指向三维目标的地理实验教学设计与实施策略

陈作允 沈丹丹 胡忠行

摘 要：设计地理实验探索地理原理、地理规律，是培育学生地理实践力的重要途径。本文以高中地理“探究水土流失的影响因素”实验为例，阐明制定三维目标要实现二维生一维、二维进三维，最终达成三维共生的目的。教学过程围绕三维目标设计五步流程，即“引入主题、设计实验、实施实验、交流反思、实际应用”，通过“五步”实现学为中心、生生合作共同演绎实验。在实验流程中实施“四式”策略：“情境式”唤醒、“引导式”对话、“反思式”沉淀、“生活式”回归，做到循序渐进，由低阶到高阶推进实验教学，提升学生的地理实践力。

关键词：地理实践力；三维目标；五步流程；四式策略

中图分类号：G633.55       文献标识码：A       文章编号：1005-5207（2024）03-0066-04

《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》在“教学与评价建议”中强调：设计模拟实验活动，要引导学生经历相对完整、规范的科学研究过程，从实验方案设计到实验过程的观察、记录、操作实施、数据处理分析，最后撰写实验报告及汇报交流，培养学生动手实践能力及求真求实的科学态度。所以地理实验教学即引导学生在“做中学”，就是基于目标引导学生运用所学知识和地理工具，设计并实施实验，通过实验获取并处理地理信息，探索和尝试解决实际问题，培养学生活动策划、实施、分析等行动能力和追求真理、讲求实际的科学精神。基于此，本文结合湘教版高中地理选择性必修1第5章“自然环境的整体性”的教学，以嵌入的“探究水土流失的影响因素”（以下简称“探流因”）实验为例，通过制定三维目标、设计五步流程、实施四式策略，以促进高中地理实验教学、培育学生的地理实践力。

一、制定三维目标

1.二维生一维——从育知到培能转变

目标引领教学评，二维目标设计对实验教学举足轻重。蒙台梭利指出：“我听见了，就忘记了；我看见了，就领会了；我做过了，就理解了。”［1］这说明亲身经历对学习的重要性，教学要注重“过程与方法”。因此，教学设计制定“过程与方法”的目标至关重要。地理实验就是在“做中学”，它用直观、形象的方法将抽象的自然地理原理或规律化为感性的直观知识，让学生亲身体验知识的产生和发展过程，通过探索建构新知。所以教学设计要凸显“做”这一教学目标。

高中地理实验穿插在自然地理教学过程中，它具体要求学生在对大气、水、地貌、土壤、植被等自然要素和相关自然现象进行深入观察的基础上，使用地理信息技术手段和其他地理工具设计、实施实验，分析与处理相关数据与信息，对地理事象进行科学解释与评价，最终形成规律性认知。因此，实验就是在探索地理原理和规律的过程中学习，实验教学就是通过“‘做中学’构建新知”，而“做”是“过程与方法”，是二维目标，“学”是指学“知识与技能”，是一维目标，二维目标催生一维目标。这需要教师在制定三维目标时将“做”与“学”的关系叙写清楚，引领学生经历“做中学”，以便二维生一维，实现从育知到培能的转变。

例如，“探流因”实验教学目标三维叙写第一步（二维生一维）：通过小组合作设计、实施实验（过程与方法——二维），探究降水、坡度、土壤、植被等自然因素与流水侵蚀强度关系的规律（知识与技能——一维）。

2.二维进三维——从培能到育人进阶

实验教学的（第）三维目标是培育地理实践力。所谓地理实践力是指人们在考察、实验和调查等地理实践活动中所具备的意志品质和行动能力，是地理学科四大核心素养之一［2］。地理实验是培育地理实践力的手段和方式之一，其目的是让学生具备一定运用实验方式进行科学探究的意识和能力。它通过完整、规范的实验教学过程，培养学生能够与他人合作（或独立）设计、实施地理实验方案，能够通过实验观察法收集和处理地理信息，能够在实验中表现独立思考的意识、求真务实的科学态度以及灵活运用知识的能力。因此，要把培育地理实践力作为实验教学的素养（三维）目标，引导学生在设计、实施实验的过程（即“做”——二维目标）中，将理论知识转化为实际行动的能力，在问题解决过程中培养学生的实践意志和执行力（即“砺炼”——三维目标）。这需要教师在制定三维目标时把“做”与“砺炼”关系叙写清楚，让学生在“做”实验中“砺炼”，以便二维进三维，实现实验教学从培能到育人的进阶。

