指向地理實踐力培養(yǎng)的模擬實驗教學
——以“模擬土壤鹽堿化的形成過程及治理”實驗為例

天津市濱海新區(qū)大港教師進修學校（300270）劉淑英

天津市濱海新區(qū)大港第三中學（300270）楊雯惠

地理實踐力指人們在考察、調(diào)查和實驗等地理實踐活動中所具備的意志品質(zhì)和行動能力。地理學是一門綜合性學科，是研究地理環(huán)境以及人類活動與地理環(huán)境關(guān)系的科學，兼具自然科學和社會科學的雙重性質(zhì)。地理課程具有很強的實踐性，尤其是高中地理自然科學部分，需要理性分析、推導(dǎo)驗證、探究證實的內(nèi)容比較多。在教學中，借助模擬實驗，教師引領(lǐng)學生在真實的情境中，運用所學的地理知識和技能，演示、觀察、感悟、理解地理環(huán)境和人地關(guān)系狀況，即可直觀形象地把某些復(fù)雜的地理事物和現(xiàn)象及其變化過程展現(xiàn)出來，把某些地理原理、地理規(guī)律的成因揭示清楚，并且獲得結(jié)論和驗證，從而使抽象內(nèi)容具體化、難點內(nèi)容通俗化、復(fù)雜內(nèi)容簡單化。下面以“模擬土壤鹽堿化的形成過程及治理”實驗為例，探討指向地理實踐力培養(yǎng)的模擬實驗教學。

一、“模擬土壤鹽堿化的形成過程及治理”實驗設(shè)計

實驗背景：土壤鹽堿化是指可溶性鹽分逐漸在土壤表層積累的一種現(xiàn)象或過程。土壤鹽堿化其實是土壤中水鹽運動的體現(xiàn)，與水循環(huán)過程密切相關(guān)，但學生在學完水循環(huán)的基本原理后卻很難將兩者聯(lián)系起來，對土壤鹽堿化的影響因素及形成機理也缺乏理性認識。為此，我們設(shè)計了兩個模擬實驗，將土壤鹽堿化這一抽象概念可視化。

實驗?zāi)康模河冕u油代表鹽度較高的地下水、粉筆代表土壤，模擬土壤中的水鹽運動，探究土壤鹽堿化的形成及治理。

【實驗1 模擬土壤鹽堿化的形成過程】

實驗器材：幾支白色長粉筆（5cm）和短粉筆（3cm）、醬油、器皿、一杯自來水（杯中提前浸泡一支長粉筆）。

實驗過程：（見表1）

表1 “模擬土壤鹽堿化的形成過程”實驗過程

實驗1 結(jié)論：蒸發(fā)是水鹽向地表遷移運動的重要驅(qū)動力。地下水埋藏深度及水質(zhì)會直接影響土壤的含鹽量。

【實驗2 模擬土壤鹽堿化的治理】

實驗器材：塑料杯、疏松的干土、食鹽、一瓶自來水、大頭針、水槽。

實驗過程：（見表2）

表2 “模擬土壤鹽堿化的治理”實驗過程

實驗2 結(jié)論：鹽隨水來，鹽隨水走，這是水鹽運動的一般規(guī)律，也是治理土壤鹽堿化的根本原理。

在完成實驗1“模擬土壤鹽堿化的形成過程”和實驗2“模擬土壤鹽堿化的治理”后，教師給出實驗報告的撰寫項目和內(nèi)容，學生需要根據(jù)實驗過程、實驗現(xiàn)象及實驗結(jié)論，完成如表3 的實驗報告。

表3 “模擬土壤鹽堿化的形成過程及治理”實驗報告

二、模擬實驗教學與學生地理實踐力素養(yǎng)的培養(yǎng)

為了使學生理解并掌握“土壤鹽堿化的形成過程及治理”這一抽象學習內(nèi)容，我們將學生進行分組，讓學生以小組為單位，實際操作模擬實驗。學生經(jīng)歷了科學研究的基本流程，即提出假設(shè)—設(shè)計實驗—操作實施—觀察記錄—分析結(jié)果—反復(fù)修正—得出結(jié)論，最后撰寫實驗報告并進行組間交流。在這一過程中，學生的動手操作能力、實驗觀察能力、實驗分析能力等地理實踐力素養(yǎng)得到了提升。

