袁方 洪成旗

摘 要：地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是落實(shí)“地理實(shí)踐力”核心素養(yǎng)的基本途徑。文章構(gòu)建了融科學(xué)性、實(shí)用性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性、生成性“五位一體”的高中地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以此規(guī)范和引導(dǎo)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)，有效提升學(xué)生的地理實(shí)踐力，并落實(shí)地理學(xué)科的育人功能。

關(guān)鍵詞：高中地理;實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式;“五位一體”

《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版）》明確指出，地理課程旨在使學(xué)生具備人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認(rèn)知、地理實(shí)踐力等地理學(xué)科核心素養(yǎng)。強(qiáng)調(diào)關(guān)注三個(gè)方向上的地理實(shí)踐，即考察、調(diào)查和實(shí)驗(yàn)[1]。限于現(xiàn)有的辦學(xué)環(huán)境和教學(xué)條件，考察、調(diào)查難以常態(tài)化進(jìn)行，因此，實(shí)驗(yàn)教學(xué)成為落實(shí)“地理實(shí)踐力”的主渠道和關(guān)鍵方式。地理教師需要著力研究、精心設(shè)計(jì)地理實(shí)驗(yàn)，大力開展地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)能力。本文以“探究城市下墊面對(duì)徑流的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)為例，從科學(xué)性、實(shí)用性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性、生成性等構(gòu)建“五位一體”的高中地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，以期對(duì)高中地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)、實(shí)施和評(píng)價(jià)有所啟示。

一、科學(xué)性是前提

科學(xué)性是地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的前提，沒有科學(xué)性的地理實(shí)驗(yàn)就沒有存在的價(jià)值，科學(xué)性錯(cuò)誤的地理實(shí)驗(yàn)則對(duì)教學(xué)有百害而無一利。

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的科學(xué)性是指地理實(shí)驗(yàn)要能正確反映地理事象發(fā)生、變化特點(diǎn)和規(guī)律，嚴(yán)格遵從地理學(xué)科原理。實(shí)驗(yàn)應(yīng)該源于實(shí)際，最大限度地接近真實(shí)情境，確保實(shí)驗(yàn)步驟的嚴(yán)謹(jǐn)性和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

地理實(shí)驗(yàn)有定量測(cè)算、定性模擬兩種形式。按照科學(xué)性的要求，定量測(cè)算實(shí)驗(yàn)要保留真實(shí)、原始的數(shù)據(jù)，一次實(shí)驗(yàn)不成功，要反復(fù)改進(jìn)，多次實(shí)驗(yàn)，并對(duì)多次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比;定性模擬實(shí)驗(yàn)要盡可能地還原真實(shí)情境，不能假設(shè)和虛構(gòu)情境。

高中地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)起步較晚，對(duì)于科學(xué)性的關(guān)注不夠，部分地理實(shí)驗(yàn)高度理想化，為了得到預(yù)設(shè)結(jié)果，存在著人為修改實(shí)驗(yàn)條件、虛構(gòu)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等現(xiàn)象，違背了實(shí)驗(yàn)的科學(xué)性要求。如筆者觀摩的有關(guān)海陸熱力性質(zhì)差異的實(shí)驗(yàn)，大多選擇在分別裝有沙土和水的燒杯底部加熱，與大氣的受熱過程不相符，違背了海陸熱力性質(zhì)差異的真實(shí)原理[2]。真實(shí)的自然地理過程時(shí)間漫長(zhǎng)、空間廣闊、要素復(fù)雜，很難觀察到，學(xué)生往往難以理解。如果創(chuàng)造實(shí)驗(yàn)條件，在某些地理過程中設(shè)計(jì)“定性+定量”的模擬實(shí)驗(yàn)，學(xué)生就很容易理解其中的科學(xué)道理[3]。

筆者開展的“探究城市下墊面對(duì)徑流的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)遵從科學(xué)性要求。主要表現(xiàn)在該實(shí)驗(yàn)采用了觀察法、控制變量法兩種方法，分別進(jìn)行了室外觀察實(shí)驗(yàn)和室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)。兩種方法都是通過控制變量法比較差異，學(xué)生親身參與和體驗(yàn)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目蒲羞^程（設(shè)計(jì)、操作、觀察、描述、記錄等），在確?？茖W(xué)性的前提下提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

