淺析實(shí)驗(yàn)教學(xué)法對(duì)高中生地理思維的培養(yǎng)

［摘 要］文章針對(duì)高中地理課堂的教學(xué)現(xiàn)狀，以湘教版高中地理中的自然地理為例，在論述開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)法對(duì)培養(yǎng)高中生地理思維意義的基礎(chǔ)上，提出重視模擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用、帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)地考察、運(yùn)用數(shù)字模擬技術(shù)培養(yǎng)高中生地理思維的有效措施。

［關(guān)鍵詞］實(shí)驗(yàn)教學(xué)法；地理思維；培養(yǎng)與評(píng)價(jià)

［中圖分類號(hào)］ G633.55 ［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］ A ［文章編號(hào)］ 1674-6058（2024）25-0096-03

一、高中地理課堂的教學(xué)現(xiàn)狀

在當(dāng)前的高中地理課堂教學(xué)中，部分教師主要采取多媒體課件與視頻相結(jié)合的傳統(tǒng)講授模式，這種教學(xué)模式難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。由于課堂時(shí)間有限，多數(shù)教師只能按部就班地進(jìn)行知識(shí)講解，難以為學(xué)生提供更多的實(shí)踐機(jī)會(huì)。學(xué)生在被動(dòng)接受地理知識(shí)的同時(shí)，缺乏對(duì)地理現(xiàn)象和問題的深入思考。這種教學(xué)模式難以培養(yǎng)學(xué)生的地理思維，地理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)得不到有效落實(shí)。針對(duì)這種教學(xué)現(xiàn)狀，教師需要不斷探索創(chuàng)新，尋求更加有效的教學(xué)方法和策略，提高學(xué)生的參與度和主動(dòng)思考能力，從而落實(shí)地理學(xué)科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

筆者通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)教師是認(rèn)可在高中地理教學(xué)中開展地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的，但僅有少部分教師能夠理解并熟練應(yīng)用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法，一半以上的教師雖然理解這種教學(xué)方法但未與實(shí)際教學(xué)相結(jié)合，約有20%的教師不完全理解這種教學(xué)方法，仍需要學(xué)習(xí)。學(xué)校設(shè)施不完善、教師組織學(xué)生開展實(shí)驗(yàn)的次數(shù)少直接導(dǎo)致學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力不強(qiáng)，知識(shí)與能力不匹配。在開展實(shí)驗(yàn)活動(dòng)方面，多數(shù)教師偏愛一邊演示實(shí)驗(yàn)一邊講解的方式，而多數(shù)學(xué)生卻更喜歡師生共同完成實(shí)驗(yàn)。由此可見，教師需要提供機(jī)會(huì)讓學(xué)生體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)的過程，而非僅僅觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

二、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法對(duì)培養(yǎng)高中生地理思維的重要意義

實(shí)驗(yàn)教學(xué)法能夠讓學(xué)生自主操作實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作過程能不斷地再生新的問題，培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維。實(shí)驗(yàn)操作結(jié)束后，教師可以通過思維導(dǎo)圖復(fù)盤實(shí)驗(yàn)過程，幫助學(xué)生梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)。在學(xué)科核心素養(yǎng)以及新課標(biāo)、新教材、新高考實(shí)施的背景下，開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)培養(yǎng)學(xué)生地理思維有重大意義。

（一）操作實(shí)驗(yàn)步驟，探究實(shí)驗(yàn)報(bào)告，激發(fā)地理思維

學(xué)生通過設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、收集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和記錄，可以提升自身的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)水平和執(zhí)行能力。學(xué)生通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行分析，學(xué)會(huì)運(yùn)用地理知識(shí)來解讀數(shù)據(jù)、總結(jié)規(guī)律，從而提高自身解決問題的能力。

（二）觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再生實(shí)驗(yàn)問題，發(fā)散地理思維

