淺析實驗教學法對高中生地理思維的培養

［摘 要］文章針對高中地理課堂的教學現狀，以湘教版高中地理中的自然地理為例，在論述開展實驗教學法對培養高中生地理思維意義的基礎上，提出重視模擬實驗應用、帶領學生實地考察、運用數字模擬技術培養高中生地理思維的有效措施。

［關鍵詞］實驗教學法；地理思維；培養與評價

［中圖分類號］ G633.55 ［文獻標識碼］ A ［文章編號］ 1674-6058（2024）25-0096-03

一、高中地理課堂的教學現狀

在當前的高中地理課堂教學中，部分教師主要采取多媒體課件與視頻相結合的傳統講授模式，這種教學模式難以激發學生的學習興趣。由于課堂時間有限，多數教師只能按部就班地進行知識講解，難以為學生提供更多的實踐機會。學生在被動接受地理知識的同時，缺乏對地理現象和問題的深入思考。這種教學模式難以培養學生的地理思維，地理學科核心素養的培養得不到有效落實。針對這種教學現狀，教師需要不斷探索創新，尋求更加有效的教學方法和策略，提高學生的參與度和主動思考能力，從而落實地理學科核心素養的培養。

筆者通過調研發現，大多數教師是認可在高中地理教學中開展地理實驗教學的，但僅有少部分教師能夠理解并熟練應用實驗教學法，一半以上的教師雖然理解這種教學方法但未與實際教學相結合，約有20%的教師不完全理解這種教學方法，仍需要學習。學校設施不完善、教師組織學生開展實驗的次數少直接導致學生的實驗操作能力不強，知識與能力不匹配。在開展實驗活動方面，多數教師偏愛一邊演示實驗一邊講解的方式，而多數學生卻更喜歡師生共同完成實驗。由此可見，教師需要提供機會讓學生體驗實驗的過程，而非僅僅觀察實驗現象。

二、實驗教學法對培養高中生地理思維的重要意義

實驗教學法能夠讓學生自主操作實驗，實驗操作過程能不斷地再生新的問題，培養學生的發散思維。實驗操作結束后，教師可以通過思維導圖復盤實驗過程，幫助學生梳理知識結構。在學科核心素養以及新課標、新教材、新高考實施的背景下，開展實驗教學對培養學生地理思維有重大意義。

（一）操作實驗步驟，探究實驗報告，激發地理思維

學生通過設計實驗方案、收集實驗數據、對實驗現象進行觀察和記錄，可以提升自身的實驗設計水平和執行能力。學生通過對實驗現象進行分析，學會運用地理知識來解讀數據、總結規律，從而提高自身解決問題的能力。

（二）觀察實驗現象，再生實驗問題，發散地理思維

深化對地理知識的理解是實驗教學法的重要目標之一。實驗教學法通過實驗將地理知識從抽象的概念轉化為具體的實踐體驗，從而加深學生對地理知識的理解。在課堂內外開展模擬實驗能讓學生在實驗操作過程中總結不同的觀點，嘗試新的方法和技巧，提出與實驗相關的新問題，這個過程能較好地發散學生的地理思維，深化學生對地理知識的理解。如湘教版選擇性必修1“洋流”實驗可以幫助學生理解影響海水流動的因素有風與陸地輪廓。同時，實驗過程會引發其他與洋流知識相關的問題，如地轉偏向力是否會影響海水流動，南半球的實際洋流分布如何等。模擬實驗過程中針對實驗現象的再生問題，能發散學生的思維。

（三）復盤實驗過程，梳理知識結構，提升地理思維

構建學科思維導圖，使學生復盤實驗過程，搭建一個較為完整的知識結構，能有效地提升學生思維。思維導圖能將實驗教學問題分析的過程可視化，提升學生的思維能力，能夠讓學生對知識進行更好地總結，同時，這也有利于豐富學生的知識，讓學生的學科知識結構更加清晰、完整。例如，湘教版必修第一冊“熱力環流”實驗，學生可以針對實驗過程構建思維導圖：當地表受熱不均時，受熱處空氣膨脹上升，近地面空氣變少形成低壓，高空空氣變多形成高壓；受冷處空氣收縮下沉，近地面空氣變多形成高壓，高空空氣變少形成低壓；在同一水平面上，空氣由高壓流向低壓，形成熱力環流。

三、利用實驗教學法培養高中生地理思維的具體措施

根據湘教版高中自然地理教學內容，利用實驗教學法可將其劃分為“地球科學”“地球表面形態”“地球上的大氣”“地球上的水”“植被與土壤”五大主題。在高中地理教學中利用實驗教學法培養高中生地理思維能力的途徑主要有重視模擬實驗應用、帶領學生實地考察、運用數字模擬技術三種形式。

（一）重視模擬實驗應用

模擬實驗是一種通過模擬裝置模擬地理現象的方法，旨在讓學生通過實驗操作來提高其實驗設計和數據分析的能力。為更好地激發與提升學生的地理思維，教師在教學中應重視模擬實驗的應用，通過模擬實驗引導學生主動探究、合作學習。目前，地理模擬實驗內容開發較為成熟，如“水循環”模擬實驗，教師可在比較成熟的模擬實驗基礎上結合鄉土地理內容進行適當修改，培養學生的人地協調觀。例如，教師可以在湘教版必修第一冊的“水循環”內容中，結合教學實際改進模擬實驗，設計一個關于水循環主要環節的模擬實驗。通過這樣的模擬實驗，學生能夠深入了解水循環的基本過程，即城市硬化地表模型地面硬化，下滲減弱，地表徑流增加；城市硬化地表模型植被少，涵養水源能力下降，導致地表徑流增加。模擬實驗還能提高學生的實驗設計和數據分析能力，加深他們對水循環知識的理解，培養他們的實踐操作能力和科學思維。在實驗結束后，學生可以根據實驗結果探討水循環過程中各環節之間的關系和影響水循環的因素，以及水循環對地球環境的重要性；小組合作討論水循環在自然界、人類生活中的意義，針對水循環在生活中的運用提出自己的建議，構建水循環的思維導圖，把可持續發展理念運用到實際生活中，培養人地協調觀。水循環模擬實驗過程見表1。

