中小學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)一體化策略探索

摘" "要：中小學(xué)不同學(xué)段間地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須“承前啟后”，追求一體化的教學(xué)設(shè)計(jì)?；诮虒W(xué)實(shí)踐，文章梳理了實(shí)現(xiàn)“一體化”的策略，主要包括實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題學(xué)段化、目標(biāo)銜接化、問題遞進(jìn)化、拓展多樣化、設(shè)計(jì)規(guī)范化、手段數(shù)字化、評(píng)價(jià)層次化等。

關(guān)鍵詞：中小學(xué)地理；實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)；一體化策略

中小學(xué)地理實(shí)驗(yàn)包含了小學(xué)科學(xué)、初中地理、高中地理教學(xué)中涉及到的地理實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，基于與“問題”相關(guān)的知識(shí)體系，在不同學(xué)段持續(xù)地查找、解析問題，推進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)順利開展，獲取科學(xué)實(shí)驗(yàn)生成，達(dá)成實(shí)驗(yàn)教學(xué)的目標(biāo)[ 1 ]。根據(jù)中小學(xué)生不同發(fā)展階段的特點(diǎn)，圍繞實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主題、目標(biāo)、問題、拓展、技術(shù)手段和評(píng)價(jià)等進(jìn)階式設(shè)計(jì)，促進(jìn)不同學(xué)段間實(shí)驗(yàn)教學(xué)一體化，從外在到內(nèi)在，從習(xí)慣到能力到素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生梯次逐級(jí)發(fā)展。文章以小學(xué)科學(xué)、初中地理和高中地理中涉及到的土壤地理實(shí)驗(yàn)為例，探究中小學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)一體化的策略。

1" 梳理課標(biāo)和教材，促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題學(xué)段化

從小學(xué)科學(xué)、初中地理到高中地理，學(xué)科知識(shí)體系在完善與深化，應(yīng)注意不同學(xué)段之間地理知識(shí)的銜接和進(jìn)階，并與之相匹配。在準(zhǔn)備地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，教師要梳理小學(xué)科學(xué)、初中地理、高中地理課標(biāo)、教材和教學(xué)拓展中涉及到的地理實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分類匯總，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生達(dá)成課堂教學(xué)目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與不同學(xué)段課堂教學(xué)內(nèi)容相符合，能夠幫助學(xué)生更好地理解和應(yīng)用不同學(xué)段課堂上學(xué)到的知識(shí)，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題學(xué)段化[ 2 ]。關(guān)于“土壤”實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題學(xué)段化的具體內(nèi)容，詳見表1。

此間，必須關(guān)注以下三點(diǎn)：一是高一級(jí)學(xué)段較低一級(jí)學(xué)段實(shí)驗(yàn)主題在增加，譬如初中地理較小學(xué)科學(xué)新增了土壤通透性實(shí)驗(yàn)、土壤酸堿性測定實(shí)驗(yàn)（跨地理、化學(xué)學(xué)科）等，高中地理較初中地理新增了土壤養(yǎng)分含量測試實(shí)驗(yàn)、土壤酶活性實(shí)驗(yàn)（跨地理、生物學(xué)科）等；二是同一種類主題實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求須加深，譬如在水土流失模擬實(shí)驗(yàn)過程中，小學(xué)科學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中只要觀察發(fā)生水土流失后土壤的樣子，感知到水土流失即可。初、高中地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)則還要進(jìn)一步探究水土流失的程度、影響因素及其變化；三是同一知識(shí)實(shí)驗(yàn)主題在深化，譬如從小學(xué)科學(xué)的土壤成分觀察到初中地理的土壤顆粒組成實(shí)驗(yàn)，再到高中地理的土壤質(zhì)地分析，對(duì)土壤物質(zhì)構(gòu)成進(jìn)行深入地實(shí)驗(yàn)探究?？傊瑢?shí)驗(yàn)教學(xué)主題的確定要依據(jù)課標(biāo)和學(xué)情而定。對(duì)同一知識(shí)點(diǎn)，高學(xué)段不要簡單重復(fù)選取低學(xué)段實(shí)驗(yàn)主題或教學(xué)設(shè)計(jì)，要在低學(xué)段的基礎(chǔ)上增加實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)和方向的新主題或加深實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求。

2" 依據(jù)課標(biāo)和學(xué)情，促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)銜接化