例如，“探流因”實验教学目标三维叙写第二步（二维进三维）：通过小组合作设计、实施实验（过程与方法——二维），探究降水、坡度、土壤、植被等自然因素与流水侵蚀强度关系的规律（知识与技能——一维），为黄土高原小流域综合治理提出切实有效的措施，提升地理实践力（地理核心素养——三维）。

可见，目标三维叙写，并采用“二维（过程与方法）+一维（知识与技能）+三维（核心素养）”的结构，厘清三个维度目标之间内在的逻辑关系，形成完整的三维目标，有利于教学实施时“二维生一维”“二维进三维”，最终实现“三维共生”。

二、设计五步流程

实验教学过程中的师生关系是“导”与“游”的关系，实验教学即在教师引导下，学生围绕具有挑战性的实验主题，全身心积极参与、体验过程、成功获得发展的“自主游”的过程。依据三维目标并结合学生实际，“导游”流程分五步：引入主题—设计实验—实施实验—交流反思—实际应用。每一步都精心设计引导学生学习的任务指令（表1“教师活动”栏），五步指令构成一条驱动链，驱动学习进阶。学生则通过实验设计、操作、观察、分析、展示、交流和反思等活动（表1“学生活动”栏）渐入深度学习佳境、解决问题，提升地理实践力核心素养。

三、实施四式策略

1.“情境式”唤醒——激发实验兴趣与热情

要取得实验的成功，还需在实验流程中实施“四式”导学策略。学习是自主活动过程，要从实践中学习［3］。创设实践活动的真实情境，激发学生探究兴趣，是实验教学的第一个必须环节。传统的地理教学重理论轻实践、重结论轻过程，仅有的实践活动往往也只注重知识讲解，缺少情境创设，从而使学生缺乏学习兴趣和动力。因此，实践活动需做“情境式唤醒”，即在地理实验教学中，教师必须有目的地引入或创设具有一定感情色彩、形象生动的真实情境，进行基于实境的探究，引导学生亲身体验，激发学生的探究欲望。

“水土流失”这部分知识，从内容上看难度较低，但生活在平原地区的学生，缺少“切身感受与体会”，对这些知识仅是“知其然”。基于此，笔者精选了黄土高原某小流域水土流失视频，并通过Google Earth展示该小流域沟壑地貌，引入主题并设计水土流失问题链引导学生探究其成因（表1“教学流程1”），培养学生“知其所以然”的兴趣。将黄土高原的水土流失问题情境化、形象化，使之有情有境、有声有形，激发学生强烈的探究欲望，使学生愿意做地理实验，进而发现并解决问题。

2.“引导式”对话——深化实验过程和认知

学生在实验设计、实施过程中产生生成性问题需教师“导”。由于学生的地理思维还处于初级水平、实验基本技能较为薄弱，实验设计与实施过程中会不可避免地出现各种问题。因此，教师需要在实验教学中细心观察学生的实验过程，以学生的实验设计和操作过程为主线，及时引导学生将地理概念、地理原理、地理规律融入其中，启发学生的创新思维，使学生在“引导式”对话中不断修正实验，改进、深化地理实验的过程和认知。

例如，“探流因”实验从学生合作设计实验方案（表1“教学流程2”）到动手操作完成实验（表1“教学流程3”）的整个过程中，为避免实验偏差，需要通过对话引导学生调整方案、逐一改变自变量（坡度大小、降水强度、土壤质地、草皮覆盖率等），获取因变量（流失泥土），阐述地形、气候、土壤、植被等诸多因素共同影响水土流失的原理，验证地理环境的整体性。嵌入“引导式”对话，加强了教师对实验设计方案和实验过程的指导，让学生对实验设计、操作、观察、记录环节有更加深刻的印象；让学生对整个地理实验过程形成完整认识；让学生顺利体验一次成功的实验之“旅”。

