基于深度學習的高中地理實驗教學實踐研究

摘要：深度學習注重學生的全身心參與，強調學生核心素養的培養。在高中地理實驗教學實踐中，可以從確定挑戰性的實驗主題、制定明確的教學目標、做好充足實驗準備、探索“真”的實驗過程、遷移原理解決實際問題五個方面入手，實現學生得以深度學習的目標，培養地理核心素養。

關鍵詞：深度學習""地理實驗教學""大氣受熱過程""地理核心素養

引言

深度學習指的是在學科教師的引領下，學生圍繞挑戰性的實驗主題，全身心參與、體驗成功、獲得發展的有意義的學習過程。在深度學習中，學生不是被動地參與，而是作為學習主體積極地主動投入；從學習方式和內容來看，深度學習不再是碎片化的、表層的、知識的層層疊加，而是知識的聯結與結構化，需要對知識進行深加工、對知識進行遷移應用；從學習目標來看，深度學習不再僅僅停留在學生的知識層面，更多地關注學生正確價值觀念、關鍵能力和必備品格的形成，提高學生地理核心素養。

《普通高中地理課程標準（2017年版）》特別強調在未來一段時間的教學中，需要更多地重視和探索地理實踐活動。高中地理實踐活動包含社會調查活動、研學旅行等多種方式。高中地理實驗教學與其他地理實踐活動相比，無論是課前的實驗視頻錄制還是課上的模擬實驗都對教學條件要求較低。高中地理實驗可以提升學生學習地理的興趣，使其獲得解決問題的真實能力，促進學生地理核心素養的提高。

高中地理實驗教學所要達成的目標和深度學習一致，強調學生的主體性、學生在真實情境中對知識的遷移應用。如何在高中地理實驗教學中踐行深度學習？本文以“模擬大氣受熱過程”這一實驗為例，通過實驗教學設計和實施，探索深度學習理論在高中地理實驗教學中的應用。

一、確定挑戰性實驗主題

實驗主題在整個實驗教學中起著統領性的作用，主題的確立應聚焦學科的核心概念。“模擬大氣受熱過程”這一實驗主題主要是通過對課標、教材、學情等進行分析而確定的。

（一）分析課標導向實驗主題

《大氣受熱過程與大氣運動》這節課的課標要求是“運用示意圖等，說明大氣受熱過程，并解釋相關現象”。課標指引學生在學習大氣的受熱過程時，可以借助原理型的示意指向圖，或借助實驗。大氣受熱過程這一主題的學習，關鍵目標是讓學生將這些地理原理應用到生產生活中去，應用大氣受熱過程的原理來為實際的生產、生活服務。

（二）剖析教材確立實驗主題

從教材知識結構來看，大氣的受熱過程屬于《地理一》第二章中的“地球上的大氣”，這一章的內容既和“太陽對地球的影響”有關，也和“氣象災害”相關，在教材中起著承前啟后的作用。本節以“太陽輻射是地球上大氣運動的能量來源，大氣運動促進物質和能量在不同時空尺度下進行遷移和流動，影響人類活動”為大概念；教材內容圖文結合，以圖釋文，但呈現的資源有限。學生僅借助教材內容難理解大氣的受熱過程，無法直接將原理運用到解釋生活現象中去，而借助實驗能夠更好地幫助學生理解地理原理。

（三）結合學情助力實驗主題

在實驗方面，學生初步具備簡單的數據處理能力和基本實驗技能，同時樂于展現自我，但對于化學實驗缺乏操作經驗和自主探究能力。在知識掌握方面，學生掌握了對流層大氣的特征，但要構建大氣與太陽輻射作用之間的關系存在很大難度，對眾多專業陌生名詞的掌握也較難。

二、制定明確教學目標

實驗教學目標是教學結果的預設，是實驗教學結束后學生獲得的成果。能否制定明確的實驗教學目標，關乎整個實驗教學的效果。因此，教師需要對實驗主題、課標、教材和學情等多方面進行綜合分析。在本案例中，教師通過分析課標、教材、學情及實驗主題制定了“模擬大氣受熱過程”具體的教學目標。

三、做好充足實驗準備

深度學習要求學生全身心參與。為了讓學生在實驗中有“真”認識、“真”感覺，保證實驗的成功率和操作的嫻熟度，需要在模擬實驗前做好實驗原理、教學方法、實驗器材、實驗內容等方面的準備工作。

