利用實驗提升學生的地理核心素養

張成

摘要：隨著課程改革的推進，學生的動手實踐能力越來越受到關注，基于美國科學教育標準的高中地理教科書《科學發現者：地理地質學，環境與宇宙》中“地理實驗”內容的編排， 對比我國的高中地理教材，結合地理課程的基本目標、關鍵目標，本文從“地理實驗”出發，提出地理教學要重視學生地理實踐力的培養，地理學習要突出學生的主體性，地理課堂要增強學習的探究性等觀點。

關鍵詞：地理實踐力?實驗?學生?教材

一、“地理實驗”的特征

地理實踐力是地理學科核心素養之一。實驗是培養地理實踐力的主要途徑之一。但我國的高中地理教材中編排的實驗內容較少，相關的知識過多地依靠教師在課堂上的拓展。浙江教育出版社出版的《科學發現者：地理地質學，環境與宇宙》（以下稱《科學發現者》）是基于美國科學教育標準的高中地理教科書，書中專門設置了“地理實驗”內容，全書共31章，編排了124個“地理實驗”。每章各有一個“探索實驗”“迷你實驗”“地學實驗”“技能實驗”。要求學生動手實驗，從而培養和提升他們的地理探究技能。

綜合《科學發現者》中的“地理實驗”，我們發現這些實驗具有以下特征：

（一）實驗內容突出能力培養

“探索實驗”安排在每章的前面，實驗內容主要用來概括每章的內容，重點安排了“觀察”，讓學生在實驗中加以關注;“迷你實驗”是一種使用簡單材料，學生可以自己做也可以在老師的幫助下完成的實驗，分為“問題、步驟、分析和結論”;“技能實驗”是以本章節的學習內容為基礎的練習，通常利用數據制作并使用表格，但側重于數據與圖表的“分析”，促進學生理性思維的提升;“地學實驗”編排的類型最多，有11個“地學實驗”、4個“網絡實驗”、10個“地學制圖實驗”、6個“設計實驗”，幾種實驗都設置了“分析”和“結論”等項目，重視通過動手來加強學生探究能力的培養。

（二）實驗項目的編排凸顯認知規律

教材在實驗項目的編排上依照學生發展的認知規律，每一章都按照“探索實驗”“迷你實驗”“技能實驗”“地質實驗”的先后順序編排。 這種編排配合文本的內容，不是從理論教學到理論學習，而是從動手實踐上升為理論認知，再用理論認知指導動手實踐的過程，符合學生從掌握知識到提高能力的一般認知規律。 在現行的地理教學中，不少教師通常從例證起步，再通過舉證、引證等方式進行學習的拓展和深化，讓教材中的地理原理、地理規律在學生的學習中內化。可這樣的學習大多要借助于文字案例，而案例不少都遠離了學生的現實生活。因為沒有通過動手實踐，所以學生難以在具體的實驗操作中使知識內化為能力。

二、“地理實驗”對教學的啟示

結合《普通高中地理課程標準（實驗）》指出的地理課程的基本目標 “知識和技能”，地理課程的關鍵目標“過程與方法”，我們可以從《科學發現者》的“地理實驗”中可以獲得以下啟示：

（一）地理教學要重視學生地理實踐力的培養

地理學習是一個終身的過程。地理學科融合了各個學科的知識，與人們的日常生活息息相關，地理知識的學習、地理技能的掌握有利于提升學生生存與發展的能力。《普通高中地理課程標準（實驗）》指出，高中地理教學應以學生發展為基礎，高度重視培養學生的地理技能和能力。 高考“考試綱要”中的地理學科部分也強調試題要關注“能夠運用地理基本技能”，這其中就包括“地理觀測、地理計算、地理實驗”等。

