教學時間和課堂呈現效果等因素的制約。如能在課堂教學的基礎上，指導學生在課外根據教材內容進行實驗操作，那么課本知識則能更好地與生活實際相融合，這樣不僅可以鍛煉學生的動手能力，教學也可以達到事半功倍的效果。

(二)新課程標準的要求

《普通高中地理課程標準》指出，考察、實驗和調查等是地理學重要的研究方法，也是地理課程重要的學習方式；鼓勵學生運用所學知識和地理工具，在室內、野外和社會的真實環境下，通過考察、實驗、調查等方式獲取地理信息，探索和嘗試解決實際問題，培養活動策劃、實施等行動能力。《安徽省普通高中學科教學指導意見》中也有關于教學形式的闡述，其指出要基于學生立場，創新培育地理核心素養的教學方式，倡導積極創設符合學生認知結構特點的真實教學情境。由此可見地理實驗教學是培養學生地理學科核心素養的重要途徑之一。通過對課本活動的實際操作和探討，培養學生求真求實的科學態度。

二、教學活動再設計

(一)學情分析

本節知識由學生從初中階段了解現象的層面，提升至高中階段理解成因和規律的高度。初中階段時學生對水體蒸發、大氣降水、水體之間相互轉化等物理原理和過程都已經有基本了解，但對海陸間水循環的具體環節和表現缺少相應的生活體驗。在教學中安排一個實驗能夠很好地幫助學生了解海陸間水循環以及更深刻地體會海陸間水循環的地理意義，同時也有助于激活學生的已有認知，并能將相關知識與具體情景相融合。在此過程中學生掌握地理實驗方法的步驟和要領，并熟練應用，真正做到舉一反三，寓教于樂，寓學于趣，教學相長。

(二)實驗教學過程設計思路

實驗教學的過程主要包括三部分內容：1.利用真實情境設疑，明確實驗教學目標。2.利用學習任務單，指導學生觀察實驗現象，記錄實驗數據，發現事物規律。在教師的引導下，小組合作操作實驗，并以實驗現象為切入點進行知識總結，科學獲取實驗數據信息，并得出結論。3.學以致用，延續探究。啟發學生在遷移應用中理性反思，切實將實驗結果與地理現象相結合，對區域環境進行綜合分析，提高地理實踐能力，整體提升地理關鍵能力和學科核心素養。

(三)指導實驗操作

1.真實情境設疑導入，引發共鳴

本環節以學生身邊的環境案例為出發點，利用圖文材料引導學生調用已學知識進入設疑情境。

材料：2021年7月20日，河南鄭州遭遇百年不遇的強降水，多條河流水位上升較快、多座水庫超汛限，小時降雨量達到201.9毫米刷新歷史紀錄，此次河南特大暴雨災害導致重大的財產損失和人員傷亡。截至8月2日12時，此次特大洪澇災害共造成全市受災人口188.49萬人，302人死亡，50人失蹤。道路損毀9145處，其中干線公路損毀1190處，受災村莊1126個，房屋倒塌5.28萬間，農作物受損面積達167.24萬畝、絕收43.49萬畝，直接經濟損失高達532億元。

2.合作討論，設計實驗

關于這次河南極端強降雨的原因，國家氣象局給出了解釋：受副熱帶高壓氣流和臺風“煙花”的共同影響，大量的水汽通過偏東風源源不斷地從洋面上空輸送到陸地上空，再加上伏牛山區和太行山區特殊地形對偏東氣流起到抬升輻合效應，在河南地區集結成雨。國家氣象局給出的解釋中出現“大量的水汽通過偏東風源源不斷從海上輸送到陸地”，那么在水汽輸送到陸地的過程中有哪些環節？

