基于學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)開發(fā)的地理實(shí)踐力培養(yǎng)

楊帆　楊杰

［摘 要］地理學(xué)科育人價(jià)值集中體現(xiàn)在學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上，是學(xué)生通過地理學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，主要包括人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認(rèn)知和地理實(shí)踐力四個(gè)維度。學(xué)生地理實(shí)踐力培養(yǎng)的三種主要方式中，地理實(shí)驗(yàn)受時(shí)間限制較小，可操作性最強(qiáng)。同時(shí)，操作實(shí)驗(yàn)可訓(xùn)練學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、動(dòng)手能力和合作能力，有利于學(xué)生地理實(shí)踐力的形成。文章以“太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)為例，探索基于學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)開發(fā)的地理實(shí)踐力培養(yǎng)。

［關(guān)鍵詞］操作實(shí)驗(yàn)；地理實(shí)踐力；太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)

［中圖分類號(hào)］? ? G633.55? ? ? ? ? ? ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號(hào)］? ? 1674-6058（2024）01-0088-03

普通高中地理課程作為一門基礎(chǔ)教育課程，須為立德樹人做出學(xué)科貢獻(xiàn)。地理學(xué)科育人價(jià)值集中體現(xiàn)在學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上 ，是學(xué)生通過地理學(xué)習(xí)而逐步形成的正確價(jià)值觀念、必備品格和關(guān)鍵能力，主要包括人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認(rèn)知和地理實(shí)踐力四個(gè)維度。

一、地理實(shí)踐力的內(nèi)涵

地理實(shí)踐力指人們?cè)诳疾臁?shí)驗(yàn)和調(diào)查等地理實(shí)踐活動(dòng)中所具備的意志品質(zhì)和行動(dòng)能力。其培養(yǎng)目標(biāo)是：學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和地理工具，在室內(nèi)、野外和社會(huì)的真實(shí)環(huán)境下，通過考察、實(shí)驗(yàn)、調(diào)查等方式獲取地理信息，探索和嘗試解決實(shí)際問題，具備活動(dòng)策劃、實(shí)施等行動(dòng)能力［1］。歸根結(jié)底，地理實(shí)踐力是一種行動(dòng)意識(shí)和能力，是一種應(yīng)對(duì)復(fù)雜世界的獨(dú)立生存本領(lǐng)，是學(xué)生在實(shí)踐活動(dòng)中表現(xiàn)出來的科學(xué)精神、意志品質(zhì)。現(xiàn)在比較流行的地理實(shí)踐力的培養(yǎng)主要依托于以地理研學(xué)為代表的戶外考察方式，它可以讓學(xué)生通過戶外考察觀察地貌的形態(tài)、認(rèn)識(shí)植被的生長(zhǎng)、感知土壤的性狀等。地理研學(xué)可以給學(xué)生以直觀的感受，讓學(xué)生很好地將課本知識(shí)與實(shí)際聯(lián)系起來。但地理研學(xué)需要耗費(fèi)的時(shí)間比較長(zhǎng)，涉及安全問題，且組織難度較大，在實(shí)際教學(xué)過程中開展的頻次較低。調(diào)查主要借助走訪、問卷等形式讓學(xué)生深入到社會(huì)各個(gè)角落，接觸不同的人群，這種方式可以提高學(xué)生與他人交流的能力，但同樣需要學(xué)生脫離課堂、走入社會(huì)，往往只能在周末或假期等空余時(shí)間開展，不便與日常學(xué)習(xí)同步進(jìn)行。而能夠在課堂上開展的地理實(shí)驗(yàn)對(duì)時(shí)空的要求較小，操作性更強(qiáng)。

