探究性地理實驗中學生發展性思維的培養

陳祝清

摘 要： 在學生關注、觀察、設計、體驗、修正、再探究各類地理實驗中，養成地理素養，拓展、深化對知識的理解。在同伴互助合作下取長補短，預判實驗發展過程并通過探究得出結論，初步實踐可持續發展觀。

關鍵詞： 發展性思維 探究性地理實驗 培養策略

地理是跨“科學”學習領域的學科之一，實驗教學是其主要組成部分。地理實驗教學是以實驗活動為主要形式，通過實驗手段高度濃縮地展示人們認知和發現地理事象的規律或原理的過程。地理教學中充分運用各類地理實驗，引導學生通過每個實驗程序探究，將極大地促進學生發展性思維形成。即在學生關注、觀察、設計、體驗、修正、再探究地理實驗中，養成地理素養，拓展、深化對知識的理解；在同伴互助合作下取長補短，預判實驗發展過程并通過探究得出結論；初步實踐可持續發展觀。筆者以“水土流失與地表狀況的關系”地理實驗為例說開。

一、充分運用各類地理實驗，初步培養學生發展性思維

地理實驗分為教師演示實驗、學生操作實驗、計算機模擬實驗和課外實踐實驗四類，教師若運用自如則成效顯著。

1.教師開展演示實驗或計算機模擬實驗，激發地理科學興趣，認知地理科學知識。教師播放土豆視頻“保持水土與水土流失演示器”或“黃土高原水土流失”。通過觀看視頻，學生認知以下地理科學知識：由于毀林開荒、開礦等人類活動會破壞植被，黃土高原地表植被稀疏，植被覆蓋率低，因此導致水土流失加劇。而保護植被、植樹種草會增加地表植被的覆蓋率，防止水土流失。同時，通過觀察地理教師的演示實驗或計算機模擬實驗獲得對地理實驗的感知認識，學會實驗方法，激發學生學習興趣，培養學生分析事物、研究自然現象的習慣。但很多多媒體地理實驗課只做部分實驗，剩下的全部用文字解答，或只有解釋，所以要避免教師完全用計算機動畫模擬實驗代替學生的操作實驗而不留遺憾。

2.開展學生操作實驗，培養學生地理觀察能力、實際操作能力、創新能力、地理邏輯思維能力、繪制圖表能力和地理過程中的簡單預測與合理想象能力。在整個實驗教學過程中，教師將部分實驗主動權交給學生，提供所需的實驗器材，從旁指導。同時教師要積極為學生創造“創新發展”的環境，創設學生參與討論、設計實驗情境，鼓勵學生動手操作實驗，依據學生的現有知識水平，大膽設計一些過程簡單的實驗，教師則在一邊關注指導學生，然后耐心地靜聽花開。筆者讓學生動手設計以下實驗：

實驗：證明水土流失與地表狀況的關系即植被保持水土的作用。

原理：地表植被覆蓋率與水土流失程度呈負相關。

實驗器材：長條鋁合金板（2塊寬20cm、長0.5m）、灑水壺1個、淺、深底塑料盆（各1個）（以上教師提供）、泥土適量、草皮、清水（以上學生提供）。

實驗步驟：（1）第一組：在一塊長條鋁合金板上均勻鋪設上10厘米厚的泥土，把它斜放在淺底塑料盆上（形成一個相對較小的坡度）。

（2）第二組：在另一塊長條鋁合金板上均勻鋪設10厘米厚的泥土（同上）后，在泥土表面鋪上一層草皮，把它斜放在淺底塑料盆上（形成一個與第一組實驗相同的坡度）。

（3）用1升的灑水壺均勻灑水在泥土表面，觀察塑料盆中水的渾濁程度和沙的多少。

（4）用1升的灑水壺均勻灑水在有草皮鋪設的表面，觀察塑料盆中水的渾濁程度和沙的多少。（以上步驟四由教師引導對比并啟發學生設計問題）

觀察結果：第一組塑料盆中水更渾，沙多些，第二組塑料盆中水更清，沙少些，但不是很明顯。

經過動手實驗，學生明確地理實驗目的、設計實驗操作簡便安全、經濟實用，適合探究。

3.鼓勵進行課外實踐實驗，有效培養學生理論聯系實際的能力，初步實踐可持續發展觀。

上述實驗后不久，一位同學帶著疑惑找到老師，描述以下一幕真實的“實驗”：

有次放學回家正巧碰上路邊一處水管較大滲漏，旁邊是一處路坡草地，水流急，直接順坡流下，瞬間一個淺淺的小溝出現在路坡草地中，只有一些小草殘存溝里；又過了一會兒，深達數厘米的寬溝形成了，草已被沖蝕殆盡。