實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)結(jié)合課程標(biāo)準(zhǔn)和學(xué)生的實(shí)際情況，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容要與課堂教學(xué)目標(biāo)相銜接，使實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驇椭鷮W(xué)生達(dá)成素養(yǎng)目標(biāo)。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，鑒于同一地理實(shí)驗(yàn)主題知識(shí)在不同學(xué)段具有銜接性、遞進(jìn)性，在設(shè)計(jì)高學(xué)段同一主題實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，可先將低學(xué)段同一主題實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)（已驗(yàn)證）復(fù)習(xí)鞏固后，教師確定進(jìn)一步要達(dá)成更高的實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)；同時(shí)教師與學(xué)生進(jìn)行密切地互動(dòng)，及時(shí)將學(xué)生進(jìn)行中的實(shí)驗(yàn)結(jié)果運(yùn)用到課堂知識(shí)的理解上。關(guān)于“水土流失模擬實(shí)驗(yàn)”教學(xué)目標(biāo)銜接化的具體內(nèi)容，詳見表2。

通過上述對(duì)比可知，在水土流失模擬實(shí)驗(yàn)中，初中生可以先回顧小學(xué)科學(xué)該實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)（已驗(yàn)證），即模擬的雨水會(huì)把地表的沙泥沖走，因侵蝕作用形成了不同的地形；然后在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和操作中側(cè)重定性驗(yàn)證水土流失的因素及具體影響。通過以上實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)，促進(jìn)不同學(xué)段同一主題地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的銜接。

3" 強(qiáng)調(diào)預(yù)設(shè)與生成，促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)問題遞進(jìn)化

在同一實(shí)驗(yàn)主題中的小學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師探索整合問題教學(xué)與地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，在真實(shí)的地理實(shí)驗(yàn)情境中，教師針對(duì)不同知識(shí)基礎(chǔ)的學(xué)生設(shè)計(jì)不同層次、遞進(jìn)化的教學(xué)問題，以問題激發(fā)實(shí)驗(yàn)興趣，以問題指引實(shí)驗(yàn)方向，引導(dǎo)實(shí)驗(yàn)操作，從而組織實(shí)施實(shí)驗(yàn)教學(xué)，精準(zhǔn)達(dá)成各學(xué)段地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)。

譬如水土流失模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，小學(xué)科學(xué)教師結(jié)合小學(xué)生認(rèn)知的感性特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的引導(dǎo)問題要盡量淺顯化、直白化。在師生共同設(shè)計(jì)水土流失模擬實(shí)驗(yàn)中，可引導(dǎo)學(xué)生思考：為了便于觀察現(xiàn)象，即模擬的降雨給土地帶來哪些變化？對(duì)用于實(shí)驗(yàn)的表層沙土是否要撒上帶有顏色的沙子？在實(shí)驗(yàn)中，教師要重點(diǎn)引導(dǎo)學(xué)生仔細(xì)觀察雨水造成水土流失的直觀效果，可問一問，土壤挾帶顏色的沙子怎樣隨著不同的水流移動(dòng)？或用文字描述模擬降雨前后的土壤是什么樣子[ 3 ]？初中地理教師結(jié)合初中學(xué)生認(rèn)知的感性、理性兼具特點(diǎn)，設(shè)計(jì)的引導(dǎo)問題要有一定的指向性和變化性。在師生共同設(shè)計(jì)水土流失模擬實(shí)驗(yàn)中，可引導(dǎo)學(xué)生思考：如何改變條件，可較明顯觀察、驗(yàn)證模擬降雨會(huì)形成水土流失？通過設(shè)問討論，教師讓學(xué)生從有無草皮覆蓋、坡度大小、土壤性質(zhì)、降水強(qiáng)度等方面探究水土流失的程度，引導(dǎo)得出科學(xué)性的實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

4" 放眼全程和類型，促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)規(guī)范化

在地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，從實(shí)驗(yàn)教學(xué)主題和目的、實(shí)驗(yàn)教學(xué)課前準(zhǔn)備（實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)輔助器材準(zhǔn)備、地理現(xiàn)象及原理規(guī)律準(zhǔn)備（學(xué)習(xí)任務(wù)清單））、實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)要求、實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)施、實(shí)驗(yàn)過程、實(shí)驗(yàn)結(jié)論、實(shí)驗(yàn)教學(xué)分析等方面，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)。演示類實(shí)驗(yàn)要注重演示展現(xiàn)環(huán)節(jié)，制作類實(shí)驗(yàn)要注重制作、展示環(huán)節(jié)，實(shí)踐類實(shí)驗(yàn)要注重調(diào)查、觀測等環(huán)節(jié)，教師系統(tǒng)地探討多個(gè)學(xué)段地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)如何實(shí)現(xiàn)有效銜接，力求設(shè)計(jì)規(guī)范化[ 4 ]。

