地理实践力视域下的实验教学设计与实施

梅晓玲

(滁州市教育科学研究院 安徽滁州 239355)

引言

《普通高中地理课程标准》和《安徽省普通高中学科教学指导意见》中都明确指出，突出学生主体地位，改进教学方法，积极倡导运用实验、考察、调查等方法来培养学生科学探究的意识和能力。在此理念的指导下笔者以必修第一册第三章第一节“海陆间水循环”为例进行实验教学设计，旨在创设直观生动的教学情境，模拟课堂教学实验，激发学生的学习兴趣，锻炼学生的动手能力，增强学生对生活中的自然地理现象进行观察识别的能力，促使学生形成科学严谨的科研思维，树立尊重自然、保护自然的观念。

一、教学设计背景

(一)一节公开课的反思

在一次市级高中关于新教材新高考的教学研讨会上，一位老师就《水循环的过程和类型》的内容，执教了一堂公开课。上课伊始，老师利用计算机在大屏幕上投影了黄河的壶口瀑布视频并配以李白的《将进酒》，随后抛出问题：“黄河之水天上来，奔流到海不复回”是真的不复回吗？然后老师围绕这一问题向同学们讲授了海陆间水循环的概念与环节以及海陆间水循环的地理意义。

这位老师课前收集了较多关于本节课的辅助材料并制作了本节课的学习任务单，内容较为丰富并且对信息技术的应用技术也比较娴熟，教学活动也是紧紧围绕教材内容展开，但是在整个教学过程中学生都是被动地接受知识灌输，缺少对教材内容的形象认知和学科内容的科学实践力，缺乏对教材意图的深入思考。

整堂课下来，老师直接将知识灌输给学生，课堂的主体仍旧是老师，忽略了基于学科核心素养的地理课堂,应为注重加强对学生地理学习方法和思维方法指导的新型课堂。当然，这种情况的出现主要是受课堂教学时间和课堂呈现效果等因素的制约。如能在课堂教学的基础上，指导学生在课外根据教材内容进行实验操作，那么课本知识则能更好地与生活实际相融合，这样不仅可以锻炼学生的动手能力，教学也可以达到事半功倍的效果。

(二)新课程标准的要求

《普通高中地理课程标准》指出，考察、实验和调查等是地理学重要的研究方法，也是地理课程重要的学习方式；鼓励学生运用所学知识和地理工具，在室内、野外和社会的真实环境下，通过考察、实验、调查等方式获取地理信息，探索和尝试解决实际问题，培养活动策划、实施等行动能力。《安徽省普通高中学科教学指导意见》中也有关于教学形式的阐述，其指出要基于学生立场，创新培育地理核心素养的教学方式，倡导积极创设符合学生认知结构特点的真实教学情境。由此可见地理实验教学是培养学生地理学科核心素养的重要途径之一。通过对课本活动的实际操作和探讨，培养学生求真求实的科学态度。

二、教学活动再设计

(一)学情分析

本节知识由学生从初中阶段了解现象的层面，提升至高中阶段理解成因和规律的高度。初中阶段时学生对水体蒸发、大气降水、水体之间相互转化等物理原理和过程都已经有基本了解，但对海陆间水循环的具体环节和表现缺少相应的生活体验。在教学中安排一个实验能够很好地帮助学生了解海陆间水循环以及更深刻地体会海陆间水循环的地理意义，同时也有助于激活学生的已有认知，并能将相关知识与具体情景相融合。在此过程中学生掌握地理实验方法的步骤和要领，并熟练应用，真正做到举一反三，寓教于乐，寓学于趣，教学相长。

(二)实验教学过程设计思路

实验教学的过程主要包括三部分内容：1.利用真实情境设疑，明确实验教学目标。2.利用学习任务单，指导学生观察实验现象，记录实验数据，发现事物规律。在教师的引导下，小组合作操作实验，并以实验现象为切入点进行知识总结，科学获取实验数据信息，并得出结论。3.学以致用，延续探究。启发学生在迁移应用中理性反思，切实将实验结果与地理现象相结合，对区域环境进行综合分析，提高地理实践能力，整体提升地理关键能力和学科核心素养。

(三)指导实验操作

1.真实情境设疑导入，引发共鸣

本环节以学生身边的环境案例为出发点，利用图文材料引导学生调用已学知识进入设疑情境。

材料：2021年7月20日，河南郑州遭遇百年不遇的强降水，多条河流水位上升较快、多座水库超汛限，小时降雨量达到201.9毫米刷新历史纪录，此次河南特大暴雨灾害导致重大的财产损失和人员伤亡。截至8月2日12时，此次特大洪涝灾害共造成全市受灾人口188.49万人，302人死亡，50人失踪。道路损毁9145处，其中干线公路损毁1190处，受灾村庄1126个，房屋倒塌5.28万间，农作物受损面积达167.24万亩、绝收43.49万亩，直接经济损失高达532亿元。

2.合作讨论，设计实验

关于这次河南极端强降雨的原因，国家气象局给出了解释：受副热带高压气流和台风“烟花”的共同影响，大量的水汽通过偏东风源源不断地从洋面上空输送到陆地上空，再加上伏牛山区和太行山区特殊地形对偏东气流起到抬升辐合效应，在河南地区集结成雨。国家气象局给出的解释中出现“大量的水汽通过偏东风源源不断从海上输送到陆地”，那么在水汽输送到陆地的过程中有哪些环节？