二、地理實(shí)驗(yàn)的功能

地理實(shí)驗(yàn)是指通過觀察、觀測(cè)、演示、制作、繪制、調(diào)查等地理活動(dòng)方式，認(rèn)識(shí)、探究地理事物、現(xiàn)象和過程等的地理實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)［2］。這樣的地理實(shí)驗(yàn)可以根據(jù)教學(xué)的目的，通過合理的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)在課堂中開展。它可以是對(duì)一些地理現(xiàn)象的觀察，比如太陽(yáng)方位、太陽(yáng)高度角的變化，也可以是地圖、表格的繪制。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是培養(yǎng)地理實(shí)踐力的重要途徑。地理實(shí)踐力中的實(shí)驗(yàn)，特指某種自然現(xiàn)象的模擬實(shí)驗(yàn)，可以在校園建立的地理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行仿真模擬實(shí)驗(yàn)，也可以在居住區(qū)附近或校外實(shí)習(xí)基地進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)。這種實(shí)驗(yàn)可以利用課堂或者選修課等時(shí)間來開展，具有空間的自主性和時(shí)間的靈活性。相較于傳統(tǒng)課堂教學(xué)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)耗費(fèi)的教學(xué)時(shí)間較多，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的難度較高，對(duì)教師和學(xué)生能力的要求也較高。

三、學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)與地理實(shí)踐力培養(yǎng)

地理實(shí)驗(yàn)按操作者分，可分為教師演示類實(shí)驗(yàn)和學(xué)生操作類實(shí)驗(yàn)；按實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)的不同，可分為課內(nèi)地理實(shí)驗(yàn)和課外地理實(shí)驗(yàn)；按照使用的儀器和材料的不同，可分為真實(shí)實(shí)驗(yàn)和模擬實(shí)驗(yàn)……針對(duì)不同的教學(xué)目標(biāo)，可以選擇的實(shí)驗(yàn)方式也不同。教師演示實(shí)驗(yàn)經(jīng)過教師的精心設(shè)計(jì)，比學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)的課堂效率更高，但學(xué)生的參與程度較差。學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)是由學(xué)生在確立實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)后，自主設(shè)計(jì)并撰寫實(shí)驗(yàn)步驟、分工合作開展的實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生要對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，如果實(shí)驗(yàn)失敗，學(xué)生可以對(duì)實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行校正。整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程學(xué)生積極參與并自主設(shè)計(jì)，這更能培養(yǎng)學(xué)生的地理實(shí)踐力。

本文以人教版高中地理選擇性必修一第一章第一節(jié)中“太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)”實(shí)驗(yàn)為例，進(jìn)行學(xué)生操作演示實(shí)驗(yàn)開發(fā)，將教材的靜態(tài)圖片轉(zhuǎn)換為動(dòng)態(tài)演示，進(jìn)而提高學(xué)生的設(shè)計(jì)能力、觀察能力和動(dòng)手能力。

（一）實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)生

地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)是同時(shí)進(jìn)行的，由此形成黃赤交角，黃赤交角引發(fā)了很多地理現(xiàn)象。在本章第一節(jié)中，學(xué)生主要掌握太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)。教材第5頁(yè)僅展示了二分二至日地球的位置，靜態(tài)展現(xiàn)不同日期的太陽(yáng)直射點(diǎn)。而太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)是本節(jié)課的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教材第6頁(yè)設(shè)置活動(dòng)，要求學(xué)生繪制太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)示意圖。根據(jù)靜態(tài)的四個(gè)節(jié)氣的位置圖，要繪制動(dòng)態(tài)的運(yùn)動(dòng)示意圖，學(xué)生要進(jìn)行靜動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，這對(duì)學(xué)生的空間想象能力、抽象思維能力要求較高。教師可設(shè)計(jì)學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，將抽象的知識(shí)轉(zhuǎn)化為觀察實(shí)驗(yàn)，鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力、觀察能力和小組合作能力。

相較于動(dòng)畫播放、教師演示，學(xué)生動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)更直觀，學(xué)生的參與感更強(qiáng)。而對(duì)于直接用三球儀演示，用地球儀自主設(shè)計(jì)演示更能幫助學(xué)生深刻理解回歸運(yùn)動(dòng)。

（二）操作實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)實(shí)施

1.確定實(shí)驗(yàn)主題

操作實(shí)驗(yàn)要有確定的主題，指向特定的探究問題。本次實(shí)驗(yàn)探究的是“太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)”。實(shí)驗(yàn)需要學(xué)生準(zhǔn)確模擬地球的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)，表達(dá)太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)狀態(tài)，通過觀察得出太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)律，并用圖的形式準(zhǔn)確繪制出來。

