尹行锦

(合肥市第九中学 安徽合肥 230001)

自《普通高中地理课程标准(2017年版)》发布以来，地理学科核心素养成为高中地理教学的核心。地理实践力作为一种必备核心素养，也受到越来越多的关注。相比传统教学，地理实验教学突出了学生主体，更能有效培养学生的地理实践力。按照实验操作者不同，将地理实验分为演示实验和学生操作实验两种。演示实验是常规教学的辅助手段，由教师在课堂上操作、演示，学生观察其中的地理过程和现象，增强对知识的理解；学生操作实验的主体是学生，由学生设计、准备、操作、分析实验，通过学生的全程参与，有效培养地理实践力。本文所述“实验教学”为学生操作实验。

一、开展高中地理实验教学的意义

(一)培养地理实践力，适应新课标要求

地理实验教学是指在地理教学中为完成教学目标、培养学生的科学态度和各项地理能力而以地理实验为手段开展的师生共同参与的教学活动。

自2017年版课程标准发布以来，地理学科核心素养的培养就成为高中地理一切教学活动的核心。其中，肩负“行动意识”“行动能力”培养的地理实践力就是一种非常重要的素养，这符合提高“自主思维”和“创新能力”的新型人才要求。新版课程标准强调地理实践力的培养，相比传统教学，地理实验教学突出了学生主体，更能有效培养学生的地理实践力。

(二)直观演示现象，激发学生的学习兴趣

地理学科中某些知识难度较大，且与当前学生生活有较远的距离，学生普遍理解困难。例如，土壤的透气性、保水性等方面知识对城市学生来说就尤其陌生，因为城市环境中，学生很难直接接触到土壤。通过做相关地理实验，不仅能够将地理现象及其形成过程直观地展现出来，便于学生理解，而且易于激发他们的学习兴趣。

(三)揭示地理原理，启发学生思考

受已有知识储备或知识难度限制，许多知识点并不能让学生理解得很透彻，如地表径流、下渗及其影响因素。通过引导学生设计实验，不仅增强了学生对水循环过程的理解，还能启发学生逐步思考影响各主要环节的因素。

(四)培养分析能力，提升地理思维

杜威认为，学习是知行统一的规律，强调学习中学生的主体地位和经验的基础地位，并强调真实经验存在的意义。这与地理实验教学的模式异曲同工，地理实验教学即是建立在真实情境下，促进学生在实验活动中发现问题，通过设计实验方案，配合实验操作进行问题分析，从而解决地理问题。

二、高中地理实验教学设计的原则

(一)科学性原则

地理学，尤其是自然地理学，是一门科学，其知识是建立在科学的过程和原理之上的。地理实验设计的目的是还原地理过程或探究地理原理，为了准确地呈现地理过程或原理，实验本身的科学性就尤为重要。

(二)典型性原则

现实教学中，地理实验对地理课堂来说是“奢侈”的，因为课时本身就很紧张。这就要求地理实验必须认真筛选，集中精力做一些典型的、有代表性的、能培养地理实践力的实验。

(三)适切性原则

中学生有自身独特的身心特征，教师在教学时应根据学生的知识储备和能力基础，结合预期培养目标，选择合适的内容、合适的工具、合适的分组，进行实验设计，满足学生知识和技能提升的需求。站在学生的角度思考“什么样的实验我会感兴趣”，站在教师的角度思考“什么样的实验对学生能力的提升有帮助”。总之，实验的选择应当以满足学生需求为原则。

(四)可行性原则

现实教学中，许多地理原理或过程是无法通过简单实验实现的，如三圈环流的形成过程；也有许多实验对实验装置有很高要求，如证明地球自转的实验。这就要求高中地理实验设计时充分考虑实验的可行性。实验现象应该明显、易观察，通过认真观察、记录实验现象和数据即可分析实验结论；实验装置应该取材方便，制作容易，通过材料的简单处理和组装即可使用。