深化對(duì)地理知識(shí)的理解是實(shí)驗(yàn)教學(xué)法的重要目標(biāo)之一。實(shí)驗(yàn)教學(xué)法通過實(shí)驗(yàn)將地理知識(shí)從抽象的概念轉(zhuǎn)化為具體的實(shí)踐體驗(yàn)，從而加深學(xué)生對(duì)地理知識(shí)的理解。在課堂內(nèi)外開展模擬實(shí)驗(yàn)?zāi)茏寣W(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作過程中總結(jié)不同的觀點(diǎn)，嘗試新的方法和技巧，提出與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的新問題，這個(gè)過程能較好地發(fā)散學(xué)生的地理思維，深化學(xué)生對(duì)地理知識(shí)的理解。如湘教版選擇性必修1“洋流”實(shí)驗(yàn)可以幫助學(xué)生理解影響海水流動(dòng)的因素有風(fēng)與陸地輪廓。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)過程會(huì)引發(fā)其他與洋流知識(shí)相關(guān)的問題，如地轉(zhuǎn)偏向力是否會(huì)影響海水流動(dòng)，南半球的實(shí)際洋流分布如何等。模擬實(shí)驗(yàn)過程中針對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的再生問題，能發(fā)散學(xué)生的思維。

（三）復(fù)盤實(shí)驗(yàn)過程，梳理知識(shí)結(jié)構(gòu)，提升地理思維

構(gòu)建學(xué)科思維導(dǎo)圖，使學(xué)生復(fù)盤實(shí)驗(yàn)過程，搭建一個(gè)較為完整的知識(shí)結(jié)構(gòu)，能有效地提升學(xué)生思維。思維導(dǎo)圖能將實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題分析的過程可視化，提升學(xué)生的思維能力，能夠讓學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行更好地總結(jié)，同時(shí)，這也有利于豐富學(xué)生的知識(shí)，讓學(xué)生的學(xué)科知識(shí)結(jié)構(gòu)更加清晰、完整。例如，湘教版必修第一冊(cè)“熱力環(huán)流”實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程構(gòu)建思維導(dǎo)圖：當(dāng)?shù)乇硎軣岵痪鶗r(shí)，受熱處空氣膨脹上升，近地面空氣變少形成低壓，高空空氣變多形成高壓；受冷處空氣收縮下沉，近地面空氣變多形成高壓，高空空氣變少形成低壓；在同一水平面上，空氣由高壓流向低壓，形成熱力環(huán)流。

三、利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法培養(yǎng)高中生地理思維的具體措施

根據(jù)湘教版高中自然地理教學(xué)內(nèi)容，利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法可將其劃分為“地球科學(xué)”“地球表面形態(tài)”“地球上的大氣”“地球上的水”“植被與土壤”五大主題。在高中地理教學(xué)中利用實(shí)驗(yàn)教學(xué)法培養(yǎng)高中生地理思維能力的途徑主要有重視模擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用、帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)地考察、運(yùn)用數(shù)字模擬技術(shù)三種形式。

（一）重視模擬實(shí)驗(yàn)應(yīng)用

模擬實(shí)驗(yàn)是一種通過模擬裝置模擬地理現(xiàn)象的方法，旨在讓學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作來提高其實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析的能力。為更好地激發(fā)與提升學(xué)生的地理思維，教師在教學(xué)中應(yīng)重視模擬實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用，通過模擬實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探究、合作學(xué)習(xí)。目前，地理模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容開發(fā)較為成熟，如“水循環(huán)”模擬實(shí)驗(yàn)，教師可在比較成熟的模擬實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上結(jié)合鄉(xiāng)土地理內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)修改，培養(yǎng)學(xué)生的人地協(xié)調(diào)觀。例如，教師可以在湘教版必修第一冊(cè)的“水循環(huán)”內(nèi)容中，結(jié)合教學(xué)實(shí)際改進(jìn)模擬實(shí)驗(yàn)，設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于水循環(huán)主要環(huán)節(jié)的模擬實(shí)驗(yàn)。通過這樣的模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠深入了解水循環(huán)的基本過程，即城市硬化地表模型地面硬化，下滲減弱，地表徑流增加；城市硬化地表模型植被少，涵養(yǎng)水源能力下降，導(dǎo)致地表徑流增加。模擬實(shí)驗(yàn)還能提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析能力，加深他們對(duì)水循環(huán)知識(shí)的理解，培養(yǎng)他們的實(shí)踐操作能力和科學(xué)思維。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，學(xué)生可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果探討水循環(huán)過程中各環(huán)節(jié)之間的關(guān)系和影響水循環(huán)的因素，以及水循環(huán)對(duì)地球環(huán)境的重要性；小組合作討論水循環(huán)在自然界、人類生活中的意義，針對(duì)水循環(huán)在生活中的運(yùn)用提出自己的建議，構(gòu)建水循環(huán)的思維導(dǎo)圖，把可持續(xù)發(fā)展理念運(yùn)用到實(shí)際生活中，培養(yǎng)人地協(xié)調(diào)觀。水循環(huán)模擬實(shí)驗(yàn)過程見表1。