室外觀察實(shí)驗(yàn)選取的是真實(shí)的情境。1升的水模擬雨水灑在校園附近的水泥路、磚塊路和草地地面上，學(xué)生觀察徑流和下滲情況，還原了真實(shí)的地理過程（圖1）。

室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)所用器材是師生共同制作的三種類型的城市下墊面，模擬實(shí)驗(yàn)中只有下墊面一個(gè)變量，其他影響因素（坡度、降水量）完全一致（圖2）。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)是科學(xué)性最真實(shí)的體現(xiàn)，學(xué)生室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)（表1）和室外觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致，符合自然界的真實(shí)情況。

二、實(shí)用性是基礎(chǔ)

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)用性是指實(shí)驗(yàn)要為教學(xué)目標(biāo)服務(wù)，實(shí)驗(yàn)只是手段，實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)才是目的。實(shí)用性是地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的基礎(chǔ)，具有實(shí)用性的地理實(shí)驗(yàn)才能真正服務(wù)于教學(xué)目標(biāo)。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)用性要求課題的選取要有針對(duì)性，不能為了實(shí)驗(yàn)而實(shí)驗(yàn)，只有當(dāng)常規(guī)教學(xué)手段無法完成課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，而利用地理實(shí)驗(yàn)可以有效地突破教學(xué)重難點(diǎn)時(shí)，才開展地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，這是地理實(shí)驗(yàn)實(shí)用性的本質(zhì)要求。另外，地理實(shí)驗(yàn)課題的選取應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)新課程標(biāo)準(zhǔn)，與教材緊密結(jié)合，突出地理學(xué)科特色，這也是地理實(shí)驗(yàn)實(shí)用性的基本要求。有些地理實(shí)驗(yàn)需要用物理、化學(xué)等其他學(xué)科的科學(xué)原理來呈現(xiàn)地理現(xiàn)象并揭示地理原因，但不能將地理實(shí)驗(yàn)做成物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)，否則無法實(shí)現(xiàn)地理教學(xué)的目標(biāo)。

我國(guó)某些城市一到雨季就內(nèi)澇連片，滿城“看?！?，但學(xué)生對(duì)下墊面如何影響徑流和下滲等水循環(huán)過程缺乏直觀科學(xué)的認(rèn)識(shí)，對(duì)于植被地面“增加下滲、減少地表徑流”的認(rèn)識(shí)也很膚淺?！疤骄砍鞘兄饕聣|面對(duì)徑流的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)的課題選自人教版高中地理必修二第二章第三節(jié)“城市化”，對(duì)應(yīng)本課的課程標(biāo)準(zhǔn)要求是“運(yùn)用資料，解釋城市化對(duì)地理環(huán)境的影響”。該實(shí)驗(yàn)緊扣“城市化對(duì)水循環(huán)的影響”這一主題進(jìn)行設(shè)計(jì)，輔助教學(xué)的實(shí)用性強(qiáng)。依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教學(xué)重難點(diǎn)，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)教學(xué)的三個(gè)目標(biāo)：通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)城市化對(duì)地表徑流、地下徑流及下滲的影響;根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論提出緩解城市內(nèi)澇問題的辦法;通過動(dòng)手、觀察、討論等實(shí)踐，體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，提升地理實(shí)踐力。

學(xué)生通過室外觀察實(shí)驗(yàn)，直觀地觀察到城市不同下墊面對(duì)徑流和下滲的影響，通過室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，定量地驗(yàn)證了這種影響，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，結(jié)合所學(xué)知識(shí)提出了緩解城市內(nèi)澇的辦法，實(shí)現(xiàn)了學(xué)以致用、知行合一的目的。

三、實(shí)踐性是根本

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)貴在實(shí)踐，實(shí)踐性是地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的根本，也是地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生地理實(shí)踐力的根本途徑，沒有學(xué)生參與實(shí)踐的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是假實(shí)驗(yàn)、假教學(xué)。

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐性要求學(xué)生“走出去”“動(dòng)手”“行動(dòng)”，在“真刀真槍”的實(shí)踐中獲得直接經(jīng)驗(yàn)，獲得對(duì)真實(shí)生活的真感覺、真認(rèn)知，獲得解決問題的真實(shí)能力，最終獲得獨(dú)立認(rèn)知世界、獨(dú)立生存的本領(lǐng)[1]。

