中学地理水土流失实验开展成果综述

2014-03-30周维国

地理教学 2014年4期

关键词：模拟实验实验设计中学

周维国

（华东师范大学资源与环境科学学院, 上海 200241）

中学地理水土流失实验开展成果综述

周维国

（华东师范大学资源与环境科学学院, 上海 200241）

分析了中学地理水土流失实验开展方面的文献，从水土流失实验设计的内容、实验设计的效果和实验设计的实施等方面总结了既有研究的成果，同时发现既有研究的不足之处，即对开展实验的科学原理研究不足，对水土流失实验的定量研究较少，且较少关注实验实施的效果。指出进行水土流失实验乃至其他相关中学地理实验应该注意的研究方向：加强对地理实验背后原理依据的研究、尽快建立地理实验的评价体系、关注实验本身的科学性研究和加强对实验平台的研究等。

中学地理；水土流失实验；综述

水土流失这一名词在中学地理课程中会经常涉及到，特别是讲授黄河和黄土高原等相关内容时，这更是一个无法回避的概念。可是水土流失是一个比较复杂的过程，对于中学生来说，他们的认知还无法充分理解水土流失的原因、影响，所以该部分内容的讲述就成了中学地理课堂中的一个难点内容。如何让学生更好地理解水土流失的原理，分析导致水土流失的各种因素，感受水土流失带来的影响，许多一线地理教师都进行了探讨。地理教师在探索中发现，进行水土流失地理模拟实验是攻克这一教学难点的好方法。

地理实验的开展在中学地理教学中有其独特的效果。地理新课程改革强调课堂教学中三维目标的达成。对教师而言，实验教学是很好的让学生体会地理过程，领悟地理学习方法，进行情感态度与价值观教育的素材；对学生而言，实验教学的新形式可以提高地理课堂的趣味性。所以，在中学地理教学中进行简单的地理实验还是比较受到教师和学生欢迎的。从水土流失这个实验本身来说，实验设计所用的材料比较简单，实验过程所需时间也较少，所以比较适合进行地理实验教学的形式。基于这样的基础，中学地理水土流失实验的开展相比其他地理实验来说还是较多的，也有不少的文献研究成果，现总结如下。

一、水土流失实验研究成果综述

近年来，关于水土流失地理实验的文献研究不仅数量增长比较迅速，文献研究质量也有了很大提升。研究者从不同的角度对水土流失实验进行了设计、分析，并且与现有的新课改理念相结合，研究成果十分丰硕。

从现有的研究成果来看，周军[1]、孙成华[2]等较早就进行了实验设计与研究，对以后研究的开展起到了重要的开创作用，他们通过模拟实验观察到的现象总结出地表植被覆盖状况是影响水土流失发生与否的重要因素。

从水土流失实验设计的内容来说，郭振海[3]、刘立新[4]、殷放鸣[5]、张晓萍[6]等都利用常见的材料设计了水土流失的模拟实验，实验过程虽然比较简单，但注意了对无关变量的控制，在这样的思想指引下，探讨了影响水土流失的某一个因素。例如，刘立新在控制其他无关变量如降雨强度、坡度、风力的前提下，探讨了植被对保持水土、防止水土流失的作用。梁红梅[7]、栾胜星[8]、李昂[9]、吴根才[10]、杨士军[11]、沈学萍[12]等则通过实验设计探讨了植被覆盖状况、坡度、降水强度、土质、风力等不同因素对水土流失的影响，突破了之前的实验设计研究只注重于一个因素研究的局限。

从水土流失实验设计的效果来说，袁丽娜[13]分析了水土流失实验对于实现学生知识与技能的掌握、过程与方法的理解、情感态度与价值观的培养的重要意义，说明了水土流失实验对于中学地理课堂教学的促进作用。张友良[14]则把模拟实验的结果与现实情况进行对比分析，得出模拟实验和现实状况基本吻合的结论，并据此提出了水土流失的治理措施，明确了实验理论研究的目的是为现实生活服务的。汤国荣[15][16]提出水土流失模拟实验注重了学生对地理过程的学习，对教学目标的达成具有重要意义。

