新課改背景下初中地理實驗教學探究

作者簡介：韋祥軍，1974年生，廣西崇左人，本科，高級教師，主要研究方向為中學地理教學。

摘 要：初中地理實驗教學具有落實課程基本理念、完善實驗教學體系、培養學生綜合能力、輔助常規課堂教學等現實意義。針對初中地理實驗教學面臨的困境，教師應依據新課程理念和具體學情，對地理實驗進行篩選，從地理實驗設計、編寫地理實驗報告冊、實驗操作指導、實驗與課堂教學相結合等方面優化地理實驗教學，以加深學生對教材內容的理解和記憶，促進學生地理核心素養的發展。

關鍵詞：初中地理；核心素養；地理實驗

中圖分類號：G63 文獻標識碼：A 文章編號：0450-9889（2024）10-0121-04

《義務教育地理課程標準（2022年版）》（以下簡稱《2022年版地理課標》）提出，地理課程要培養的核心素養，主要包括人地協調觀、綜合思維、區域認知和地理實踐力等。初中地理教學應注重理論知識與實踐活動的協調配合。傳統的知識講授方式缺少對學生思維能力和操作能力的培養，不利于學生地理核心素養的形成和發展。《2022年版地理課標》要求，教師要根據學生的學習特點和實際情況，創造條件組織學生開展地理實踐活動，如地理實驗、社會調查和野外考察等，使學生有機會在真實環境中運用地理知識解釋地理現象，激發學生學習地理的興趣，引導學生從現實生活的經歷和體驗出發，樹立人地協調觀和可持續發展觀，運用綜合思維、區域認知等方法去分析和解決地理實踐中遇到的問題，逐漸形成地理核心素養。地理實驗是學習地理的一種重要方式，可以讓學生在真實情境中觀察和認識地理環境、體驗和感悟人地關系，并在實驗探究中培養合作能力、創新精神和科學態度。為落實地理學科核心素養的培養目標，在初中地理教學中，教師應立足學生立場、真實情境，以核心素養為導向進行地理實驗教學設計，讓學生按實驗要求去觀察、觀測、操作、探究，加深對教材相關知識的理解和記憶，通過地理實驗培養學生的意志品質和動手操作能力，提高地理核心素養。

一、初中地理實驗教學的意義

（一）落實課程基本理念

《2022年版地理課標》課程基本理念是以提高學生地理核心素養為宗旨，引導學生學習對生活有用的地理、對終身發展有用的地理，為培養具有生態文明理念的時代新人打下基礎。這就要求初中地理教師緊扣地理課標要求，構建開放的地理課程，不斷提高實驗設計能力和組織指導實驗課程的能力，為初中學校下一步的地理實驗室的創建及有關地理實驗校本課程的開發提供寶貴的經驗。

（二）完善實驗教學體系

教師將地理實驗作為校本課程進行開發研究，可以不斷完善初中地理實驗教學體系。教師根據初中地理學科的特點和地理實踐力的培養要求，編寫《中學地理實驗報告冊》，內容涉及實驗的設計、實驗過程的記錄、實驗結果的分析以及與實驗相關的能力訓練題，有理論、有實操、有習題，填補初中地理教學沒有統一規范的實驗報告冊的空白。

（三）培養學生的綜合能力

初中地理課程目標要求學生能夠初步掌握地理實驗、社會調查、野外考察等地理實踐活動的基本方法，能夠在校內、校外的真實環境下，運用所學地理知識和工具，通過地理實踐活動解決實際地理問題。學生按地理實驗報告單的要求進行實驗操作，運用各種方法觀察、收集、記錄和處理地理信息，發現問題和解決問題，在實驗過程中培養觀察分析、分類比較、動手操作、歸納演繹等方面的能力，形成嚴謹、求真的科學態度。多方面能力的培養，有利于學生掌握地理課程重要的學習方法，形成和發展地理核心素養。

（四）輔助常規課堂教學

初中地理知識以識記為主，但自然地理知識部分內容較為抽象，如地球的運動、天氣氣候的相關知識等，僅憑機械的記憶和練習并不能很好地理解和掌握，多媒體視頻和動畫演示也有其局限性。教師通過實物多層面、多角度的模擬演示，或者指導學生親自動手實驗探究，讓學生經歷知識形成的過程，可加深其理解和記憶，有助于學生牢固掌握地理知識，幫助學生構建獨特的地理空間思維，進而完善地理知識的結構體系［1］。