3.“反思式”沉淀——培养实验能力与毅力

实施地理实验活动的能力主要表现在两方面，一是实施活动，二是实验反思。反思不仅有助于更深入了解地理实验活动的环节，而且有助于调整实验的实施策略，从而提升活动质量和实施能力［5］。因此，在地理实验教学中，教师要将反思活动有条不紊地融进教学环节、贯穿教学的始终，让学生在反思的过程中发现不足并及时调整实验，进而锻炼学生的观察、思考、动手、合作、分析及解决问题的毅力与能力。

例如，在“探流因”实验中，需配备“生成性和预设性”两个反思环节。一是在学生探究实验遇到困难时，要求学生思考其背后的原因，此为“生成性”反思，由教师及时指出，嵌入学生实验操作过程中。目的是改进不正确的操作，从而解决问题，以此培养反思意识和增强克服困难的勇气。如口头提醒“侵蚀时间与侵蚀量”的关系，让学生通过反思发现“侵蚀时间长短影响泥沙流失量，从而影响对比实验的准确性”。二是在教学流程“交流反思”环节，此为“预设性”反思，有书面任务指令，明文要求反思内容，如“反思整个实验流程的成败得失”（表1“教学流程4”）。目的是让学生从整体角度系统地反思实验设计和操作流程，在反思中学习、沉淀，进而对地理实验所探索的原理和地理实践力有更深的感悟。

4.“生活式”回归——熏陶实验情感和态度

地理是一门对生活有用的学科，“地理实验”的最终目的是要走进现实生活、解决生活中的地理问题。只有让实验结果回归生活，让学生在生活中感悟课堂实验中所学的地理知识，才能更好地发挥地理实验的作用与更好地迁移应用地理知识。因此，在地理实验教学活动中，教师要注意将抽象的地理知识“焊接”到现实生活中多变、生动的地理事象上去，让地理知识从实践中来，到实践中去，让地理真正从课堂走向生活。

例如，“探流因”实验所探索的地理规律，最终回归于“黄土高原水土流失的综合治理问题”（表1“教学流程5”），这是将实验整合过的经验和理论知识带入生活、生产等实际问题的解决中去，锻炼学生在真实情境中解决问题的能力，从而达到学以致用（即会做事，会做事即素养）的目的。让学生充分感受到地理就在身边，学习地理是有用的，体会学习的价值和乐趣，让学生做到乐于实践、知行合一，熏陶地理实验的情感和态度。

四、总结与反思

实验教学设计必须做到育人目标明确、教学流程清晰、导学策略适切，才能实现实验教学的价值，尤其是融入的导学策略决定育人目标的达成。“四式”策略具有主题明、实践真、过程全、感悟深的特点。其中，“情境式喚醒”是前奏，它引出实验主题，唤起实验的欲望；“引导式对话”是关键，它碰出思维火花，推动实验进程；“反思式沉淀”是补充，它修正实验偏差，积累实验经验；“生活式回归”是应用，它拓展实验价值，培养实验情感。“四式”策略变抽象为具象，变说教为体验，让课堂慢下来、让思维活起来、让理解准起来、让应用实起来。经历“四式”策略，实现教学方式转型，实现由地理原理或规律学习（验证）到地理核心素养（地理实践力）培育的进阶。

另外，教学中教师要根据教学进度选择恰当的时机安排实验，发挥实验教学的最大功效。考虑到学生实验设计及实施能力较为薄弱的现状，遵循“先学后教”原则，提早一周布置设计实验方案和准备器材的作业，以便让接下来的实验顺利开展。在实验实施时，给学生留足不断改进实验方案和调整实验操作的时间，以便实验结果真实有效，让学生在成功中喜获“真知”。总之，实验教学要合理安排，才能做到“让想得到的教育成为看得见的风景”［6］。

参考文献：

［1］ 刘迎杰，赵洪.蒙台梭利教学法［M］.北京：高等教育出版社，2019.

［2］ 中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［3］ 戴尔·卡耐基.人性的弱点［M］.吉林：吉林文史出版社，2019.

［4］ 阮艳乐.三环融入：指向地理实践力培育的实验教学常态化策略［J］.中学地理教学参考，2023（31）：43-46，57.

［5］ 普通高中地理课程标准修订组.普通高中地理课程标准（2017年版）解读［M］.北京：高等教育出版社，2018.

［6］ 卢明.让想得到的教育成为看得见的风景——学校层面推进学历案的九年探索［N］.浙江教育报，2022-04-06.