从水土流失实验的实施情况来看，韦勇[17]在课堂上采用了分组实验的形式，指导不同的小组探讨水土流失的不同影响因素，然后各个小组间再进行交流讨论，将合作式学习巧妙地运用于实验课堂之中。栾胜星[18]先自己进行了植被覆盖状况对于水土流失影响的实验，之后再让学生自行设计影响水土流失状况的其他实验，验证其他因素是否可以导致水土流失的发生，将探究式学习融入地理实验之中。罗新宇[19]则在第一次课堂实验中失败，但在课后寻找到原因，并对实验加以改进，在课堂上再次实验且获得了成功，而且据此对学生进行了情感态度与价值观的教育。

此外，江西的叶国仁[20]和吉林的栾胜星[21]还将水土流失的实验与乡土地理教学结合起来，利用学校所在地的特殊土壤进行实验设计，分别分析了江西当地红壤坡面的水土流失状况和吉林当地山地土壤的水土流失状况，前者还探讨了工程措施对于红壤水土流失的防治效果，后者则总结了进行低成本地理实验的基本途径。陆敏[22]将水土流失的实验活动设计成为中英双语教案，除了进行地理知识学习外，还进行了英语语言的学习。王苇[23]则将水土流失的实验设计成为题目，让学生自行设计实验证明植被对保持水土的作用。

二、水土流失实验研究成果的反思

虽然对水土流失实验的研究不少，但是我们总结现有成果可以发现，现有的研究还存在一些问题，值得我们回顾、反思、总结。

1.开展实验的科学原理研究不足

现有的研究成果主要关注于实验本身，实验的设计大都大同小异，对于实验背后的原理却关注较少。水土流失的整个过程非常复杂，能否利用生活中一些简单的事物进行模拟，其科学性如何判断，尚不得而知，就如汤国荣[24][25]提到的，这种演示实验与实际的自然环境有着明显的差异，实验结果的失真性很大，不足以说明相关的地理原理。在与水土流失实验相关的文献中，只有徐宪立等[26]对植被与水土流失关系进行了科学的论述，总结了前人研究的成果，也为中学地理课堂的水土流失实验提供了科学依据。此外，没有研究文献关注实验背后的科学原理问题。

2.水土流失实验的定量研究较少

实验追求的是科学化和定量化的研究，是为了给尚存疑问的问题提供强有力的证据，而用事实数据证明则是最直接的方式。由于地理实验只能是进行小范围内的模拟实验，学生们看到的实验效果是比较模糊的，而定量化的数据则可以为学生提供更加直观的感受。但是在现有的文献中研究者没有对水土流失的过程及结果进行定量化的研究，只是通过定性的描述讨论了影响水土流失的因素及结果。我们的教育研究本身就缺少扎实的实证研究，而最应该进行定量研究的地理实验也缺少了实证的思想，这是值得我们反思的。

3.较少关注实验实施的效果

研究者关注水土流失实验的过程设计，但实验取得的实际效果研究者较少论述，即使有涉及效果的研究，也是以笼统的定性描述为主。例如，降低了教学难度，提高了学生的综合能力，培养了学生的科学素养等，而少见详细的有针对性的评价，更没有定量化的评价。究其原因，可以追溯到地理课程的教学评价问题，地理教学评价尚未建立起系统严格的标准，作为其分支的地理课堂实验教学评价就更少有研究者关注了。但是，没有令人信服的教学效果，也就无法真正在中学地理教学中进行大范围的推广，而只能是一线教师自己进行教学创新的尝试了。

三、以水土流失实验为代表的中学地理实验研究的几点建议

总结反思了现有的以水土流失实验为代表的研究成果和不足，笔者认为我们关于中学地理实验的研究应该注意从以下几点中寻找突破口。

1.加强地理实验依据的研究

由于地理空间的复杂性和模拟实验简单化之间的矛盾，地理实验能否在狭小的空间中进行科学的操作有很大的疑问，我们需要加强对地理实验科学性的研究，寻找地理实验背后的原理。例如，水土流失的地理实验，我们可以在详细掌握水土流失原理的基础上，理清其发生原因和过程，了解水土流失发生的空间和时间限制条件，在自己设计的地理实验中尽可能模拟其真实过程，真正发挥地理实验在地理教学中的优势，让学生更加直观地体会水土流失的自然过程。如果教师本身对于地理实验背后的原理也了解较少，这样的过程也可以促进教师的专业发展，达到教学相长的目的。