譬如在水土流失模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)中，各學(xué)段從綜合思維的培養(yǎng)（學(xué)生簡述地理過程、推測地理原因的能力）、地理實(shí)踐力的培養(yǎng)（學(xué)生觀察地理現(xiàn)象的能力）等方面確定目的；在實(shí)驗(yàn)器材準(zhǔn)備上，根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)的提升，通常高級(jí)學(xué)段準(zhǔn)備的實(shí)驗(yàn)器材品種和數(shù)量上更豐富。在材料準(zhǔn)備中，相比小學(xué)學(xué)段，除了有顏色的沙子、泥土、報(bào)紙、小桶、自制噴壺、塑料盒、多臺(tái)智能手機(jī)（用于實(shí)時(shí)拍照）、方桌、紙筆若干等，初中學(xué)段還需準(zhǔn)備草皮、黏土和沙土、木板（用于模擬坡面）、木塊（用于模擬坡度）、工具箱（用來收集流失的水土）、多個(gè)燒杯、量角器（用來調(diào)節(jié)坡度的大?。┑龋员銓?duì)植被覆蓋率、坡度、土壤性質(zhì)、降水強(qiáng)度等方面進(jìn)行定性實(shí)驗(yàn)；實(shí)驗(yàn)過程中，相比小學(xué)學(xué)段，除了實(shí)驗(yàn)操作、錄像拍照、觀察表格記錄、分析匯報(bào)，初中學(xué)段還需從實(shí)驗(yàn)條件（坡度等）調(diào)整、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目對(duì)比（分組比較坡度大小等）、實(shí)驗(yàn)觀察、實(shí)驗(yàn)結(jié)論上列表記錄，從而深入分析影響水土流失的因素及具體影響，即有蓋草皮或地表坡度越小、黏土比沙土或降水強(qiáng)度越小的，模擬降水侵蝕作用更弱，地表水土流失較輕。

5" 把握關(guān)聯(lián)與延伸，促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)拓展多樣化

中小學(xué)教材對(duì)應(yīng)的地理實(shí)驗(yàn)具有較強(qiáng)的嚴(yán)謹(jǐn)性，學(xué)科多樣性、趣味性、生活化等偏弱，學(xué)生參與地理實(shí)驗(yàn)的熱情較差，所以有必要把地理實(shí)驗(yàn)向跨學(xué)科整合、生活化等方向拓展。其中，跨學(xué)科拓展能讓多個(gè)學(xué)科知識(shí)在實(shí)驗(yàn)中相互碰撞融合，并在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中呈現(xiàn)特有的協(xié)作共生效果。教師對(duì)同一主題的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，要理清跨學(xué)科知識(shí)與實(shí)驗(yàn)的關(guān)聯(lián)性，深化對(duì)跨學(xué)科知識(shí)的理解，注重不同學(xué)段跨學(xué)科知識(shí)的收集和應(yīng)用，使學(xué)生順利開展實(shí)驗(yàn)。

譬如在小學(xué)二年級(jí)土壤上的動(dòng)植物觀察實(shí)驗(yàn)中，教師教會(huì)學(xué)生認(rèn)識(shí)常見的生物和動(dòng)物后，選擇校內(nèi)或周邊的一塊土壤，引導(dǎo)觀察后，單獨(dú)或小組描述土壤上生長的動(dòng)物或植物，在實(shí)驗(yàn)方法上跨界使用生物知識(shí)，驗(yàn)證了土壤是地球家園的重要資源；在初中八年級(jí)水土流失模擬實(shí)驗(yàn)中，設(shè)計(jì)了在斜坡上有無覆蓋草皮（植被）造成地表水土流失輕重狀況，把生物當(dāng)作實(shí)驗(yàn)器材，定性研究水土流失的影響因素；在高一年級(jí)，地理教師可主動(dòng)聯(lián)合生物教師，利用人教版高中生物學(xué)教材必修1中的生物酶活性知識(shí)，利用相關(guān)的生物實(shí)驗(yàn)器材，開展跨地理、生物學(xué)科的土壤酶活性實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)深入了解土壤的生物性質(zhì)，并判斷土壤性質(zhì)對(duì)環(huán)境的影響。

6" 緊跟科技的步伐，促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段數(shù)字化

在時(shí)空有限或地理實(shí)驗(yàn)環(huán)境條件受限時(shí)，以虛擬現(xiàn)實(shí)（VR）和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)為支撐，開展數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)的互動(dòng)性和真實(shí)感；利用數(shù)字化的實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)地理實(shí)驗(yàn)手段個(gè)性化、數(shù)字化，滿足學(xué)生個(gè)體的地理實(shí)驗(yàn)需求，進(jìn)一步提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效能[ 5 ]；隨著學(xué)生學(xué)段進(jìn)階，學(xué)習(xí)任務(wù)加重，戶外進(jìn)行地理實(shí)驗(yàn)的時(shí)間減少等原因，可以抓住教育理念的不斷更新和科技的不斷進(jìn)步時(shí)機(jī)，在不同學(xué)段開展數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)過程中，教師通過展示數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)素材，可以讓小學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)過程形象可見、可以重復(fù)、有沉浸感；教師把真實(shí)的學(xué)生分組地理實(shí)驗(yàn)和數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，讓初中生進(jìn)一步體會(huì)到數(shù)字化實(shí)驗(yàn)可自由調(diào)節(jié)、交互性強(qiáng)；教師引導(dǎo)學(xué)生通過參與數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，還能讓高中生用開放和綜合的方式參與實(shí)驗(yàn)。通過滲透相關(guān)人工智能技術(shù)設(shè)計(jì)模擬地理實(shí)驗(yàn)場景，便于學(xué)生足不出戶就可感知相關(guān)地理實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的結(jié)果，加強(qiáng)對(duì)相關(guān)教學(xué)重難點(diǎn)知識(shí)的理解和應(yīng)用[ 6 ]。

