以核心素养为指向的高中地理实验教学实践与探索

张正勇（山东省青岛市城阳第一高级中学 266107）

陶行知先生说：教与学之所以能统一，就是统一在“做”上，只有在“做”上教的才是真教，在“做”上学的才是真学。作为一门源于实践的学科课程，很多地理知识需要学生去体验、实践和观察。然而，当前高中地理活动设计还存在一定的偏差，淡化学生地理实践能力培养，制约学生运用地理知识解决实际问题的能力。因此，高中地理教学要注重引导学生通过动手操作地理模拟实验，在真实的情境中获得清晰的地理表象知识，发现和解决实验活动中的问题，感悟、理解地理环境及其与人类活动的关系，培养和发展地理实践能力和创新能力。

一、地理实验在高中地理教学中的应用价值

地理实验在高中地理教学中的应用将打破地理理论教学实践教学不平衡现象，有助于学生高效突破教学难点，促进学科核心素养发展，培养学生的科学素养。

1.助力教学难点突破

高中地理教学中，教学难点是否得到有效的突破是衡量高效课堂的关键。传统地理课堂教学模式下，课堂教学难点的突破主要以重复性讲解和训练为主，教学难点突破效能不高。地理实验给学生创造了自主探究的机会，让学生经历知识形成的过程，使学习建立在做的基础上。通过实验获得地理原理、形成地理规律更加高效，能够加深学生对地理原理和规律的理解，让课堂教学难点得到较好的突破。

2.提升地理学科素养

地理实验从本质上来说，是一种地理实践活动，给学生创造参与实践的机会。学生在地理实验过程中，将开展形式多样的实践活动，包括地理测量活动、地图绘制活动、数据分析与计算、考察与比较活动等，是提高学生地理实践能力的有效路径。不仅如此，高中地理教材中实验素材选择时充分考虑区域属性，关注区域地理问题，聚焦区域地理现象，利用区域效应引导学生探究地理原理和规律等。可见，地理实验对于促进学生地理核心素养协同发展具有重要价值。

3.培育学生科学素养

实验是开展科学活动的必然路径，基于实验的科学属性，地理实验不受进行的场所限制，不论是地理实验室开展的实验，还是在生活、社会等场所进行的实验，研究过程中采用的是科学研究方法，所遵循的原则也是科学研究原则，按照课堂探究的基本流程和探究逻辑。因此，地理实验能够较好地培养学生的科学素养，让学生的思维更加严密，逻辑性更强，强化学生的团结协作意识，学会合作分工，使学生形成实事求是的科学认知。科学素养将使地理实验打破学科之间的壁垒，为学生终身发展奠基。

二、高中地理教学中地理实验的开发和设计

高中地理教学中，地理实验教学要收到预期效果，需要教师加强对地理实验的开发和设计，遵循基本原则，形成高质实验内容，能够促进学生地理核心素养发展。

1.高中地理教学中地理实验开发与设计原则

地理实验作为科学研究的一种路径，需要遵循实验开发与设计的基本原则，才能确保实验效度，促进学生地理核心素养发展。

（1）合理性原则

高中地理实验开发和设计的一个关键是选择实验题材。高中地理教学中，并非一切教学内容都可以用作实验题材，教师应坚持合理性原则，根据既有的实验条件、实验预期价值、实验可操作性等，合理地选取地理实验题材。如此，地理实验才能有序开展，并达到最佳的实验效果，促进学生核心素养发展。

（2）生本性原则

高中地理实验教学中，一些教师为了保证地理课堂教学的流畅性，顺利完成实验教学任务，往往以教师演示实验代替学生实验，实验收效甚微。教师应坚持生本性原则，充分利用学生地理知识储备、学习经验和生活阅历等，给学生创造自主实验的机会，引领学生经历地理实验的过程，让学生自主从实验过程中探究原理，发现地理规律，学科核心素养发展的任务才能达成。

2.高中地理教学中地理实验开发与设计内容

高中地理教学中，地理实验的开发与设计的一个重点是内容设计，综合当前地理实验开发与设计实践，实验设计的基本内容包括以下几个方面。

（1）实验目的设计

实验目的设计主要围绕两个重点展开，第一个重点是借助地理实验要验证的地理原理，或是需要获得的地理原理；第二个重点是地理实验预期要达到的实验质效，其中一个重要的标准是学生地理核心素养发展。

（2）实验方法设计

实验方法设计是对地理实验的基本操作与组织实施形式进行设计，引导学生按照地理实验的基本操作原理进行，并严格按照规范进行操作；实验组织形式设计既要考虑实验的有序性，又要有助于激发学生参与实验的积极性。

（3）实验过程设计

实验过程设计是实验开发与设计的重点，主要对地理实验的基本步骤和实验数据进行记录。通过有效的实验过程设计，确保学生按照操作程序有步骤地进行实验，实验数据记录既要注重完整性，又要做到准确，将高价值密度的信息记录下来。

（4）实验结果设计

实验结果设计包括两个重点，一是实验结果分析，二是基于实验结果的应用设计。教师引导学生根据实验数据，对数据进行分析、整合，形成最终实验结论，并对实验进行总结和反思，最后基于实验结果引导学生进行实践活动，在活动中实践地理规律。