目前，現(xiàn)實(shí)教學(xué)中還存在部分可開發(fā)的模擬實(shí)驗(yàn)，如土壤成分、性質(zhì)及改良措施模擬實(shí)驗(yàn)，海—?dú)庀嗷プ饔媚M實(shí)驗(yàn)，不同植被氣候調(diào)節(jié)作用差異模擬實(shí)驗(yàn)等。通過設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用地理知識(shí)和科學(xué)方法設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究，培養(yǎng)地理創(chuàng)新思維能力。

此外，在教學(xué)中適當(dāng)開展實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭谱骰顒?dòng)，能夠?yàn)閷W(xué)生提供更廣闊的學(xué)習(xí)空間和更多的學(xué)習(xí)資源，培養(yǎng)學(xué)生的地理空間思維。例如，在湘教版必修第一冊(cè)“流水地貌”一節(jié)中，學(xué)生利用高密度泡沫板、地形塑型布、石膏粉、熱熔膠、油漆等制作簡(jiǎn)易的立體河流地貌模型，再通過立體河流地貌模型、水管、沙子、水桶等實(shí)驗(yàn)器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，通過演示說明溯源侵蝕、側(cè)蝕的過程，從時(shí)間角度分析同一河段河流地貌的演變。通過設(shè)計(jì)模型、探究實(shí)驗(yàn)、理解溯源侵蝕和側(cè)蝕的形成過程，可以培養(yǎng)學(xué)生的地理空間思維與綜合思維。

（二）帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)地考察

實(shí)地考察作為一種直接感知地理現(xiàn)象的有效方式，具有深遠(yuǎn)的教育意義。教師通過組織學(xué)生走出教室，到實(shí)地進(jìn)行地理現(xiàn)象的觀察和調(diào)查，讓學(xué)生親身感受地理現(xiàn)象，這樣可以激發(fā)他們的探索欲望和學(xué)習(xí)興趣。另外，學(xué)生需要運(yùn)用區(qū)域地理知識(shí)和觀察技巧，分析和解釋所觀察到的地理現(xiàn)象，這能夠較好地提升學(xué)生的區(qū)域思維能力和綜合思維能力。例如，在教學(xué)湘教版必修第一冊(cè)“地球上的植被與土壤”這一章前，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生觀察校園植被，或者將課堂設(shè)置在校園中。具體活動(dòng)實(shí)踐內(nèi)容設(shè)計(jì)如下。

任務(wù)一：觀察校園內(nèi)植被。通過觀察、觸摸植被，思考校園內(nèi)典型植被的特征以及校園內(nèi)植被為何多選用鄉(xiāng)土植物。

任務(wù)二：觀察校園內(nèi)土壤。在校內(nèi)勞動(dòng)基地探究土壤存在的問題，并提出改良措施。例如，實(shí)踐小組發(fā)現(xiàn)校內(nèi)勞動(dòng)基地的土壤石塊較多，且黏性很強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)含量少。

觀察中學(xué)生再生問題：校園內(nèi)植被物候節(jié)律與學(xué)校附近山區(qū)植被不一致；在春季，校園與附近山區(qū)相比，同種植被開花時(shí)間更早。由于校園實(shí)地考察場(chǎng)地有限，地理空間尺度較小且自然環(huán)境受到一定的人為干擾，在條件允許的情況下，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生到校外山區(qū)參觀典型植被與土壤情況，了解土壤剖面，繪制土壤剖面圖等，讓地理知識(shí)變得更加生動(dòng)和具體。同時(shí)，這也有利于培養(yǎng)學(xué)生的區(qū)域思維、空間思維和綜合思維。