2.关注实验本身的科学性

地理实验一个很重要的作用是对学生进行情感、态度价值观的教育，而培养学生科学的实验精神对学生价值观的形成有重要作用。地理实验虽然不和物理、化学实验一样追求完全的数据指标，但是地理实验本身的科学性也主要是靠数据体现出来的。教师可以在开展地理实验时尽量加入定量的指标和思想，引导学生进行初步的科学探究。例如，在水土流失的地理实验里，教师可以引导学生利用天平、量角器、弹簧秤等简易工具称取泥土的重量，测量进行实验的土层的坡度等，在实验后对数据进行前后的对比，让学生发现其前后的不同之处。从地理实验教学的小方面来说，这样既可以让学生理解水土流失的过程。又加强了动手能力的锻炼，还可以进行价值观的培养，真可谓一举多得。从地理教学这个大的方面来说，我们需要扎实的实证性研究，借助实证研究，进行“科学发现”的产出，也能够使地理课程与教学研究具备“科学研究”的特征。[27]

3.尽快建立地理实验的评价体系

现有的文献研究成果都认为水土流失实验乃至中学阶段地理实验的开展可以促进中学地理教学的改革，对教师和学生都有很多好处，但我们需要更加有说服力的证据去证明地理实验在中学地理课堂中有实际的效果。这需要我们地理实验的研究者注意对地理实验评价体系的研究，构建比较科学合理的评价指标，以显示地理实验在中学地理课堂中的巨大优势。例如，可以利用里克特量表法研究学生对于地理课堂的兴趣有没有提高，利用测试结果推断学生对知识的掌握情况是否牢固等。这样可以说明我们地理实验的开展是否真的有效，对中学地理实验的推广也大有益处。同时，地理实验评价系统的建立可以作为地理教学评价的一个子系统，对于构建科学合理的地理教学评价系统也很有帮助。

4.加强实验平台的研究

现有研究都是以模拟现实的研究为主，利用实物等模拟现实中的事物和过程，这样的设计虽然具有客观性，不过需要较长时间的实验准备，这对地理教师和学生的实验操作来说也有一定难度。在信息化非常发达的今天，我们可以考虑更换地理实验的平台。例如，利用计算机技术等虚拟现实中的地理实验，解决当前地理实验在中学课堂中难以开展的问题，这样的虚拟环境还可以让学生自主的构建自己想进行的地理实验，通过这样的平台学生一方面了解了地理实验的真实过程，又锻炼了自己的想象力，还进行了自主的探究学习。同时，地理课堂教学平台的研究也刚刚兴起，电子书包、电子教材等的研究是研究者关注的热点问题。加强对实验平台的研究也可以是我们关注的另一个研究方向。

[1] 周军.利用水土流失实验突破教学重、难点[J].中学地理教学参考,2001,(11):32.

[2] 孙成华,孙智果,刘建武,赵泓泉.测试植被与水土流失的关系的实验[J].生物学通报,2000,(2):37.

[3] 郭振海.水土流失小实验[J].小学生之友(阅读写作版),2003,(6):20.

[4] 刘立新.水土流失对比实验演示装置的制作与使用[J].中国现代教育装备,2013,(6):27-28.

[5] 殷放鸣.“水土流失”模拟实验创新[J].探秘(科学课),2012,(7):60.

[6] 张晓萍.水土流失小实验[J].第二课堂(小学),2006,(Z2):10-11.

[7] 梁红梅,王洪玉,孙婧,郭恒源.“植被变化影响自然地理环境”实验设计[J].中学地理教学参考:2012,(9):44-45.

[8][18][21] 栾胜星.低成本实验在普高地理教学中的开发和利用[J].地理教育,2011,(9):6-7.

[9] 李昂.水土流失实验教学法探究[J].中小学实验与装备,2009,(2):10-11.

[10] 吴根才.地理实验教学开发设计[M].北京:原子能出版社,2009.

[11] 杨士军.高中地理活动创新设计[M].上海:复旦大学出版社,2008.

[12] 沈学萍,尹中峰,许太州,叶成福.水土流失影响因子合作探究实验活动[J].地理教学,2012,(20):57-58.