設(shè)計(jì)思維在高中地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用研究

曾舒影

（福建省福安市第一中學(xué)，福建福安 355000）

引 言

地理學(xué)是研究自然和人文現(xiàn)象，以及它們之間相互關(guān)系的學(xué)科。地理實(shí)驗(yàn)是地理教學(xué)的重要組成部分，有很強(qiáng)的操作性與直觀性。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能極大程度地激發(fā)學(xué)生的科學(xué)興趣、培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科作風(fēng)，切合素質(zhì)教育要求。基于此，本文將對(duì)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)施進(jìn)行探析。

一、地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的現(xiàn)狀

近幾十年，美、英、日等發(fā)達(dá)國(guó)家注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)在地理課堂中的實(shí)踐運(yùn)用，出臺(tái)了專門(mén)針對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的政策，出版了較為權(quán)威的專用實(shí)驗(yàn)教材，借此保證實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施。在我國(guó)，因?qū)嶒?yàn)教學(xué)起步較晚，尚未形成完整的配套實(shí)驗(yàn)教材，多數(shù)學(xué)校缺少開(kāi)展地理實(shí)驗(yàn)的器具與環(huán)境，部分教師的實(shí)操能力有限，造成目前地理教學(xué)不能切實(shí)開(kāi)展各種實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。僅有的少數(shù)地理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，不僅內(nèi)容淺化、活動(dòng)單一、目標(biāo)含糊，而且基本上是教師主宰著整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，學(xué)生被動(dòng)完成教師指定的觀察任務(wù)，缺少思考與創(chuàng)造。

二、設(shè)計(jì)思維下的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)思路

1987年，彼得·羅伊在Design Thinking一書(shū)中描述了建筑師和城市規(guī)劃者在做設(shè)計(jì)時(shí)用到的設(shè)計(jì)方法論，“設(shè)計(jì)思維”概念由此確定。設(shè)計(jì)思維是一種新的理念，旨在培養(yǎng)學(xué)生像設(shè)計(jì)師一樣解決現(xiàn)實(shí)生活中的復(fù)雜問(wèn)題，契合了我國(guó)創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求[1]。

根據(jù)《普通高中地理學(xué)科課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》倡導(dǎo)的“教學(xué)過(guò)程重實(shí)踐”基本理念,筆者結(jié)合以往的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，以“模擬洋流運(yùn)動(dòng)”為例，嘗試在高中地理教學(xué)實(shí)驗(yàn)中改進(jìn)EDIPT設(shè)計(jì)思維過(guò)程,從確定主題、明確認(rèn)知、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)踐操作、總結(jié)評(píng)價(jià)五個(gè)環(huán)節(jié)研究地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

三、設(shè)計(jì)思維下地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的應(yīng)用探討

（一）確定主題

此環(huán)節(jié)一般由教師把控，教師需要認(rèn)真研讀課程標(biāo)準(zhǔn)與教材，選定實(shí)驗(yàn)方向，明確實(shí)驗(yàn)原理,確定教學(xué)目標(biāo)與素養(yǎng)要求。例如，“大規(guī)模的海水運(yùn)動(dòng)”這一節(jié)的教學(xué)目標(biāo)是：運(yùn)用地圖，歸納世界洋流分布規(guī)律，說(shuō)明洋流對(duì)地理環(huán)境的影響。因此明確實(shí)驗(yàn)方向——通過(guò)人為手段模擬洋流運(yùn)動(dòng)，據(jù)此分析其形成原因，實(shí)驗(yàn)的原理應(yīng)盡可能與事實(shí)相吻合。實(shí)驗(yàn)主題的確定可由學(xué)生自主選擇，擺脫傳統(tǒng)地理實(shí)驗(yàn)，即采用“教師出示主題—步驟指導(dǎo)—學(xué)生操作—結(jié)論反饋”的流程，能更大程度地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的主動(dòng)性與科學(xué)興趣。

（二）明確認(rèn)知

地理實(shí)驗(yàn)活動(dòng)主要關(guān)注學(xué)生學(xué)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)解決學(xué)生的認(rèn)知問(wèn)題，加深學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象。所以，了解學(xué)生已有認(rèn)知，分析學(xué)生學(xué)習(xí)特征，是開(kāi)展地理實(shí)驗(yàn)前的必要舉措[2]。這個(gè)過(guò)程的落實(shí)便于教師對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)課堂進(jìn)行掌控，以保證地理實(shí)驗(yàn)的有效進(jìn)行。

例如，“大規(guī)模的海水運(yùn)動(dòng)”一課中，洋流形成的主要?jiǎng)恿?、與風(fēng)向的關(guān)系以及上升補(bǔ)償流形成原因都是學(xué)習(xí)難點(diǎn)，所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)圍繞“洋流成因”設(shè)計(jì)知識(shí)鏈：洋流的主要?jiǎng)恿Α⑿酗L(fēng)帶→風(fēng)向與洋流運(yùn)動(dòng)方向的關(guān)系→陸地輪廓的影響→拓展延伸（上升補(bǔ)償流的形成）。其中，盛行風(fēng)帶與地轉(zhuǎn)偏向力是學(xué)生所熟悉的知識(shí)，可在實(shí)驗(yàn)前加深鞏固，強(qiáng)化印象，讓學(xué)生明確認(rèn)知，做好實(shí)驗(yàn)前的知識(shí)儲(chǔ)備。