（三）運(yùn)用數(shù)字模擬技術(shù)

數(shù)字模擬是利用地理模擬軟件或虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)模擬地理現(xiàn)象和過程，觀察地理現(xiàn)象的變化規(guī)律，它為學(xué)生提供了全新的學(xué)習(xí)方式和體驗(yàn)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的形象思維與抽象思維。這種虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境不受時(shí)間、地點(diǎn)和資源的限制，為學(xué)生提供了更廣闊的學(xué)習(xí)空間和豐富的學(xué)習(xí)資源，豐富了地理教學(xué)的形式和內(nèi)容。

在“水循環(huán)”一節(jié)內(nèi)容中，水循環(huán)的模擬實(shí)驗(yàn)很難將水循環(huán)所有環(huán)節(jié)全部演示，即使完整模擬所有環(huán)節(jié)，其實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也可能會(huì)出錯(cuò)。這時(shí)，可以借助數(shù)字模擬軟件對(duì)水循環(huán)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充。例如，通過Mozaik3D軟件制作水循環(huán)模擬實(shí)驗(yàn)全過程，構(gòu)建三維立體模型，演示3D動(dòng)畫，使學(xué)生能夠觀察和分析水循環(huán)的演變?nèi)^程，在較大地理空間尺度上加深學(xué)生對(duì)地理知識(shí)的理解，彌補(bǔ)部分學(xué)生空間想象力的不足，讓學(xué)生可以更直觀、輕松地掌握相關(guān)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的地理空間思維。

此外，學(xué)生可以在國(guó)家虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目共享服務(wù)平臺(tái)上，選擇地理學(xué)科，點(diǎn)擊“我要做實(shí)驗(yàn)”，進(jìn)入智能實(shí)驗(yàn)室操作熱門實(shí)驗(yàn)。例如，在進(jìn)行湘教版必修第一冊(cè)“地球表面形態(tài)”這一章的教學(xué)過程中，學(xué)生可以通過線上虛擬仿真實(shí)驗(yàn)操作，了解地下巖溶地貌類型和形態(tài)，掌握不同地下巖溶地貌的區(qū)別和形成原因，提高自身的信息素養(yǎng)和地理綜合思維能力。該虛擬實(shí)驗(yàn)從地下巖溶地貌的形態(tài)及特征入手，充分利用多角度錄制的自然景觀資料，對(duì)地下巖溶洞穴進(jìn)行三維展示和引申觀察。學(xué)生可直觀、全方位地查看各種地下巖溶地貌特征和形成過程，模擬野外采樣過程，了解各類巖溶地貌形成的影響因素。通過這樣的虛擬實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生不僅能夠提高自身獲取信息和處理信息的能力，而且能夠培養(yǎng)區(qū)域思維、空間思維等學(xué)科思維。

四、結(jié)束語(yǔ)

在高中地理教學(xué)中，實(shí)驗(yàn)教學(xué)法能有效提高高中生地理思維水平，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生的思維發(fā)展，培養(yǎng)學(xué)生的地理學(xué)科核心素養(yǎng)。在高中地理教學(xué)中，教師需要根據(jù)具體情況靈活地結(jié)合《課標(biāo)》、學(xué)情、現(xiàn)有器材等，不斷優(yōu)化實(shí)驗(yàn)教學(xué)，以達(dá)到最佳的教學(xué)效果。在評(píng)價(jià)學(xué)生的地理思維能力時(shí)，教師應(yīng)該綜合考慮學(xué)生在過程性評(píng)價(jià)中設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、解釋、分析、表達(dá)等多方面的能力；在結(jié)果性評(píng)價(jià)中，應(yīng)該考慮學(xué)生對(duì)地理知識(shí)的掌握程度。只有這樣才能更全面地評(píng)價(jià)學(xué)生的地理思維水平，并為他們的學(xué)習(xí)進(jìn)步提供有效的指導(dǎo)和支持。

［ 參 考 文 獻(xiàn) ］

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（責(zé)任編輯 陳 明）