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)不能讓學(xué)生在紙上“做實(shí)驗(yàn)”試題、播放實(shí)驗(yàn)視頻或用多媒體手段演示實(shí)驗(yàn)給學(xué)生看，而是要讓學(xué)生真正動(dòng)手參與其中，進(jìn)行真實(shí)的實(shí)驗(yàn)操作，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題?！疤骄砍鞘邢聣|面對(duì)徑流的影響”的實(shí)驗(yàn)教學(xué)，從實(shí)驗(yàn)器材的制作和改進(jìn)，到室外觀察實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)、室外實(shí)地考察以及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的撰寫，學(xué)生全程參與其中，自己動(dòng)腦、動(dòng)手、動(dòng)口，遇到問題自己想辦法解決。以實(shí)驗(yàn)器材的制作為例，實(shí)驗(yàn)初期，學(xué)生發(fā)現(xiàn)的問題很多，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)論和實(shí)驗(yàn)假設(shè)偏差很大，如水泥路面組的實(shí)驗(yàn)器材因收納盒邊緣縫隙過大導(dǎo)致下滲水量過多，與真實(shí)情況不符，學(xué)生通過訪問施工隊(duì)，經(jīng)過討論，想出了好辦法——用工業(yè)用凡士林填充邊緣防水，彌補(bǔ)了實(shí)驗(yàn)器材簡(jiǎn)陋造成的誤差。在發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的過程中，學(xué)生的行動(dòng)意識(shí)、實(shí)踐能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作和創(chuàng)新精神得到了有效提升，也切身體驗(yàn)了成功的喜悅。

四、創(chuàng)新性是靈魂

創(chuàng)新性是地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的靈魂，沒有創(chuàng)新的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)充其量只是換了一個(gè)教學(xué)的形式，對(duì)學(xué)生思維的成長(zhǎng)、能力的提升作用有限。

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新性是指要勇于打破慣有的思維模式，推陳出新，避免重復(fù)簡(jiǎn)單的、前人已經(jīng)解決的問題，創(chuàng)造性地開發(fā)挖掘新的實(shí)驗(yàn)課題，或者對(duì)已有地理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)，從不同領(lǐng)域、不同角度、不同手段等層面，引導(dǎo)學(xué)生開展創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，在創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中培養(yǎng)創(chuàng)新性人才。

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的創(chuàng)新性要求教師要深入解讀課程標(biāo)準(zhǔn)，鉆研教材，分析學(xué)情，依據(jù)課程標(biāo)準(zhǔn)和教材選擇適當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)課題或者對(duì)已有實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)。許多地理實(shí)驗(yàn)是單個(gè)孤立的，如果延伸空間尺度，或者圍繞一個(gè)課題開展系列實(shí)驗(yàn)，從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，從室內(nèi)到戶外，從模擬情境到真實(shí)生活，把戶外考察、模擬實(shí)驗(yàn)和社會(huì)調(diào)查兩個(gè)或者三個(gè)維度結(jié)合起來，可以使地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)增加廣度，在培養(yǎng)地理實(shí)踐力的同時(shí)，可以提升綜合思維、區(qū)域認(rèn)知和人地協(xié)調(diào)觀。

過去的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)往往局限于自然地理，側(cè)重于探索自然地理原理。首先，本實(shí)驗(yàn)教學(xué)在選題方面有所創(chuàng)新，探究城市主要下墊面對(duì)徑流的影響，將自然地理原理和解決城市內(nèi)澇的人文地理問題相結(jié)合，在自然地理教學(xué)中增添人文訴求，關(guān)注人地關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的人文素養(yǎng)，有利于落實(shí)“立德樹人”的根本任務(wù)。其次，本次實(shí)驗(yàn)教學(xué)在教學(xué)方法和途徑上也有創(chuàng)新之處，即在實(shí)驗(yàn)教學(xué)之后，強(qiáng)化課外拓展——實(shí)地考察合肥市海綿道路和海綿小區(qū)（圖3）。學(xué)生進(jìn)行室外觀察實(shí)驗(yàn)、室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)后，帶著實(shí)驗(yàn)成果走進(jìn)現(xiàn)實(shí)情境，考察所在城市緩解城市內(nèi)澇問題的具體措施，利用水循環(huán)原理分析海綿道路、海綿小區(qū)的合理性，更引發(fā)對(duì)城市地域結(jié)構(gòu)、城市化等方面的深層次探討：如何優(yōu)化城市空間用地結(jié)構(gòu)？如何進(jìn)行市政建設(shè)？如何科學(xué)應(yīng)對(duì)城市化問題？……這種理論聯(lián)系實(shí)際的教學(xué)方法，有利于學(xué)生內(nèi)化學(xué)科知識(shí)，關(guān)注現(xiàn)實(shí)生活，提升思維品質(zhì)，增強(qiáng)解決問題的能力。