學生帶著懷疑問道：“為什么我沒有觀察到植被的水土保持作用？”教師提醒：當水流過大過急，沖刷能力大于植被“固定”泥土的能力時，植被就會遭到破壞，更談不上水土保持作用。學生由百思不得其解到明白其中道理，教師此時將這一難得的“實驗”正確引導，收到意想不到的效果。萬事萬物是不斷發展變化的，這個天然演示的“野外地理實驗”正提醒我們利用自然要注意度，若過度使用，違背自然規律，則必然會遭到自然懲罰。

二、引導學生通過每個實驗程序去探究，拓展學生的發展性思維

地理實驗教學程序包括確定地理實驗主題、選擇地理實驗器材、設計地理實驗方案、實施地理實驗方案、完善地理實驗方案，讓學生深入實踐的每一環節，將使他們受益匪淺。

1.精心設計地理實驗方案，合理選擇地理實驗器材，加強學生探究能力。

在本文“水土流失與地表狀況的關系”地理實驗中，第二組結束實驗后，可繼續深入以下探究：

第三組：安排學生把淺底塑料盆換成深底塑料盆，繼續做第二組實驗，觀察塑料盆中水和沙的多少有什么變化？實驗中鋁合金板形成的坡度有什么變化？兩個變化有聯系嗎？

觀察結果：第三組塑料盆中沙比第二組增多，鋁合金板形成的坡度變大，兩個變化呈正相關。

實驗結論：在相同植被覆蓋率、同等降水、不同坡度情況下，坡度與水土流失成正相關。

教師還可引導學生準備黃土、沙土、黑質土壤若干克，并設計不同土質之間的對比實驗，通過觀察水土流失結果，得出以下結論：砂土最輕，黑土稍重，黃土流失程度最為嚴重，所以不同土質，水土流失程度不同；還可引導學生思考地表草木的品種不同會不會造成水土流失差異？并設計出新的對比實驗；在準備地理實驗器材時，學生學會參照視頻因陋就簡地選擇“可替代性”材料，如實驗中的灑水壺可用更普通的較大塑料飲料瓶替代，只要用鐵釘在瓶上鉆三排均勻的小孔，也可模擬出均勻灑水的效果。

2.認真實施地理實驗方案，增強同伴互助合作意識，取人之長，補己之短。要求避免地理實驗教學中學生參與“冰火兩重”的現象。即鼓勵學生在自主探究學習的同時，注意“撮合”學困生與學優生的團結協作。例如，安排實驗中的合理分工，要求較高、難點較大的環節由學優生完成，而實驗過程中的簡單環節和實驗器材的準備由學困生完成，充分調動全部學生參與實驗的積極性。如在“水土流失與地表狀況的關系”地理實驗中，學困生負責放好木塊，按要求放置木塊上的覆蓋物，更換土質材料，負責噴水，等等，學優生掌握噴水時間，做好實驗記錄，并寫出實驗現象，分析實驗結論，等等。實驗過程中學困生可能對實驗有一定的畏懼心理而不能熟練操作實驗時，如果教師能及時給予鼓勵性評價，則必然會產生良好效應，提升學生學習積極性。

3.師生共同完善地理實驗方案，改進設計地理實驗中不合理的環節，培養學生一絲不茍的地理科學作風。

在本文“水土流失與地表狀況的關系”地理實驗中，第二組做完實驗，經觀察后，請學生思考：你觀察到什么情況會使結果不是很明顯？

學生議論得出：鋁合金板側面沒有擋板，使水土從多面流下，第二組塑料盆中側面流下的沙很多。

（5）學生改進實驗器材，將鋁合金板側面增貼擋板后重做第一、二組實驗。

觀察結果：水土從一面流下，結果明顯了，即第一組塑料盆中沙更多，第二組塑料盆中沙更少。

通過對一些失敗或效果不顯著的地理實驗進行反思改進，學生發現問題，找出原因，提出解決問題的方案后成功完成實驗。學生細致觀察地理現象的能力得以提升，同時激發學生探究熱情，增強探究能力。

總之，教師引導學生深入開展探究性地理實驗，培養學生地理素養，學生終將獲得發展性思維，我們滿懷信心向著這個目標前進。

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