二、初中地理實驗教學面臨的困境

（一）教師教學理念陳舊，不重視實驗教學

教師的教學理念是決定地理實驗教學質量的基礎。在目前的初中地理教學中，部分教師教學理念陳舊，不重視實驗教學。一些教師為了節省課堂時間，以口述實驗為主而不做演示實驗，導致學生對地理現象的認識僅憑想象獲得。另有一些教師只是簡單地播放實驗視頻或進行動畫演示等，學生被動接受知識，影響了地理思維的形成。新課程改革的推行，給教師組織教學活動指引了方向。教師應認真研讀和分析新課程教學理念，認識開展地理實驗教學的目的及其對學生提高學習積極性、發展地理核心素養的重要作用，樹立以生為本的教學理念，善于結合教材內容開發實驗教學資源，有效發展學生的地理思維。

（二）地理實驗局限性較大，阻礙實驗教學開展

初中地理實驗存在各種局限性，如實驗設備、實驗場地、實驗時間等。部分實驗學生不能全員參與，教師只能選擇學生代表，組織學習興趣小組來完成，不能達到將實驗探究活動與課堂教學的深度融合，不能實現用實驗輔助課堂教學、加深學生對教材內容理解的目的，導致學生地理實踐力的實操訓練大打折扣。但是，核心素養的培養不是一朝一夕之事，教師可以采用學生分組輪流參與的方式，由參與實驗活動的學生在課堂上進行分享，學生課后再進行實踐操作。

（三）學校缺乏地理實驗設備，實驗效果不明顯

大部分初中學校沒有專門的地理實驗室，缺乏專業的實驗器材和專項經費等，教師只能選取簡單而易于操作、不需要專門實驗場所的實驗進行教學［2］。一些實驗器材可來源于生活中的材料，或者教師購買類似的實驗器材。但是操作下來教師發現，沒有專門的實驗場所和專業的實驗器材，有些地理實驗無法完成或實驗效果不明顯。對此，教師可以采用實操與多媒體視頻、動畫演示相結合進行實驗教學，也是符合《2022年版地理課標》對虛擬實驗的要求。同時，教師要引導學生對實驗失敗的原因進行分析，對實驗器材進行改造、對實驗方法進行優化，以培養學生的創新精神。

三、初中地理實驗教學策略

（一）深刻領會課標要求，設計切實可行的地理實驗

初中地理實驗活動開展的前提條件是設計切實可行的實驗。教師的首要任務是深刻領會《2022年版地理課標》的要求，使學生能夠初步掌握地理實驗、社會調查、野外考察等地理實踐活動的基本方法，能夠在校內、校外的真實環境下，運用所學知識和地理工具，通過地理實踐活動解決實際地理問題。在深刻理解地理課標的基礎上，教師還應遵循以下地理實驗設計基本要求：一是要根據學生的認知水平、接受能力，設計不會干擾正確概念形成的地理實驗，防止學生對地理現象和地理過程理解不到位而造成對知識學習的負遷移；二是結合地理課程內容，設計具有可操作性、啟發性、實驗效果顯著的實驗，學生在教師的指導下能夠自主動手操作，通過實驗探究加深對地理知識的理解；三是地理實驗所需要的材料是簡單、易得的，市場上可以購買而價格不是很高，甚至有些可以是利用日常生活中產生的廢舊物品，這樣既不會造成學校和學生太大的經濟負擔，也能讓地理實驗教學真正落到實處。

實驗是人們認識世界和改造世界的一種重要手段，是為進行直觀教學提供感性認識的一種學習方式。地理實驗教學不能拘泥于教材內容，而應立足教材，深入挖掘生活中與地理知識相關的教學資源，讓學生在實驗操作中加強與實際生活的密切聯系，發展科學思維，培養創造能力［3］。教師根據地理課程目標要求和實驗設計基本要求，借鑒教材、網絡上已有的一些地理實驗，舍棄或改進效果不明顯的實驗，同時創新其他地理實驗，形成初中地理實驗單（如下頁表1）。

表1 初中地理實驗單（部分）

[序號 實驗名稱 培養目標 1 制作地球儀，演示地球的自轉 動手自制教具的能力和演示、模擬實驗的能力 2 演示晝半球、夜半球和晝夜交替現象 3 制作等高線模型，探究等高線的疏密和坡度的關系 4 主要地形類型沙盤的制作 5 太陽光照的直射與斜射 操作演示地理實驗的能力 6 太陽高度與影子長短的關系 7 植被覆蓋率對水土流失的影響 8 海陸熱力性質差異的測定 9 風力侵蝕和風力沉積的作用 10 影響水力發電的因素 ]