三、例谈高中地理教学中地理实验教学实践

《地球的自转》是湘教版高中地理必修一单元的第一节内容，从内容上分析，学习内容相对抽象，需要学生掌握地球自转的基本知识，包括自转定义、方向、周期和速度等，理解地球自转的地理意义，学习难度也比较大。借助地理实验，引导学生借助直观的现象进行理论建构，能够较好地激发学生学习兴趣，深化学生对学习内容的理解，从而化抽象为具体，促进学生空间想象力发展。基于上述构想，我围绕探究实验和实验拓展展开探索。

1.开展探究实验，引领学生自主建构

指向核心素养的地理实验教学，应基于学生主体性发展，利用地理实验为抓手，给学生存在自主建构的机会。如何有效引领学生自主建构地理理论和知识，开展探究性地理实验是一条有效的途径。

基于地球自转实验目标，地理实验操作步骤如下。

步骤一：小组合作，演示傅科摆。通过第一步，给学生创造参与演示实验的机会，从较低难度的实验入手，有助于激发学生参与地理实验的兴趣。学生在演示实验过程中，根据实验现象对地球自转的原因获得直观的认识，让地理知识形成于地理实验过程之中。

步骤二：演示地球自转实验，探究地球自转的三要素，并探究三要素对地球自转的影响。第二个步骤尽管实验形式没有做出改变，但实验综合性得到有效加强。通过地球自转实验，学生不仅需要探究地球自转的三个要素，还需要在实验过程中探究自转的影响，将地理教学推向深入。

步骤三：借助三维动画，模拟地球自转，探究不同地区地球自转的意义表现。该环节改变地理实验形式，借助信息技术手段模拟地球自转情况，充分体现出“因地制宜”开展地理实验设计理念，让实验室无法进行的实验借助先进的技术手段呈现出来。模拟实验的开展，让抽象的教学内容变得直观、可视起来，引导学生进行跨区域探究，对不同地区地球自转意义的表现获得深刻的认识，避免说教带来的单调感。

步骤四：实验现象分析与实验结论。根据自转三要素，了解自转方向、周期和自转速度，根据地球自转的意义，引导学生总结地球自转的地理意义，包括昼夜交替、物体水平运动方向偏转、地方时、区时和国际日界线等。将实验与思考结合起来，给学生创造实验总结与反思的机会，让学生对地理实验进行系统化的建构，从而使学生形成较为完善的知识体系，让学生核心素养发展自然发生。

实验设计时，将演示实验、模拟实验等有机结合起来。通过演示实验，给学生创造学习探究的机会，让地理现象、地理知识等化抽象为具体，调动学生地理学习积极性。模拟实验借助信息技术手段，给学生创造跨地理时空的探究机会，让学生对不同地区的地理意义以及表现等获得深刻的认识。

2.适度拓展延伸，促进素养自然生长

地理实验设计的目的是为了更好地培养学生的地理素养，因此地理实验设计应进行适度的延展，引导学生借助实验获得的结论、地理规律等，解释生活中的地理现象，或者更好地指导人们的社会实践，使地理知识转变为学生的学科素养。“地球的自转”基于实验可以拓展的维度较多，教师应将实验拓展作为实验设计的一个重要内容，结合实验寻找合适的拓展点。

例如，围绕地球“自转速度”，教师可以结合我国火箭发射进行拓展：

拓展一：查阅相关资料，结合实验探究活动，解释“与西昌、酒泉等发射基地相比，文昌发射基地具有怎样的优势”。

拓展二：结合链接资料，探究与西昌、酒泉等发射基地相比，从文昌发射的火箭，相同的型号为什么推力要有所增加？

这个环节的拓展，不仅较好地深化学生对地球自转速度的认识，也强化学生学以致用的意识，能够将地理学习与地理实验与生活有机结合起来，将生活作为地理教学和地理实验教学的落脚点。通过实验拓展，让学生运用实验结论指导生活实践，并为学生运用地理知识服务生活奠定基础。

基于地理实验的拓展应根据地理教学内容精心设计，拓展的维度应做到因地制宜。基本的拓展可以包括以下几个方面：第一，地理知识拓展。教师可以基于地理知识所在的知识面进行拓展，引导学生基于地理实验涉及的知识所在的知识面进行关联性拓展，从而丰富学生地理知识面，促进学生地理知识的系统性建构。第二，实践应用拓展。教师可以基于地理知识在生活中的应用，引导学生运用地理实验获得的地理知识、地理规律等，引导学生向生活拓展，运用地理知识指导生活实践，解释生活中的地理现象，更好地达成地理实验教学预期目标。

总之，科学、有效的地理实验设计对于突破地理教学重难点、培养学生学科素养和科学素养具有重要的价值。教师应基于地理实验的多元价值，对地理实验进行优化设计，使地理实验流程设计更加科学，并将生活作为地理实验的最终价值取向，给学生创造运用地理实验结果指导生活的机会，让地理实验与学生生活有机结合起来，在联系现实生活中促进学生地理核心素养发展，让地理实验教学更加高效。