譬如，在小學(xué)降雨給土地帶來的變化模擬實(shí)驗(yàn)中，教師可在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察后，播放一段暴雨后家鄉(xiāng)某荒坡水土流失的視頻，讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)雨水造成水土流失的樣子；在初中水土流失模擬實(shí)驗(yàn)中，學(xué)生在分組實(shí)驗(yàn)中較易驗(yàn)證坡度變化是雨水造成水土流失的因素之一，但對(duì)坡長、坡型等因素就要通過數(shù)字化水土流失實(shí)驗(yàn)素材加以驗(yàn)證；在高中水土流失模擬實(shí)驗(yàn)（定量）中，學(xué)?？少徺I有關(guān)水土流失野外模擬測試系統(tǒng)，通過虛擬數(shù)字化實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生確定條件模塊，依次確定水土流失模擬實(shí)驗(yàn)條件（如土壤初始含水量，坡長等下墊面或降雨區(qū)域、雨水強(qiáng)度等）的變量信息，有利于人為控制因素的變化，有利于學(xué)生定性定量分析影響土壤的因素。

7" 兼顧共性與側(cè)重，促進(jìn)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)評(píng)價(jià)層次化

為了確保中小學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)一體化的有效性和持續(xù)改進(jìn)，評(píng)價(jià)是必不可少的環(huán)節(jié)。不同學(xué)段實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)的共性內(nèi)容有教師觀察和實(shí)驗(yàn)成果分析等形式。教師可觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中對(duì)流程、實(shí)驗(yàn)器材使用、實(shí)驗(yàn)記錄結(jié)果項(xiàng)目等熟悉程度和實(shí)驗(yàn)小組探究的合作意識(shí)等，以進(jìn)一步改進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)方向。教師可加強(qiáng)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)成果分析引導(dǎo)，讓學(xué)生重視實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)收集，認(rèn)真評(píng)估分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，進(jìn)行班級(jí)實(shí)驗(yàn)報(bào)告以展示解決實(shí)際問題能力，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)達(dá)成；差異點(diǎn)是教師觀察或?qū)嶒?yàn)成果分析的內(nèi)容由低年段向高年段具有遞進(jìn)性、層次性。

譬如對(duì)不同學(xué)段水土流失模擬實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)層次化的教學(xué)設(shè)計(jì)中，小學(xué)科學(xué)教師要觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中的合作意識(shí)等，引導(dǎo)并收集學(xué)生的觀察記錄；初中地理教師要觀察并評(píng)價(jià)學(xué)生按影響條件進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的動(dòng)手能力和定性分析并獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力；高中地理教師要觀察并評(píng)價(jià)學(xué)生按影響條件設(shè)計(jì)定量實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、定量分析并獲得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的能力及撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告的能力，具體詳見表3。

表 3" 小學(xué)·初中·高中“水土流失模擬實(shí)驗(yàn)”評(píng)價(jià)內(nèi)容和方式比較一覽表

總之，根據(jù)中小學(xué)不同學(xué)段學(xué)生的年齡特點(diǎn)和知識(shí)層次，教師多方面進(jìn)行地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的一體化設(shè)計(jì)，力爭實(shí)現(xiàn)低學(xué)段為高學(xué)段打好基礎(chǔ)，通過銜接遞進(jìn)式開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生素養(yǎng)螺旋式上升。

參考文獻(xiàn)：

［1］ 中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）[S].北京：人民教育出版社，2020.

［2］ 教育部.關(guān)于加強(qiáng)和改進(jìn)中小學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的意見[Z].教基[2019]16號(hào).

［3］ 格力畢干.小學(xué)《科學(xué)》教科書中地理內(nèi)容及其對(duì)應(yīng)實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)與開發(fā)[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院，2021：32-43.

［4］ 向罕.中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系設(shè)計(jì)與教學(xué)實(shí)踐：以人教版水循環(huán)的過程和類型為例[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2023（24）：56-58.

［5］ 孫月雁. 地理實(shí)驗(yàn)在高中新課程教學(xué)中的應(yīng)用[J]. 地理教育，2006（4）：24-25.

［6］ 顧紹琴.中學(xué)數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究[D].上海：華東師范大學(xué)，2014：61-79.