實(shí)驗(yàn)主題：太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：（1）能夠正確模擬地球運(yùn)動(dòng)、太陽(yáng)直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)；（2）能夠描述太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)規(guī)律；（3）繪制太陽(yáng)直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)示意圖。

2.列出實(shí)驗(yàn)器材

探究太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)，需要以地球儀模擬地球，以籃球或者別的物品模擬太陽(yáng)，以便于觀察。此外，還需要以高亮度、聚光好的手電筒或者長(zhǎng)桿模擬太陽(yáng)平行光線。

實(shí)驗(yàn)器材：地球儀、籃球、手電筒（或長(zhǎng)桿）、一定數(shù)量的書籍。

3.編寫實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)步驟是達(dá)成實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的路徑，需要準(zhǔn)確闡釋實(shí)驗(yàn)的流程，即實(shí)驗(yàn)先做什么、后做什么、怎么做，步驟越詳細(xì)，實(shí)驗(yàn)操作成功的可能性就越大。實(shí)驗(yàn)步驟可以由教師撰寫，也可以由教師提供一個(gè)主題，學(xué)生自主編寫。學(xué)生在編寫過程中發(fā)現(xiàn)問題、校正問題，最終取得理想的實(shí)驗(yàn)效果。這樣學(xué)生能夠更深刻地理解實(shí)驗(yàn)操作的基本方法。對(duì)于一些定量分析實(shí)驗(yàn)，需要填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表，而模擬觀察性實(shí)驗(yàn)，注重還原真實(shí)情境，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力。

“太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)”屬于模擬觀察性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)需要盡量還原真實(shí)場(chǎng)景，抓住主要因素，借助器材將抽象的內(nèi)容具象化，這樣有利于學(xué)生自主觀察和得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。通過手電筒或長(zhǎng)桿模擬太陽(yáng)平行光線，便于學(xué)生觀察太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置。學(xué)生在開始設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟時(shí)，雖然知道地球在自西向東自轉(zhuǎn)的同時(shí)圍繞模擬太陽(yáng)（籃球）自西向東公轉(zhuǎn)，但公轉(zhuǎn)的軌道平面難以準(zhǔn)確確定，這導(dǎo)致模擬實(shí)驗(yàn)不具備科學(xué)性，觀察結(jié)果出現(xiàn)誤差。在這種情況下，確定公轉(zhuǎn)軌道平面，即太陽(yáng)光線（手電筒）高度成為突破實(shí)驗(yàn)操作步驟設(shè)計(jì)難點(diǎn)的一個(gè)關(guān)鍵。

學(xué)生通過觀察教材第5頁(yè)圖1.5黃赤交角與二分二至日地球的位置（北半球）發(fā)現(xiàn)，夏至日太陽(yáng)直射北緯23°26'，此時(shí)將地球儀正確置于籃球左側(cè)（如圖1所示），用手電筒水平照射至北緯23°26'，確定黃道平面位置。為保證黃道平面的位置穩(wěn)定，可用書籍在手電筒下方架設(shè)適當(dāng)高度的底座，保證手電筒轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的位置相對(duì)固定。為驗(yàn)證底座高度的準(zhǔn)確性，如圖2所示，交換地球儀、書籍和手電筒的位置，確保手電筒水平照射南緯23°26'。

實(shí)驗(yàn)步驟：每四人一個(gè)小組，一位同學(xué)負(fù)責(zé)擺放籃球和手電筒，一位同學(xué)負(fù)責(zé)移動(dòng)地球儀，一位同學(xué)負(fù)責(zé)記錄，一位同學(xué)負(fù)責(zé)指揮。

（1）如圖1、圖2所示，確定手電筒（或長(zhǎng)桿）高度和位置。

（2）模擬地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，同時(shí)移動(dòng)書籍和手電筒的位置。