（一）通過地理模擬實驗培養(yǎng)學生的動手操作能力

學生以小組為單位親自動手操作實驗，首先需要弄懂實驗步驟，然后小組成員分工合作，有的學生負責操作，有的學生作為輔助。在實驗過程中，學生需要動手操作，控制實驗條件變量，這一方面培養(yǎng)了學生的動手操作能力和創(chuàng)新能力，提高了學生的學習效率，另一方面也培養(yǎng)了學生的合作精神及嚴謹?shù)目茖W態(tài)度和科學精神。如實驗1“模擬土壤鹽堿化的形成過程”的步驟一“在器皿中倒入適量醬油”，醬油的量，需要學生根據(jù)器皿的大小、深淺及粉筆的長短來確定。學生操作實驗時，由于是初次操作加之粉筆比較細，將一支短粉筆直立于器皿中時可能會出現(xiàn)粉筆立不住的情況，尤其是步驟二中將兩支長短不同的粉筆同時直立于器皿中的操作。步驟三，用小刀切開被醬油染黑的粉筆，學生需要格外小心，既要切開粉筆便于觀察現(xiàn)象，又不能弄傷自己。實驗2“模擬土壤鹽堿化的治理”也是如此，需要學生按照步驟，循序漸進，有條不紊地進行操作。每一個學生都要經(jīng)歷實驗過程，有時候可能需要重復(fù)幾次，方能觀察到準確的實驗現(xiàn)象并得到預(yù)期的實驗結(jié)論。

（二）通過地理模擬實驗培養(yǎng)學生的實驗觀察能力

實驗觀察是與實驗操作同時進行的。在明確實驗內(nèi)容和實驗?zāi)康暮螅處煷_定觀察重點，學生明確重點觀察的內(nèi)容，有效地觀察實驗，抓住本質(zhì)現(xiàn)象，才能為進一步解釋現(xiàn)象產(chǎn)生的原因做好鋪墊。

“模擬土壤鹽堿化的形成過程及治理”實驗觀察重點如下：

實驗1的觀察重點：（1）將兩支長短不同的粉筆同時直立于器皿中，觀察兩支粉筆被醬油浸潤程度的差異。（2）將一支干粉筆和一支用自來水浸泡過的濕粉筆同時直立于器皿中，幾分鐘后用小刀橫向切開粉筆，觀察兩支粉筆被醬油浸潤程度的差異。

實驗2 的觀察重點：（1）緩慢、均勻地將水倒入裝土的塑料杯中，觀察水杯土層上食鹽的變化和去處。（2）用大頭針在塑料杯側(cè)面靠近底部的位置戳幾個小孔，蘸取從塑料杯中流出的少量液體品嘗；觀察水杯中水的去處，品嘗并感知持續(xù)向杯中注入水后流出液體鹽度的差異。

除了讓學生著重觀察以上方面，教師還要引導(dǎo)學生觀察是否會出現(xiàn)與預(yù)期不同的現(xiàn)象。學生做好觀察記錄，記錄好重點觀察的實驗現(xiàn)象、與預(yù)期不同的實驗現(xiàn)象有哪些，思考出現(xiàn)與預(yù)期不同的實驗現(xiàn)象的原因是實驗操作產(chǎn)生誤差還是另有結(jié)論。

在實驗現(xiàn)象出現(xiàn)時，學生需要集中注意力去觀察，這有助于培養(yǎng)學生的觀察能力。教師在學生觀察實驗的同時要關(guān)注學生的觀察態(tài)度、觀察熱情、觀察質(zhì)量、參與活動的表現(xiàn)。學生將觀察到的現(xiàn)象用地理學科術(shù)語表述出來，與小組成員分享并達成共識，為實驗報告的撰寫做好鋪墊。

（三）通過地理模擬實驗培養(yǎng)學生的實驗分析能力

在實驗過程中，學生帶著問題觀察實驗，用心分析實驗現(xiàn)象及其產(chǎn)生原因，教師在關(guān)注學生實驗觀察的同時，引導(dǎo)學生準確描述實驗現(xiàn)象，學會發(fā)現(xiàn)問題、質(zhì)疑問題、探究問題、解決問題、自主認知。例如，教師針對實驗1 的步驟三設(shè)置如下問題：你觀察到了什么現(xiàn)象？為什么會這樣？如何用這種現(xiàn)象來解釋土壤鹽堿化的形成機理？

