龚正权 陶 颖

（襄阳市第五中学, 湖北 襄阳 441057）

2020年，教育部发布了《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）。新课标要求高中地理教学要引导学生关注全球问题以及我国现代化建设中的重大地理问题，弘扬科学精神和人文精神，培养学生创新意识和实践能力，增强社会责任感，强化人口、资源、环境、社会相互协调的可持续发展观念，落实立德树人的根本任务。

如何培养学生创新意识和实践能力？如何在新课标的学习中落实地理实践力这一地理核心素养？围绕这些问题，近些年来，中学地理老师纷纷开展了一些教学活动，但多围绕大气、水等便于开展地理实验的章节。其他教学活动受场地、资金、安全、教学评价等因素的影响，可操作性不强。如何以学生为主导，通过学生自主探究、自我总结和分享来增强学生的创新意识，或为地理室外教学活动设计的难点。为此，笔者结合学校条件和学生学情，以光照对植物分布的影响为探究主题，进行地理室外课程的设计与反思。

一、课程设计

现阶段大多数地理室外课多半采用教师引导讲解、学生自主观察记录的模式。但是可能存在班级人数过多，听不清楚老师讲解，学生的主观能动性不强，对老师讲解的知识不感兴趣等问题。这使得地理室外课没有收到很好的效果，也未能充分锻炼学生的地理实践力。笔者在室外课课程设计中，采取小组合作学习的方式。

实行组长负责制。各小组抽签选取题目后，小组长负责协调安排组员的任务，并在室外课开始前将本小组的课题规划构想、具体操作、任务安排等细节与老师沟通交流。在室外课结束后，小组学生需要将本组的研究成果以PPT的形式进行汇总，并推举汇报人，向全班学生做汇报。同一节课可以设置多个不同主题的问题，每个小组只负责一个问题，但是通过汇报的形式，全班学生都可以了解其他小组的研究过程和研究成果，以达到鼓励学生相互学习、共同进步的目的。本文以探究光照对植物分布的影响这个问题为例，对本次课进行反思总结。

二、实验设计

襄阳五中教学楼和实验楼均为回字形连廊结构（见图1），四栋楼的中间均为天井草坪。靠近教学楼南楼一楼的草坪均自然演化生长出了带状分布、宽度不一的蕨类植物。为何天井草坪的南侧为何会长出蕨类植物？这些植物有哪些生长习性？蕨类生长区域的宽度与太阳高度有关系吗？带着这样的疑问，在地理室外课中，设置如下任务：探讨光照对植物分布的影响；观察测量实验楼知行楼天井草坪蕨类植物分布特点，结合该植物生长习性，推论分布成因。

图1 襄阳五中校园平面图

设计意图：通过探究校园自然生长的蕨类植物的具体名称、生长习性、分布位置、分布特点，分析实验楼对太阳光线的遮挡时长、强度、方位产生的差异及其原因，将其与襄阳本地的正午太阳高度相联系，引导学生测量估算实验楼高度，计算正午太阳高度，推论两者关系。

三、实验工具准备

实验工具如下：皮尺（测量蕨类植物的生长宽度）、相机（拍照记录样本和实验过程）、标本夹（采集蕨类植物叶片，制作标本）、园艺小铲（采集土样）、采集袋（分装土壤样本）、标签纸（区分不同位置样本，便于后期编号整理）、记录本（记录观测的数据）、植物识别软件（识别不熟悉的植物种类，便于了解植物习性）。

四、实验过程记录

将学生分成若干组，分别完成实验的不同环节。在实验中引导学生进行实验记录，完成实验报告。实验报告的内容包含：班级、姓名、组号、实验日期、实验内容、实验目的、实验仪器、实验步骤、实验记录、实验结果。结合学生实验操作，梳理主要实验环节如下：

1.利用皮尺，测量蕨类植物生长边界的宽度，计算面积。采样点分布如下所示（见图2）。

图2 实验楼天井草坪采样地点分布图

2.利用小铲对标号点进行土样采集，记录土样的颜色、湿度、土壤、生物等特征。具体土壤采样样本如下（见图3）。

图3 实验楼天井草坪采样点土壤样本图

3.利用植物识别软件，对草坪内的蕨类植物品种进行鉴定，归纳总结植物习性。采集天井草坪不同位置的蕨类植物样本，对比分析植株高度，制作植物标本。识图软件操作如下（见图4），不同位置的蕨类植物样本对比如下（见图5）。

图4 实验楼天井草坪蕨类植物手机软件识别截图

图5 实验楼天井草坪不同位置蕨类植物高度对比

五、实验结果记录

结合实验楼蕨类植物宽度测量和采样点位置，绘制简图（见图6），以便进行实验结果记录。

图6 实验楼天井草坪采样点示意图

1.实验环节1结果记录

俯视整个天井草坪，蕨类植物紧靠实验楼南楼一侧分布，且分布宽度不均，呈现出西侧略宽、东部略窄的特点。西部最宽处大约为10米，东部最窄处大约为3米，蕨类植物与其他草本植物边界清晰可见。

2.实验环节2结果记录

6个土壤采样点的土壤特点梳理如下（见表1）。

表1 实验楼天井草坪采样土壤特征分析

通过采样观察记录得出：六个采样点中，土壤水分含量最高的为②，土壤颜色最深；土壤水分含量最低的为③，土壤颜色最浅；土壤含水量由高到低大致排序为②＞⑤＞④＞①＞⑥＞③。

3.实验环节3结果记录

利用植物识别软件，对草坪内的植被品种进行鉴定，得出该蕨类植物名称为渐尖毛蕨。金星蕨科，毛蕨属，分布于长江流域以南各地，东至台湾，北至山西，西达秦岭南部等地。多年生草本，高80～150厘米。根茎长而横走，顶部密生棕色披针形鳞片。叶片倒披针形，亚革质，具尖，全缘或有微锯齿。选取4个地点进行植株采样，采样点的蕨类植物特征梳理如下（见表2）。