（3）依次將地球儀擺放在四個(gè)節(jié)氣位置，分別用手電筒照射，觀察太陽(yáng)直射點(diǎn)的位置，繪制太陽(yáng)光照?qǐng)D，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)填到表1中。

（4）將模擬的地球儀從一個(gè)節(jié)氣位置運(yùn)動(dòng)到下一個(gè)節(jié)氣，手電筒隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，觀察從一個(gè)節(jié)氣到下一個(gè)節(jié)氣，太陽(yáng)直射點(diǎn)的移動(dòng)方向和軌跡，記錄相關(guān)數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)填到表2中。

4.分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)及時(shí)處理記錄的數(shù)據(jù)，并將其制成表格或者繪成示意圖。同時(shí)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生深入思考這些現(xiàn)象背后的原理，思考造成這種現(xiàn)象的影響因素有哪些，甚至可以相應(yīng)地改變一些參數(shù)，讓學(xué)生將得出的新數(shù)據(jù)與原有的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的理解。

實(shí)驗(yàn)分析：（1）太陽(yáng)直射點(diǎn)能夠到達(dá)的最北端和最南端的緯度分別是什么？（2）這和黃赤交角的大小有什么關(guān)系？（3）如果黃赤交角變?yōu)榱悖?yáng)直射點(diǎn)的位置會(huì)如何移動(dòng)？如果變?yōu)?0度呢？

5.整理實(shí)驗(yàn)結(jié)論，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告

操作實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證地理規(guī)律，模擬地理現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力、觀察能力。自主設(shè)計(jì)的過程可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促使學(xué)生自主合作探究。最后，學(xué)生通過觀察與分析得出一定的實(shí)驗(yàn)結(jié)論，形成實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

實(shí)驗(yàn)報(bào)告中應(yīng)體現(xiàn)學(xué)生的自我評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)。教師評(píng)價(jià)可以從學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)施能力、小組合作能力、實(shí)驗(yàn)分析能力等方面進(jìn)行。在演示過程中，評(píng)價(jià)重點(diǎn)在實(shí)驗(yàn)過程的實(shí)施。教師可以從三方面評(píng)價(jià)學(xué)生，具體評(píng)分量表見表3。一是做——正確確定手電筒的高度，演示地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)、太陽(yáng)直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)；二是說——用語(yǔ)言描述太陽(yáng)直射點(diǎn)回歸運(yùn)動(dòng)，看學(xué)生能否正確表述太陽(yáng)直射點(diǎn)的空間變化，有無知識(shí)性錯(cuò)誤；三是小組內(nèi)部合作情況，是否每個(gè)人各司其職，積極參與。教師要在學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中及時(shí)觀察各小組的實(shí)際表現(xiàn)，根據(jù)量表做出判斷和評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果要在學(xué)生填寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告前反饋給各小組，以便小組在反思自我評(píng)價(jià)時(shí)能有參照。學(xué)生自我評(píng)價(jià)主要是思考實(shí)驗(yàn)有待改進(jìn)之處。

綜上所述，學(xué)生通過自主設(shè)計(jì)操作實(shí)驗(yàn)，能達(dá)到自主建構(gòu)知識(shí)體系的目的。操作實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)過程包括確定主題、準(zhǔn)備器材、編寫步驟、分析數(shù)據(jù)、整理結(jié)果等環(huán)節(jié)。我們應(yīng)注重操作實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，從教師的實(shí)驗(yàn)演示轉(zhuǎn)化為學(xué)生的動(dòng)手操作參與。在這個(gè)過程中，學(xué)生可能會(huì)遇到設(shè)計(jì)的瓶頸，需要在教師的幫助下進(jìn)行突破。這個(gè)過程既鍛煉了學(xué)生的實(shí)踐意志品質(zhì)，提高了學(xué)生的小組合作能力，又能培養(yǎng)學(xué)生的地理實(shí)踐力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻(xiàn)? ?］

［1］? 中華人民共和國(guó)教育部.普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 徐寶芳，張衛(wèi)青.中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究［M］.西安：陜西師范大學(xué)出版社，2023.

（責(zé)任編輯 陳 明）