根據(jù)模擬實驗揭示的地理原理，教師設(shè)置一些任務(wù)，讓學生進行實驗分析。

實驗1 的任務(wù)設(shè)置：（1）結(jié)合實驗描述土壤中的水和鹽如何運動。（2）對比地下水埋藏深淺對表層土壤鹽分的影響、土壤干濕狀況對表層土壤鹽分的影響。（3）推斷干旱時節(jié)，蒸發(fā)旺盛，表層土壤的水和鹽如何變化。（4）歸納土壤鹽堿化的自然原因有哪些。（5）舉例說明哪些不合理的人類活動會加劇土壤鹽堿化。

實驗2的任務(wù)設(shè)置：（1）結(jié)合實驗描述土壤中的水和鹽如何變化。（2）比較實驗l 和實驗2 兩次實驗中水鹽運動有何不同。（3）分析地形對土壤鹽堿化有何影響。（4）舉例說明土壤鹽堿化的治理措施。（5）聯(lián)系實際，說明如何運用水循環(huán)原理治理土壤鹽堿化。

通過模擬實驗和實驗分析，學生能夠深刻理解鹽隨水來、鹽隨水走是水鹽運動的一般規(guī)律，同時明白：氣候干旱、蒸發(fā)旺盛、地下水位較高、地勢低洼、排水不暢、地下水礦化度較高都是土壤鹽堿化的重要原因，而不合理的人類活動，比如大水漫灌，也會導(dǎo)致地下水位短期內(nèi)升高，引發(fā)次生鹽堿化；人們可以通過鋪設(shè)隔離層，控制水鹽上移或調(diào)節(jié)徑流，進行洗鹽排鹽，充分運用水鹽運移規(guī)律進行土壤鹽堿化的治理。

模擬實驗的操作和問題的提出及分析解決，使學生在真實情境中有機會生成新的問題、提出假設(shè)，在解決真實問題的過程中獲取豐富的知識，從而提升實驗分析能力并在實驗分析的過程中形成更強的問題分析能力。

（四）通過地理模擬實驗培養(yǎng)學生開展科學實驗所需的品質(zhì)和能力

地理模擬實驗作為一種學習方式，具有一定的科學依據(jù)，是一種科學實驗。開展地理模擬實驗活動，教師會將教學重點放在引導(dǎo)學生探究上，而不只是傳授知識，學生亦非被動地接受知識，而是主動參與。模擬實驗是利用活動情境進行地理教學，讓學生在做實驗的過程中理解地理概念、規(guī)律和原理。學生在地理模擬實驗中有較強的參與感，教師給學生提供自主完成知識發(fā)現(xiàn)、認識、探究、歸納的機會，使教學方式得到優(yōu)化。在實驗操作過程中，為了得到科學的實驗結(jié)果，學生需要不斷地觀察、記錄、分析和綜合，這樣就接受了開展科學實驗的訓(xùn)練。在教師的指導(dǎo)下，學生完成實驗并總結(jié)成果，學會自我探索，掌握求知的科學方法。學生只有認真、嚴謹?shù)匕凑湛茖W的步驟去完成實驗，才能使實驗成功，才能得到正確的結(jié)果。地理模擬實驗?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學生認真、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，培養(yǎng)學生求真求實的科學精神。

此外，地理模擬實驗重在參與和實踐，從實驗過程的設(shè)計、操作、觀察、記錄到實驗結(jié)果的總結(jié)、實驗報告的填寫和成果的交流，學生都參與其中。實驗現(xiàn)象出現(xiàn)時，學生需要集中注意力去觀察，這有助于培養(yǎng)學生的觀察能力；根據(jù)實驗現(xiàn)象歸納地理原理和規(guī)律，需要進行分析、判斷，這有助于進一步培養(yǎng)學生的分析能力和邏輯思維能力；小組合作完成實驗探究，小組成員有不同的分工，成員之間需要密切配合，以保證實驗順利實施，這有助于培養(yǎng)學生的合作精神；實驗結(jié)束后需要總結(jié)實驗成果、撰寫實驗報告，這有助于提高學生的歸納總結(jié)能力和實驗技能水平；實驗結(jié)果匯報交流有助于培養(yǎng)學生的表達能力和邏輯思維能力。

綜上所述，在高中地理教學中，教師針對學習內(nèi)容，設(shè)計并引領(lǐng)學生進行地理模擬實驗，能夠為學生營造一種良好的地理學習氛圍，幫助學生理解知識、提高實踐能力，久而久之，學生就會在已有的地理知識、地理經(jīng)驗和地理情感的基礎(chǔ)上形成穩(wěn)定的地理品格與地理能力。