五、生成性是關(guān)鍵

生成性是地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是否成功的關(guān)鍵，問題即教學(xué)，把教學(xué)過程中生成的問題放在注意中心，而不是圍繞預(yù)設(shè)問題固步自封，地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)才有更廣闊的發(fā)展空間，而不至于錯(cuò)失教育的良機(jī)。

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的生成性是指在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)新的探究視點(diǎn)，提出新的探究問題，獲取新的探究成果。

生成性要求地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)要從封閉的“教實(shí)驗(yàn)”走向開放的“用實(shí)驗(yàn)”，從教師的外部輸入走向?qū)W生的自我建構(gòu)，切實(shí)促進(jìn)學(xué)生的自由、自主、個(gè)性化發(fā)展[4]。實(shí)驗(yàn)教學(xué)是開放的活動(dòng)，教師不能僅圍繞著預(yù)設(shè)問題、預(yù)設(shè)結(jié)論教學(xué)，不敢越雷池半步，不能對(duì)學(xué)生的質(zhì)疑“一棍子打死”。當(dāng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中出現(xiàn)不符合預(yù)設(shè)的“另類”現(xiàn)象，甚至出現(xiàn)的結(jié)果與預(yù)設(shè)結(jié)論相背離時(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生大膽探究、反復(fù)實(shí)踐、勇于創(chuàng)新，讓生成的火花點(diǎn)燃智慧的燈塔。

“探究城市下墊面對(duì)徑流的影響”實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生制作實(shí)驗(yàn)器材后進(jìn)行第一次實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差很大，學(xué)生對(duì)結(jié)果提出質(zhì)疑，教師沒有強(qiáng)行植入預(yù)設(shè)的結(jié)論，而是引導(dǎo)學(xué)生討論原因，并對(duì)實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行改進(jìn)（表2）。實(shí)驗(yàn)器材改進(jìn)后，實(shí)驗(yàn)得出來的數(shù)據(jù)基本和生活實(shí)際一致?！皢柸牡们迦缭S，為有源頭活水來”，知識(shí)的學(xué)習(xí)是一個(gè)自我建構(gòu)的過程，思維的發(fā)展和素養(yǎng)的提升更是一個(gè)不斷探索、不斷生成、不斷完善的過程。有生成的教學(xué)不是死水一潭，充滿生機(jī)和活力，更有針對(duì)性，也更有創(chuàng)造力。

隨著地理學(xué)科核心素養(yǎng)培養(yǎng)的深入推進(jìn)，地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)以其獨(dú)特的魅力和作用越來越受高中地理教師的重視。一節(jié)優(yōu)秀的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)課例，應(yīng)該做到科學(xué)性、實(shí)用性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性和生成性，其中科學(xué)性是前提，實(shí)用性是基礎(chǔ)，實(shí)踐性是根本，創(chuàng)新性是靈魂，生成性是關(guān)鍵，這五個(gè)方面是相互聯(lián)系、相互促進(jìn)、相輔相成的有機(jī)統(tǒng)一體，共同統(tǒng)整地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)選題、設(shè)計(jì)、實(shí)施、評(píng)價(jià)全過程?？茖W(xué)性、實(shí)用性、實(shí)踐性、創(chuàng)新性、生成性“五位一體”的高中地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，可以有效促進(jìn)地理學(xué)科核心素養(yǎng)特別是地理實(shí)踐力素養(yǎng)的提升。

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