（三）實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師應(yīng)當(dāng)注重以下以學(xué)生為主體的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。

（1）列出問(wèn)題涉及的變量，厘清變量關(guān)系（有數(shù)據(jù)要求的地理實(shí)驗(yàn)如河流的含沙量、流量等），如果問(wèn)題難度值偏大，那這個(gè)變量關(guān)系就必須由教師提供。

（2）引導(dǎo)學(xué)生做出合理假設(shè)。但要注意，這些假設(shè)通常是實(shí)驗(yàn)所依據(jù)的科學(xué)原理或者是其反例，單純的觀測(cè)類實(shí)驗(yàn)并不需要假設(shè)。

（3）生生或師生互動(dòng)交流，建議六人為一組交流闡述假設(shè)理由，可以求同存異。

（4）學(xué)生撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)操作步驟，教師輔助。如果實(shí)驗(yàn)難度稍大，可以先由教師提供一些熟知的實(shí)驗(yàn)方法或教學(xué)視頻，學(xué)生在此基礎(chǔ)上進(jìn)行器具或方法的改動(dòng)創(chuàng)新，列出實(shí)驗(yàn)步驟。

模擬洋流運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)中，筆者先給出碎紙模擬表層洋流運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)（如圖1上），這只能體現(xiàn)赤道附近盛行風(fēng)對(duì)洋流形成的影響與實(shí)際的風(fēng)帶有區(qū)別，提示學(xué)生可以進(jìn)一步完善風(fēng)帶（如圖1下）。在撰寫(xiě)過(guò)程中，學(xué)生對(duì)器具的使用、環(huán)流的形成個(gè)數(shù)都進(jìn)行了改進(jìn)，使實(shí)驗(yàn)與課本中的洋流模式圖、現(xiàn)實(shí)世界的表層洋流運(yùn)動(dòng)更為接近。

圖1 模擬洋流運(yùn)動(dòng)

最后，學(xué)生通過(guò)小組合作撰寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)操作步驟。

（1）準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材：橢圓形水槽、碎紙片（或魚(yú)食等易漂浮于水面的小物品）、吸管。

（2）明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馐澜绫韺友罅鬟\(yùn)動(dòng)的原因。

（3）實(shí)施實(shí)驗(yàn)步驟：①橢圓形水槽底部標(biāo)注赤道、兩極，水槽注滿水，撒上碎紙屑（魚(yú)食等易浮物品）；②通過(guò)吸管向代表赤道和北半球中緯度的水面吹風(fēng)（類似于低緯信風(fēng)和中緯西風(fēng)）；③在表格中記錄現(xiàn)象，并分析其原因。

（四）實(shí)踐操作

依據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟流程操作，教師可以根據(jù)學(xué)生現(xiàn)有能力和實(shí)驗(yàn)安全要求，選擇合適的儀器，指導(dǎo)學(xué)生小組操作，觀察產(chǎn)生現(xiàn)象，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果、思考產(chǎn)生的原因，整理最終結(jié)論。一般情況下，中學(xué)地理驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的結(jié)論與實(shí)驗(yàn)的假設(shè)是相吻合的。但要注意，因?yàn)橐恍┑乩憩F(xiàn)象是自然界大范圍的，所以在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室小范圍模擬時(shí)會(huì)出現(xiàn)偏差，如地轉(zhuǎn)偏向力在洋流形成過(guò)程中的作用就無(wú)法在小尺度的水槽中體現(xiàn)。學(xué)生在記錄實(shí)驗(yàn)結(jié)論時(shí)往往容易忽略，因此，教師要起指引作用，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，比較實(shí)驗(yàn)與實(shí)際的區(qū)別。

（五）總結(jié)評(píng)價(jià)

總結(jié)評(píng)價(jià)是地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施的重要環(huán)節(jié)，可以反映師生的教與學(xué)狀況，使教師更好地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)程度[3]。在模擬洋流運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)中，筆者初擬了簡(jiǎn)潔的實(shí)驗(yàn)過(guò)程性評(píng)價(jià)單，以百分制從實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)、實(shí)驗(yàn)問(wèn)題假設(shè)、對(duì)假設(shè)進(jìn)行論證、注意事項(xiàng)、撰寫(xiě)實(shí)驗(yàn)步驟、規(guī)范操作實(shí)驗(yàn)、分析處理數(shù)據(jù)或現(xiàn)象、總結(jié)正確結(jié)論、理論知識(shí)掌握、參與小組合作這十個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，對(duì)整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程起到導(dǎo)向、管理、診斷、激勵(lì)的作用。

結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，設(shè)計(jì)思維下的五個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)重新構(gòu)建了地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中教與學(xué)模式的靈活框架形式，與地理學(xué)科其他教學(xué)方式相輔相成，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)科技能起到了重要作用。五個(gè)環(huán)節(jié)要以教師本身的學(xué)科素養(yǎng)為基石，所以筆者將繼續(xù)學(xué)習(xí)、深入探究，以期提出更適合目前地理教學(xué)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)方法。