三、高中地理实验教学设计策略

(一)把握实验设计原则，选择实验内容

设计实验前，首先应该确定实验内容。在内容选择时需要对实验进行初步估计，大致了解实验的原理、过程和可能结果，并初步判断实验实施的科学性、典型性、适切性和可行性问题，只有满足这些条件，后续的实验设计和实施才能顺利有效进行。

(二)分析课标、教材，明确实验目标

实验教学是地理课堂教学的一部分，实验实施的最终目标也是实现教学目标。因此，实验教学设计时应认真分析课标要求和教材内容，明确实验应该达成的目标。课标为总体目标，总体目标实现的知识载体是教材，实验目标是总体目标的分解，是达成课标的阶段性保证。

教师需要研读课程标准和教材，明确实验原理(特定的地理事实、过程或规律)，分析学生的学习特征，确定这个实验要达到哪些教学目标，然后清晰地陈述这些目标与问题。

(三)立足现实，分析学情，引导设计实验方案

在充分分析学生学情的基础上，引导学生依据实验教学目标，分析实验原理，并设计实验方案。实验教学相比常规教学最大的优势，就是有助于培养动手能力，提高地理实践力。教学中应充分发挥这一优势，教师引导学生通过小组合作分析实验原理，设计实验方案。

(四)引导学生准备材料，搭建装置，做好实验准备

在实验方案设计完成后，教师应引导学生根据方案准备实验材料，搭建实验装置。这个过程依然是以学生为主体，以教师为引导。学生根据实验需要，寻找易于获得的材料，通过动手处理，改装成能满足实验需要的装置。学生全程自主动手，真正提高地理实践力。

(五)针对性指导，科学操作，记录实验数据

学生缺乏实践经验，实验操作上难以保证绝对正确，因此在实验环节，教师需要有针对性地做好指导，及时记录出现的错误，必要时予以纠正。指导学生真实、详细地记录实验数据，启发学生关注实验中出现的“偶发性问题”。

(六)科学分析，理性反思，形成报告，评价结果

最后，需要对记录的实验数据进行详细、科学的分析。通过定性分析和定量分析，找到数据中的内在联系，将实验结论与实验原理结合，进行逻辑分析和理性反思，评价实验结果是否科学、准确，找到新的问题，并启发进一步的思考和实验，促进深度学习。

四、高中地理课堂实验教学案例——“地表径流、下渗及其影响因素实验教学”

(一)课标要求及理解

1.课标内容要求：本实验研究的问题主要涉及必修课程地理一的水循环和选择性必修一自然地理基础中的自然地理环境整体性，其课标内容要求分别为必修一:1.7运用示意图说明水循环的过程和意义；选择性必修一:1.9运用图表并结合实例分析自然地理环境的整体性和地域分异规律。

2.对课标的理解：水循环过程比较简单，但理解水循环各环节受哪些因素影响，难度较大。水作为自然地理环境的重要组成部分，其循环过程也是自然地理环境整体性中的一个重要方面，因此水循环中的许多细节知识明显地影响着我们对地理环境整体性的理解。因而，从课标要求及知识的逻辑性、体系性角度来讲，此内容很重要。

(二)实验教学目标

1.分析影响下渗、地表径流的因素(综合思维)。

2.分析降水、地表径流、下渗、地下径流的关系(综合思维)。

3.初步培养实验意识、设计实验的方法以及动手做实验的能力(地理实践力)。

4.通过对影响地表径流、下渗等因素的探究，思考人类活动对水循环的影响(人地协调观)。

(三)实验方法设计

模拟实验法、控制变量法、定性+定量分析法。

(四)实验教学内容设计

本节实验课并非给定方案，让学生完成实验，而是引导学生从分析期望解决的问题开始，逐步自主设置实验目标、探究原理，自主设计实验方案并分析数据，最终得到实验报告。本实验所要给学生的也不只是一些简单的结论，而是将重点放在培养实验探究的意识、设计实验的方法和亲手完成实验的能力。当然，教师必须事先准备一个实验方案，在学生需要时提供参考。