目前，現實教學中還存在部分可開發的模擬實驗，如土壤成分、性質及改良措施模擬實驗，海—氣相互作用模擬實驗，不同植被氣候調節作用差異模擬實驗等。通過設計模擬實驗，學生學會運用地理知識和科學方法設計實驗進行研究，培養地理創新思維能力。

此外，在教學中適當開展實驗模型制作活動，能夠為學生提供更廣闊的學習空間和更多的學習資源，培養學生的地理空間思維。例如，在湘教版必修第一冊“流水地貌”一節中，學生利用高密度泡沫板、地形塑型布、石膏粉、熱熔膠、油漆等制作簡易的立體河流地貌模型，再通過立體河流地貌模型、水管、沙子、水桶等實驗器材設計實驗，通過演示說明溯源侵蝕、側蝕的過程，從時間角度分析同一河段河流地貌的演變。通過設計模型、探究實驗、理解溯源侵蝕和側蝕的形成過程，可以培養學生的地理空間思維與綜合思維。

（二）帶領學生實地考察

實地考察作為一種直接感知地理現象的有效方式，具有深遠的教育意義。教師通過組織學生走出教室，到實地進行地理現象的觀察和調查，讓學生親身感受地理現象，這樣可以激發他們的探索欲望和學習興趣。另外，學生需要運用區域地理知識和觀察技巧，分析和解釋所觀察到的地理現象，這能夠較好地提升學生的區域思維能力和綜合思維能力。例如，在教學湘教版必修第一冊“地球上的植被與土壤”這一章前，教師可以帶領學生觀察校園植被，或者將課堂設置在校園中。具體活動實踐內容設計如下。

任務一：觀察校園內植被。通過觀察、觸摸植被，思考校園內典型植被的特征以及校園內植被為何多選用鄉土植物。

任務二：觀察校園內土壤。在校內勞動基地探究土壤存在的問題，并提出改良措施。例如，實踐小組發現校內勞動基地的土壤石塊較多，且黏性很強，有機質含量少。

觀察中學生再生問題：校園內植被物候節律與學校附近山區植被不一致；在春季，校園與附近山區相比，同種植被開花時間更早。由于校園實地考察場地有限，地理空間尺度較小且自然環境受到一定的人為干擾，在條件允許的情況下，教師可以帶領學生到校外山區參觀典型植被與土壤情況，了解土壤剖面，繪制土壤剖面圖等，讓地理知識變得更加生動和具體。同時，這也有利于培養學生的區域思維、空間思維和綜合思維。

（三）運用數字模擬技術

數字模擬是利用地理模擬軟件或虛擬實驗平臺模擬地理現象和過程，觀察地理現象的變化規律，它為學生提供了全新的學習方式和體驗，有利于培養學生的形象思維與抽象思維。這種虛擬的學習環境不受時間、地點和資源的限制，為學生提供了更廣闊的學習空間和豐富的學習資源，豐富了地理教學的形式和內容。

在“水循環”一節內容中，水循環的模擬實驗很難將水循環所有環節全部演示，即使完整模擬所有環節，其實驗數據也可能會出錯。這時，可以借助數字模擬軟件對水循環實驗進行補充。例如，通過Mozaik3D軟件制作水循環模擬實驗全過程，構建三維立體模型，演示3D動畫，使學生能夠觀察和分析水循環的演變全過程，在較大地理空間尺度上加深學生對地理知識的理解，彌補部分學生空間想象力的不足，讓學生可以更直觀、輕松地掌握相關知識，培養學生的地理空間思維。

此外，學生可以在國家虛擬仿真實驗教學項目共享服務平臺上，選擇地理學科，點擊“我要做實驗”，進入智能實驗室操作熱門實驗。例如，在進行湘教版必修第一冊“地球表面形態”這一章的教學過程中，學生可以通過線上虛擬仿真實驗操作，了解地下巖溶地貌類型和形態，掌握不同地下巖溶地貌的區別和形成原因，提高自身的信息素養和地理綜合思維能力。該虛擬實驗從地下巖溶地貌的形態及特征入手，充分利用多角度錄制的自然景觀資料，對地下巖溶洞穴進行三維展示和引申觀察。學生可直觀、全方位地查看各種地下巖溶地貌特征和形成過程，模擬野外采樣過程，了解各類巖溶地貌形成的影響因素。通過這樣的虛擬實踐活動，學生不僅能夠提高自身獲取信息和處理信息的能力，而且能夠培養區域思維、空間思維等學科思維。

四、結束語

在高中地理教學中，實驗教學法能有效提高高中生地理思維水平，激發學生的學習興趣，促進學生的思維發展，培養學生的地理學科核心素養。在高中地理教學中，教師需要根據具體情況靈活地結合《課標》、學情、現有器材等，不斷優化實驗教學，以達到最佳的教學效果。在評價學生的地理思維能力時，教師應該綜合考慮學生在過程性評價中設計、創新、解釋、分析、表達等多方面的能力；在結果性評價中，應該考慮學生對地理知識的掌握程度。只有這樣才能更全面地評價學生的地理思維水平，并為他們的學習進步提供有效的指導和支持。

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（責任編輯 陳 明）