（一）實驗原理

大氣受熱過程是地面、大氣、太陽輻射之間相互轉化的過程。對流層大氣主要的、直接的熱源是地面輻射，對流層的大氣對地面存在保溫作用。

（二）教學方法

模擬實驗法、合作探究法、總結歸納法。

（三）實驗器材

玻璃容器2個（模擬大氣環境）、200瓦白熾燈2個（模擬太陽）、透明塑料薄膜若干（模擬云層）、砂土若干（模擬地面）、清水若干、電子數顯溫度計2個、鐵架臺1個。

（四）實驗內容

實驗一：學生動手演示“太陽暖大地、大地暖大氣”。

實驗二：學生動手演示“大氣對地面具有保溫作用”。

四、探索“真”實驗過程

深度學習注重知識轉化、學生“親身經歷”、學習對象深加工、知識遷移應用。在實驗教學過程中，可以創設情境來激發學生的學習興趣，引導其理解、運用地理知識；通過觀察與操作讓學生由表及里地習得理論知識；應用問題鏈讓學生直接、有效地參與到學習中，從而構建知識的認知邏輯，實現教學目標。基于以上思路，展開“模擬大氣受熱過程”這一實驗主題教學。

（一）創設情境，提出問題

展示合肥市5月2日的氣溫變化折線圖（圖1），提出問題：晴天時，最高氣溫出現在5月2日（一天中）午后14時的原因是什么？

（二）模擬探究實驗一：學生演示太陽暖大地、大地暖大氣

1.方法與步驟

步驟一：甲玻璃箱底部平攤放置6 L水，乙玻璃箱底部平攤放置6 L砂土。

步驟二：將甲、乙玻璃箱均覆蓋透明塑料薄膜。

步驟三：箱內均放置數顯溫度計（離下墊面約8 cm）。

步驟四：同時打開2個白熾燈（白熾燈離塑料薄膜約5 cm）。

2.學生觀察實驗，合作探究問題

問題一：請大家每隔1分鐘記錄一次氣溫并繪制折線圖，比較甲、乙玻璃箱內氣溫變化異同。

問題二：簡析該實驗反映的地理原理。

問題①：為什么甲、乙玻璃箱內大氣都在升溫？

問題②：為什么甲、乙玻璃箱內大氣升溫速率不同？

問題③：該組對比實驗能驗證的地理實驗原理主要是""""""差異。

問題④：若要升高一些玻璃箱內的氣溫，可以采取哪些具體的方法呢？

（三）探究模擬實驗二：學生演示大氣對地面具有保溫作用

1.方法與步驟

步驟一：放置兩個空的丙、丁玻璃瓶。

步驟二：將丙玻璃瓶覆蓋透明塑料薄膜，丁玻璃瓶無透明塑料薄膜。

步驟三：瓶內均放置數顯溫度計（離下墊面約8 cm）。

步驟四：同時打開2個白熾燈（白熾燈離塑料薄膜約5 cm）。

2.學生觀察實驗，合作探究問題

請大家每隔1分鐘記錄一次氣溫，比較丙、丁玻璃瓶的溫度變化異同，并嘗試說明原因和地理原理。

五、用遷移原理解決實際問題

深度學習要求學生在學習基本原理后進行遷移應用，在真實情境中解決現實問題。通過“模擬大氣受熱過程”，結合長豐草莓經常受到冬春季節的寒潮襲擊，農戶的經濟損失嚴重的情況，學生運用實驗原理，為防治長豐縣草莓凍害出謀劃策。

六、結語

在基于深度學習的高中地理實驗教學中，學生在教師的引領下，圍繞具有挑戰性的模擬實驗主題，全身心地融入探究實驗過程，掌握地理核心概念，得出地理原理，提升在真實情境中解決問題的關鍵能力，從而形成正確的價值觀念、關鍵能力和必備品格，在地理學習中提升地理核心素養。

參考文獻：

[1]馬羊紅，南月省.我國中學地理實驗教學研究梳理與展望[J］.中學地理教學參考2022（16）：47，2.

[2]中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準（2017年版）[M].北京：人民教育出版社，2018.

責任編輯：黃大燦