1.明确实验目标。

2.分析实验原理

降水到达地面形成地表径流，流动中部分下渗，转化为地下径流，下渗过程受到降水量、降水强度、土质、坡度、植被覆盖率等因素的影响，地表径流也因此而受到影响。

3.设计实验方案

(1)根据待检验的五个变量，设计六组实验。

(2)分析实验程序：

设置一个对照组实验①，变量控制为坡度较小，降水500 mL，降水强度较小，无植被覆盖，疏松沙子；

设置实验组实验：保持其他条件不变，依次改变降水量(变为1000 mL)、降水强度(变大)、坡度(变大)、植被覆盖率(增加草皮覆盖)、土质(土质变紧密，使用泥沙混合并压实)并依次编号为实验组②、③、④、⑤、⑥。

4.实验准备

(1)实验材料见表1。

表1 实验材料

(2)制作简易实验器材：①1.5 L塑料牛奶盒的处理(制作设备主体并作为地下径流收集器)；②纯净水瓶的处理(制作高支架a和低支架b模拟不同坡度，另外两只纯净水瓶分别用大头针和锥子在瓶底钻孔制作降水模拟器a、b，模拟小强度降水和大强度降水)；③纸质牛奶盒的处理(制作盛土容器模拟坡面)；④搭建实验器材。

(3)制作实验记录表

根据需要，引导学生自行设计完成。

(4)设计实验操作(见表2)

表2 实验操作步骤

(5)明确组内成员分工：如确定模拟操作员、径流测量员、泥沙测量员、记录员、质量监督员等。

(6)分析实验注意事项：如安全性、科学性等。

(7)引导学生进行实验结果分析

实验结论是要引导学生解决实验目标中需要解决的问题；参考问题是教师提出来的，供学生进一步思考的问题。

实验结论：①影响下渗的因素有哪些？为什么会对下渗产生影响？②降水量、地表径流、下渗、地下径流间有怎样的关系？

参考问题：①真实的自然环境中以上结论是否依然成立？为什么？②哪些因素会影响实验的准确性？可如何改进？③实验设计和操作中有哪些不足？④地表径流收集器中为何会有沙子？真实的自然环境中代表什么环境问题？沙子的多少受哪些因素的影响？可采取什么措施减少流失的泥沙量？验证你的结论。

5.引导学生改进实验或进一步实验。

6.布置学生写一篇实验反思

通过反思，学生可回顾整个实验过程，重温重要结论，总结经验教训，为今后的实验打下更坚实的基础。

(五)教学过程设计

略。

五、教学反思与自我评价

(一)自我评价

本节实验课达成了预期目标，实现了较好的教学效果。

(二)教学反思

本节实验课的成功之处主要有以下几点。

1.实验材料的获取简单易行，同时实现了一个实验解决多个问题(如同时分析了水、土流失问题)。

2.圆满完成了教学任务，学生对相关知识点的掌握牢固，直观且印象深刻。

3.培养了学生实验意识、设计实验的方法以及动手做实验的能力(地理实践力)。

4.通过对影响地表径流、下渗等因素的主动探究，启发了学生统筹思考的能力，培养了综合思维。

5.通过将实验结论联系实际问题，增强了学生对人与自然相互关系的认识，培养了人地协调观。

本节实验课的不足之处主要有以下几点。

1.实验设备多为废弃物再利用，虽然方便获取，但也限制了实验效果，后期应考虑选择更好的实验材料。

2.学生实验中规范性不够，许多不规范的操作实际上引起了实验变量的改变，如笔者在观察中发现学生对降水位置控制得不够好，可能导致实验结果不准确。

3.做不同植被覆盖条件下的对比实验中，采用在沙土上覆盖草皮的方法，实际上不仅改变了植被覆盖，也改变了下层土质，这一点有待将来改进。

(三)总结

1.实验教学不是单纯地带着学生做实验，更重要的是带着学生一起设计实验，设计过程对学生思维的培养可能比实验结论更重要。

2.实验教学是一种重要的教学方法，在培养学生科学思维与科学能力的过程中有不可替代的重要性，它应该越来越多地走进地理课堂。

3.实验教学的能力需要在未来的工作中不断磨炼，需要不断努力。