该问题的抛出主要是引导学生从海陆间水循环的角度去讨论“城市内涝”的原因以及人类从哪些方面改善环境从而避免内涝的发生。

实验器材：玻璃缸、大小烧杯、水槽、沙子、保鲜膜、石子、指示剂。

实验过程：将学生分成两组进行对比实验，第一组学生用沙子模拟陆地环境，用盛水的玻璃缸模拟海洋环境。先在烧杯内装上沙子，再将烧杯置于玻璃缸中，并用保鲜膜蒙住玻璃缸的上部，最后将玻璃缸置于阳光下暴晒。第二组学生在第一组学生实验操作的基础上改进一些环节，首先将加入玻璃缸中的冷水改成热水，以缩短水体的受热时间；其次在玻璃缸中滴入氯化铁试剂，使得水体颜色和运动的辨识度更高；再次，加大烧杯与玻璃缸之间的高差，使蒙在玻璃缸上的保鲜膜保持一定的松弛度；最后在玻璃缸内烧杯的正上方加一个小石块，使其出现明显的凹陷，使得水流方向一致。考虑到光照强度和实验效果，实验于8月2日上午10:00开始，分四次记录实验现象，前三次以半小时为时间节点，观察保鲜膜上水滴的运动，为使实验现象更为明显，第四个时间节点为下午2:00。两组学生仔细观察并认真记录在不同的时间节点保鲜膜上水汽的聚集及运动变化情况。观察记录结束后两组学生对烧杯中的沙体湿润度进行对比，并对沙体湿润度产生差异的原因进行讨论分析，将结果有效地映射于本次郑州发生特大洪涝灾害客观原因的层面上。由此引发学生思考有哪些可行的措施可以减少极端天气的发生，以及在面对极端天气时有哪些可行的措施可以减少损失。

图1 第一组学生实验现象记录及实验过程

图2 第二组学生实验现象记录及实验过程

3.引导体验，深度感悟

在实验操作过程中，学生不断地发现问题，讨论并解决问题，不断地领悟内涵，得出结论，完成从感性认识到理性认知的转化。

(1)强化问题发现意识。实验观察结束后进行小组总结。第一组实验的优点是实验器材方便易取，教学思路清晰；学生成为学习的主体，实验过程中注重培养合作学习与探究的能力。第一组实验的缺点是由于实验中玻璃缸容量小，且受太阳光照强度变化的影响，受热需要较长的时间；玻璃缸与烧杯的高度几乎相等，玻璃缸里水汽凝聚在保鲜膜上时二者几乎在同一平面上，使得水汽无法向同一方向运动。

(2)提高解决问题的能力。通过两组实验操作结果的对比，发现在水温较高，水汽运动向同一方向集聚时海陆间水循环更为明显。全球气候变暖会使洋面温度升高，水体蒸发量较大；当受台风和副热带高压气流共同影响，再加上地形阻挡时，可能伴有极端天气的出现。在此过程中，学生既要善于独立思考又要乐于交流分享，当实验结果“异常”时，既可以通过由表及里的分析和推理，不断调整实验操作细节，解决现场生成的问题，又可以从新的角度揭示或验证地理原理。

(3)提升知识拓展能力，启发学生理性反思。鼓励学生运用已有的知识和实验所得的结论，对探究的问题进行质疑思辨与综合分析。学生在通过分析获得结论后，再次对实验结果进行梳理，切实将实验活动与生活实际联系起来。实验教学结束后，鼓励学生积极探讨减少极端天气发生的频率以及危害的方法和措施。如从全球减少温室气体的排放到加强区域极端天气预警联合机制的建设，再到多植树造林加强“海绵型”城市的建设以及增强公民防灾减灾意识等。在此过程中，学生将课本知识与生活实际有机融合，理论研究得以升华。

图3 城市内涝图及学生讨论图

三、总结

本次实验教学充分培养学生自行实验发现问题、自主探究解决问题的能力，体现了新课程教学理念。

1.创新实验教学，提高学习效率

将教学内容以实验探究的形式展示，生动形象，充分选用身边易取素材，操作简单，并通过改进实验，激发学生学习兴趣，有效达到实验教学的目的，培养了学生的科学思维和探究能力，提高了学生的科学素养。

2.改变了传统课堂教学方式，激活学生思维

学生先分组记录再进行合作讨论，通过任务单的形式展示讨论结果，并将合作探究结论进行合理拓展。教师由此提出问题，让学生成为学习的主体，激活学生思维，让学生保持较高的学习热度和兴趣。

3.改变信息交流方式

将实验对比和合作探究的学习方式贯穿于整个地理教学活动中，玩中学，做中学，促进师生和生生之间进行多向的信息交流。

4.地理实践能力得到培养

地理实践能力是新时代中学生关键能力中不可或缺的一个重要方面，而实验教学作为培养学生实践能力的重要抓手,不仅可以锻炼学生的实际动手能力，还可以加强师生之间以及生生之间的交流，且能在反复的实验中不断改进和总结，培养学生求真求实的科学态度；注重学生地理学科核心素养的发展，让学生在实验操作活动中完成教学目标，对学生地理素养能力的提高有着重要的作用。

地理实践能力视域下的实验教学设计与实施，是以学生为主体的教学活动设计，它注重教师对课本内容的提炼，注重学生实验过程的评价，注重学生学科核心素养的发展，让学生在实验过程中达成学习目标，培养动手操作和合作探究能力，发展素养。