表2 实验楼天井草坪采样蕨类植物特征分析

六、实验结果讨论

1.讨论一：光照如何影响蕨类植物的分布，蕨类生长区域的宽度与太阳高度有何关系

由于蕨类植物喜阴的特性，其生长最佳环境为全年都无阳光直接照射。由此推论，蕨类植物生长区域的宽度可能与实验楼全年最短日影有关。结合正午太阳高度的相关知识，可以进行相关分析和计算。根据测量蕨类植物宽度和实验楼楼高，计算楼高与宽度的比值，与夏至日正午太阳高度角的正切值对比分析（见图7）。

图7 实验楼天井草坪夏至日光照示意图

利用手机软件测量实验楼的高度，大约为20米，测量蕨类植物平均分布宽度为3米，两者的比值约为6.67。

夏至日襄阳正午太阳高度计算，H＝90°–︱32°–23°26′︱＝81°26′，估算正切值约为Tan81°=6.31。

利用手机软件测量楼高可能存在一定的误差，因此，计算出的正切值可能也存在一定误差。

为了验证计算的准确性，观测夏至日正午楼影的长度是否刚好到达蕨类植物的北侧边缘。在实验之后的夏至日前后、地方时12点在实验楼拍摄照片（见图8），通过测量得出蕨类植物分布宽度大约3米，说明以渐尖毛蕨为代表的蕨类植物，其最佳生长环境为全年都无阳光直接照射。通过分析总结得出，光照对以渐尖毛蕨毛蕨为代表的喜阴植物生长分布会产生显著影响。

图8 实验楼天井草坪夏至日前后光照景观图

2.讨论二：为何天井草坪西侧蕨类植物的分布宽度明显宽于影长，蕨类植物的生长高度和宽度有何关系

太阳高度周日变化呈现出由低到高再到低的规律，影长的变化则是由长到短再到长。实验楼是回字形连廊结构，实验楼南侧和西侧楼房都会遮挡阳光，当午后太阳位于西南天空时，实验楼西侧楼房会遮挡阳光在天井草坪西侧形成大片阴影，正午时刻蕨类植物被阳光直接照射时长较短。使得方形的天井草坪南侧形成西宽东窄的弱光区。

东侧楼房的遮挡作用不明显，草坪东部蕨类植物分布宽度大致与夏至日最短楼高影长相当。西侧楼房的遮挡作用明显，西侧草坪渐尖毛蕨分布宽度超过夏至日最短楼高影长，整个草坪渐尖毛蕨分布呈现出西宽东窄的特点（见图9）。

图9 实验楼天井草坪渐尖毛蕨分布图

实验楼遮挡阳光，在天井草坪上形成大片阴影，导致靠近实验楼南侧的草坪全年没有阳光照射，形成本影区。越靠近本影区，弱光条件越好，越有利于渐尖毛蕨的生长。本影区的蕨类植物生长茂盛，植株高度最高。天井草坪中部一年中部分时间能接受到阳光照射，形成半影区，弱光条件差一些，蕨类植物匍匐地面生长，植株高度普遍低于本影区。整个草坪蕨类植物高度大致由中部半影区向南侧本影区逐渐增加，与光照条件变化大体一致。

3.讨论三：华南毛蕨性喜温暖潮湿，其生长除了受到光照影响，土壤含水量是否影响蕨类植物的生长

通过对采样土壤水分比较，得出实验楼天井草坪的含水量分布呈现②＞⑤＞④＞①＞⑥＞③。靠近南楼同一水平位置上的土壤样本，水分存在差异，并非位置越接近实验楼阴影，土壤含水量越高。为何会出现这样的情况？

通过仔细观察实验楼的结构（见图10），发现在天井草坪的四个角落，大楼设计有通风连廊，利于实验楼天井内的通风。而①③⑥三个采样点刚好位于通风连廊处，其通风效果比其他采样点更好，土壤中的水分蒸发也就更加旺盛，因此土壤含水量存在差异。因此同样位于背阴位置①和⑥的渐尖毛蕨的长势不如②，也不如天井草坪南侧中部。通过分析总结得出，同样满足弱光条件下，土壤的含水量高低也会影响蕨类植物的生长和分布。

图10 实验楼天井草坪通风连廊示意图

天井草坪西侧的通风连廊宽度小于东侧通风连廊（见图11），西侧土壤中的水分蒸发更弱，使得土壤水分含量较多，西侧草坪的渐尖毛蕨长势好于东侧。

图11 实验楼天井草坪通风连廊景观图

通过采样对比分析发现，光照和水分是影响植物生长的主要因素。以渐尖毛蕨为代表的喜阴植物，在襄阳五中校园实验楼的生长同时受到光照和土壤水分的影响。

七、反思

探讨植物分布的影响因素的地理室外课使学生收获很大，达到了课程设计的预期目的。笔者对本节课的反思如下。

本次地理室外课包括提出问题、设计实验、观察记录、讨论分析。整体来看是一个较为完善的科学实践过程，学生在这一过程中运用所学的地理知识，解决了实际生活中的地理问题，达到了学习对生活有用的地理的目的。

由于实验条件有限，本课程设计中的实验精度不高，但基本能够达到中学阶段的学习要求和实验条件。在日常教学中，教师要勇于创设条件鼓励学生，使得学生真正参与到实验设计和改进中。培养地理实践力并非只是做实验，更要去反思实验，在实验中发现问题。教师面对与预设结果不一致的地方，鼓励学生敢于大胆质疑，敢于提出自己的想法，这样才能达到培养创新型人才的目的。