以上實驗設計主要分成兩類，第一類（1—4號）是先由學生自己制作簡易教具，再進行實驗，旨在引導學生深刻認識地理工具，同時提高使用地理工具分析地理事物和地理現象的能力；第二類（5—10號）是直接購買現成的物品替代實驗器材，或是教師制作好教具由學生動手操作演示。第一類實驗的演示效果會受學生自制教具好壞的影響，但因教具制作并不是特別難，所以教師只需在實驗演示前幫助學生修正教具以使其達到演示要求即可。第二類是用其他物品替代實驗器材或是教師制作好教具，而且每一項實驗均經過教師的實操驗證其效果，所以實驗成敗的因素應與器材無關，關鍵在于學生的操作演示。初中地理實驗教學重點是讓學生在教師的引導下正確操作實驗工具、觀察和分析現象、得出實驗結論，從而提高學生對地理知識的理解和掌握。

（二）緊扣核心素養要求，編寫地理實驗報告冊

實驗報告冊是與教材相配套的一套專門指導學生進行實驗操作、實驗練習的教學資料，對培養學生的實驗技能、提高學生的操作能力具有重要的實用價值。初中地理學科一直沒有統一規范的實驗報告冊，為了更好地進行地理實驗教學，將地理實踐力核心素養的培養落到實處，筆者編寫了《中學地理實驗報告冊》，使實驗內容編排及實驗要求更符合學生實際的認知結構。

筆者以“海陸熱力性質差異的測定”實驗為例，說明實驗報告的編寫。“海陸分布與氣候”屬于湘教版地理七年級上冊教學內容，為了讓學生理解“緯度相同的地方，在夏季，海洋上氣溫低些，陸地上氣溫高些；在冬季，陸地上氣溫低些，海洋上氣溫高些”這一結論，教材安排了“探究海陸溫度變化的差異”活動，簡單列出了材料、工具和實踐過程（如圖1）。

[【材料及工具】清水、干沙土，型號相同的燒杯2個、溫度計2支。

【實踐過程】

第一步：一個燒杯盛入3/4杯清水，另一個燒杯放入等量的干沙土，在兩個燒杯中各插入一支溫度計。把兩個燒杯同時置于太陽光下照射2小時，讀出兩支溫度計的數值。

第二步：把兩個燒杯同時移入室內，2小時后再讀出溫度計的數值，看一看哪一個燒杯中溫度計的數值變化大。 ]

圖1 湘教版教材安排的“探究海陸溫度變化的差異”活動

筆者在對實踐過程進行實際操作后，對活動內容進行了改進優化。第一，將材料中的干沙土換成干細沙，效果更顯著；第二，將裝有兩種物質的燒杯在太陽光下照射后，將放置在室內型號相同的兩支溫度計插入燒杯中測量溫度，這樣會更準確；第三，將在太陽光下照射和在室內靜置的時間各改為10分鐘，因為10分鐘已達實驗效果，2小時的實驗時間太長，會受到一些不確定因素的干擾。為了讓學生更明確實驗過程和實驗要求，筆者參考了物理、化學等學科的實驗報告冊，依據初中地理學科的特點，將活動內容轉化成實驗報告冊，包括實驗名稱、實驗器材（物品）、實驗步驟、實驗現象、實驗結論及其他說明等（如表2）。

表2 初中地理實驗報告冊樣例

[實驗名稱 海陸熱力性質差異的測定 實驗器材 水、干細沙，型號相同的燒杯2個、溫度計2支 實驗步驟 1.將一個燒杯中裝半杯水，另一個燒杯中裝等量的干細沙

2.將兩個燒杯放到太陽光下照射10分鐘

3.將兩支溫度計分別插入水和干細沙中測量溫度

4.將兩個燒杯放回室內，靜置10分鐘

5.將兩支溫度計分別插入水和干細沙中測量溫度 實驗現象 陽光下：水溫? ? ?，干細沙溫

室內：水溫? ? ?，干細沙溫? ? ? 實驗結論 成功 在接受同等太陽輻射的情況下，水溫上升? ? ，比干細沙的溫度? ?；在室內靜置一段時間后，水溫下降? ? ，比干細沙的溫度

水的比熱容大，升溫? ?，降溫? ?；干細沙的比熱容小，升溫? ?，降溫? ? 失敗 原因：

其他說明

]

因實驗報告冊的使用對象是初中生，所以實驗器材和實驗步驟必須表述準確、詳細。實驗現象和實驗結論采用填空的形式讓學生完成。若實驗失敗了，還要求學生“復盤”實驗過程，填寫失敗原因。在“其他說明”一欄里，學生可針對地理實驗的實際情況做一些必要的說明，如實驗受到天氣的影響、修改了哪種實驗器材、是否優化了實驗操作方法或步驟等。