該問題的拋出主要是引導學生從海陸間水循環的角度去討論“城市內澇”的原因以及人類從哪些方面改善環境從而避免內澇的發生。

實驗器材：玻璃缸、大小燒杯、水槽、沙子、保鮮膜、石子、指示劑。

實驗過程：將學生分成兩組進行對比實驗，第一組學生用沙子模擬陸地環境，用盛水的玻璃缸模擬海洋環境。先在燒杯內裝上沙子，再將燒杯置于玻璃缸中，并用保鮮膜蒙住玻璃缸的上部，最后將玻璃缸置于陽光下暴曬。第二組學生在第一組學生實驗操作的基礎上改進一些環節，首先將加入玻璃缸中的冷水改成熱水，以縮短水體的受熱時間；其次在玻璃缸中滴入氯化鐵試劑，使得水體顏色和運動的辨識度更高；再次，加大燒杯與玻璃缸之間的高差，使蒙在玻璃缸上的保鮮膜保持一定的松弛度；最后在玻璃缸內燒杯的正上方加一個小石塊，使其出現明顯的凹陷，使得水流方向一致。考慮到光照強度和實驗效果，實驗于8月2日上午10:00開始，分四次記錄實驗現象，前三次以半小時為時間節點，觀察保鮮膜上水滴的運動，為使實驗現象更為明顯，第四個時間節點為下午2:00。兩組學生仔細觀察并認真記錄在不同的時間節點保鮮膜上水汽的聚集及運動變化情況。觀察記錄結束后兩組學生對燒杯中的沙體濕潤度進行對比，并對沙體濕潤度產生差異的原因進行討論分析，將結果有效地映射于本次鄭州發生特大洪澇災害客觀原因的層面上。由此引發學生思考有哪些可行的措施可以減少極端天氣的發生，以及在面對極端天氣時有哪些可行的措施可以減少損失。

圖1 第一組學生實驗現象記錄及實驗過程

圖2 第二組學生實驗現象記錄及實驗過程

3.引導體驗，深度感悟

在實驗操作過程中，學生不斷地發現問題，討論并解決問題，不斷地領悟內涵，得出結論，完成從感性認識到理性認知的轉化。

(1)強化問題發現意識。實驗觀察結束后進行小組總結。第一組實驗的優點是實驗器材方便易取，教學思路清晰；學生成為學習的主體，實驗過程中注重培養合作學習與探究的能力。第一組實驗的缺點是由于實驗中玻璃缸容量小，且受太陽光照強度變化的影響，受熱需要較長的時間；玻璃缸與燒杯的高度幾乎相等，玻璃缸里水汽凝聚在保鮮膜上時二者幾乎在同一平面上，使得水汽無法向同一方向運動。

(2)提高解決問題的能力。通過兩組實驗操作結果的對比，發現在水溫較高，水汽運動向同一方向集聚時海陸間水循環更為明顯。全球氣候變暖會使洋面溫度升高，水體蒸發量較大；當受臺風和副熱帶高壓氣流共同影響，再加上地形阻擋時，可能伴有極端天氣的出現。在此過程中，學生既要善于獨立思考又要樂于交流分享，當實驗結果“異常”時，既可以通過由表及里的分析和推理，不斷調整實驗操作細節，解決現場生成的問題，又可以從新的角度揭示或驗證地理原理。

(3)提升知識拓展能力，啟發學生理性反思。鼓勵學生運用已有的知識和實驗所得的結論，對探究的問題進行質疑思辨與綜合分析。學生在通過分析獲得結論后，再次對實驗結果進行梳理，切實將實驗活動與生活實際聯系起來。實驗教學結束后，鼓勵學生積極探討減少極端天氣發生的頻率以及危害的方法和措施。如從全球減少溫室氣體的排放到加強區域極端天氣預警聯合機制的建設，再到多植樹造林加強“海綿型”城市的建設以及增強公民防災減災意識等。在此過程中，學生將課本知識與生活實際有機融合，理論研究得以升華。

圖3 城市內澇圖及學生討論圖

三、總結

本次實驗教學充分培養學生自行實驗發現問題、自主探究解決問題的能力，體現了新課程教學理念。

1.創新實驗教學，提高學習效率

將教學內容以實驗探究的形式展示，生動形象，充分選用身邊易取素材，操作簡單，并通過改進實驗，激發學生學習興趣，有效達到實驗教學的目的，培養了學生的科學思維和探究能力，提高了學生的科學素養。

2.改變了傳統課堂教學方式，激活學生思維

學生先分組記錄再進行合作討論，通過任務單的形式展示討論結果，并將合作探究結論進行合理拓展。教師由此提出問題，讓學生成為學習的主體，激活學生思維，讓學生保持較高的學習熱度和興趣。

3.改變信息交流方式

將實驗對比和合作探究的學習方式貫穿于整個地理教學活動中，玩中學，做中學，促進師生和生生之間進行多向的信息交流。

4.地理實踐能力得到培養

地理實踐能力是新時代中學生關鍵能力中不可或缺的一個重要方面，而實驗教學作為培養學生實踐能力的重要抓手,不僅可以鍛煉學生的實際動手能力，還可以加強師生之間以及生生之間的交流，且能在反復的實驗中不斷改進和總結，培養學生求真求實的科學態度；注重學生地理學科核心素養的發展，讓學生在實驗操作活動中完成教學目標，對學生地理素養能力的提高有著重要的作用。

地理實踐能力視域下的實驗教學設計與實施，是以學生為主體的教學活動設計，它注重教師對課本內容的提煉，注重學生實驗過程的評價，注重學生學科核心素養的發展，讓學生在實驗過程中達成學習目標，培養動手操作和合作探究能力，發展素養。