《科學發現者》的實驗中，涵蓋了針對高中生的“地理觀測、地理計算、地理實驗”。如其中的“地質實驗”的內容和安排，就是將高中生作為認知的主體。動手實驗的體驗與被動聽講，以及單純觀看視頻演示有很大的不同。動手實驗是有目的地去嘗試實踐并積極探索，在學生的知識層面和能力層面都能起到推動作用。 例如在“地學實驗”的“風化作用”中設置的問題是“研究巖鹽風化速度和實踐之間的關系”，實驗目標有“確定、描述、推斷、應用”等要求，體現了學生學習的實際及思維水平的關聯，從而引導學生的思維由低階向高階深入。根據“實驗步驟”完成實驗后，學生需要進行“實驗分析”，最后提出“結論與應用”。這個實驗編排在章節的結束部分，實驗的問題為本章的內容，實驗的步驟體現了科學的精神和地理實踐力的培養。 實驗目標中的“確定、描述、推理、應用、實驗分析、結論和應用” ，大致遵循相同的認知活動序列：特征識別、問題表征、問題分類、計劃—實施—評價、因果解釋。這一過程中，學生的問題意識、行動研究、思維分析、實際運用等都得到了鍛煉。

（二）地理學習要突出學生的主體性

雖然課程改革在不斷推進，但是迫于升學壓力和傳統的社會評價機制，教師還是擔心學生對于知識的掌握和理解能力不能滿足考試的要求，“一言堂”“全屋灌溉”和“題海戰術”還是教師日常教學和學生常規學習的主要方式。《普通高中地理課程標準（實驗）》中關于地理學科課堂教學，強調教師在課堂上要注重培養學生的學習能力，而培養學生的學習能力需要學生主動、深入地參與，真正體現學生的主體性。 “地理實驗”內容的安排，可以指導學生自己動手、觀察、分析、啟發與補充、應用，對要學習的知識重新組織或改造，從而獲得新的知識、新的見解，就如布魯納所說的“用自己的頭腦親自獲得知識”。

（三）地理課堂要增強學習的探究性

無論從學生的終身發展出發，還是著眼于國家總體科技水平的提高，教師都需要因地制宜地盡可能提高學生的科學探索與創新能力，創設真實的情境，設計科學的實驗步驟，特別是可以重復的實驗，讓學生能夠像地理學家那樣去發現地理問題，進一步獲取證據，在推斷中使思維向前推進，從而培養學生地理核心素養。地理課程應該反映更多的地理科學方法和手段，應該讓學生自己浸入其中，通過動手、動腦去探究發現，從而避免形而上學或者是想當然的主觀臆斷，最終促進學生的終身發展。

全國不少地方正在使用的高中地理教材（以人教版為例）中每一章都安排了“問題研究”，必修1至必修3共16章， 安排了16個“問題研究”，涉及的內容與章節內容密切相關，貼近生活，有助于學生學習知識、掌握知識和應用知識，但真正在實踐中卻難以深入探索。 地理探索形式多種多樣，包括社會調查、科學實驗、文獻研究、問題情境、實踐經驗以及項目活動。《科學發現者》的大多數“地理實驗”都以“科學實驗”開始。例如在第26章《能源》中編排的“設計一個能量高效利用的建筑”實驗，通過研究建筑材料及其他因素如何影響建筑物保溫御寒，進而探究建筑物的能量利用效率并改進自己的設計。其中有問題描述、實驗器材和材料、安全警示、觀察等步驟，突出了分析、應用等理性思維。類似的實驗可操作性強，小中見大，學生可以在直觀操作中培養地理素養。

地理課程改革已經進行了多年，在提升學生地理學科素養中取得了顯著的成效。為了更好地培養學生的科學態度和人文精神，我們需要審視國際地理課程的狀況，根據教學的實際情況，運用“拿來主義”精神，借鑒《科學探索者》教材的一些有益成分，彌補地理教材中有關“地理實驗”內容上的不足。

參考文獻：

蘇小兵，楊向東，潘艷.真實情境下地理診斷問題解決的專家認知模型[J].課程·教材·教法，2019，39（2）.