（三）培養動手操作能力，做好實驗過程指導

在地理實驗教學中，教師一方面要充當實驗教學的組織者和引導者，指導學生自主設計和操作實驗；另一方面要積極調動學生的創新思維，啟發學生改進和創新實驗。為了增強學生的團隊合作精神和實驗活動參與度，教師通常安排5—6名學生為一個實驗小組，也可以視實驗的具體情況進行調整。學生先通過教師現場講解和小組討論，明確實驗要求、方法和步驟，然后才開始動手操作；操作過程中，組員要分工協作，嚴格遵循實驗步驟進行，如實填寫實驗報告冊。教師要關注每個小組的操作，對不規范或有錯誤行為的要及時給予糾正。同時，教師通過手機錄像記錄學生實驗過程，對于效果特別明顯或失敗的實驗，可通過錄像回放查找原因。教師鼓勵學生進行實驗創新，指導學生按自己的想法改進實驗，再將改進后的實驗演示一遍，與原實驗設計進行對比，找出相同與不同、優勢與不足，培養學生的創新精神和動手操作能力。

例如，在“海陸熱力性質差異的測定”實驗中，教師指導學生將溫度計從中間直立插入水或干細沙的中部，溫度計不能與燒杯直接接觸。學生手持溫度計頂端，保持直立插入狀態，視線與溫度計中液柱的表面處于同一水平時才讀出數，測得干細沙的溫度明顯高于水的溫度，記錄下相關讀數。學生將溫度計取出，把兩個燒杯放到室內靜置10分鐘后，再次按同樣的要求分別測量水和干細沙的溫度，兩者的溫度均有所下降，干細沙的溫度下降得更多，證明本次實驗成功。最后，教師引導學生思考：“還可以用什么物質來替代沙子和水呢？”學生通過討論，認為海洋的主體就是水，水是不能替代的，沙子可用小碎石或土壤來替代。接著，學生用小碎石和土壤再次進行實驗，發現同樣存在溫差，但是效果不如干細沙明顯。

（四）用好實驗素材，使地理實驗與課堂教學相結合

長期以來，大部分初中學校沒有專門的地理實驗場所，缺乏專業的實驗設備。教師在初中地理教學中只是注重知識的灌輸，忽視地理實驗教學，沒有充分發揮生活中的實驗教學資源在地理課堂教學中的作用［4］。地理實驗教學強調演示與參與，能夠有效改變學生被動接受知識的學習方式，讓學生在實驗設計、實驗操作、實驗觀察、實驗分析的過程中主動認識地理事物的特征、規律、成因和原理。教師所選取或設計的地理實驗應緊扣《2022年版地理課標》要求，將實驗的過程和結果與課堂教學相結合。課堂上，教師可以將課程教學內容通過實驗操作進行教授，也可以選取實驗小組代表對實驗的過程和結果進行分享。學生通過實驗探究活動，對教材的結論或地理現象會有更深入的理解，這遠比教師純粹的講解或視頻、動畫的演示效果更好。

例如，在“主要地形類型”一課教學中，教師安排學生參與“主要地形類型沙盤的制作”實驗，讓學生用濕潤的沙子堆出高原、山地、丘陵、盆地和平原。當學生能準確地將這些地形制作出來時，說明學生已經掌握這些地形類型的特征。學生通過制作沙盤，加深了對主要地形類型的認識。教師使用一定的設備和材料，模擬地理現象的發生、發展過程，或是制成地理模型，讓學生通過實驗操作和觀察，激發學習、探究和創造興趣，也能加深學生對地理知識的理解和掌握。

總之，初中地理實驗教學的實施，符合學生地理核心素養的培養目標。地理實驗生動、有趣、直觀，不但可以加深學生對教材內容的理解和記憶，還可以培養學生多方面的能力。因課堂教學時間的限制，教師不可能將所有的地理實驗在課堂上進行演示操作。教師可以將一些相對容易操作的實驗作為課后作業，讓學生利用課余時間自主完成，以此來替代紙質作業練習，減輕學生手寫作業的負擔，將“雙減”落到實處。學生將自己的實驗操作、實驗觀察、實驗結論運用于生活和學習中，有助于地理核心素養的發展。

參考文獻

［1］唐祥蓉.地理課堂中的實驗教學方式研究［J］.科學咨詢（教育科研），2016（9）：97-98.

［2］曹生平，古新.淺析地理實驗教學中存在的問題：以甘南地區為例［J］.學周刊，2017（7）：77-78.

［3］陳炳飛.地理實驗教學的生成策略［J］.教學與管理，2016（28）：64-66.

［4］張海，馬建寧，牛科強.我國地理實驗教學研究綜述［J］.地理教學，2015（8）：16-20.

（責編 韋榕峰）