“土壤”教学设计*

焦林峰

（华东师范大学附属东昌中学,上海 200120）

一、课程标准与教材分析

《普通高中地理课程标准（2017年版）》（以下简称“课程标准”）对本节课的要求是“通过野外观察或运用土壤标本，说明土壤的主要形成因素”，这说明主要学习内容是“成土因素”。在教材中，为了让学生更好地认识土壤，还安排了土壤成分、土壤性质、土壤剖面这三方面的前置内容。通过学习前置内容，学生能从土壤成分的角度了解不同性质的土壤和土壤剖面，从而引发对成土因素的好奇心。本节课涉及的主要内容主要是土壤成分和土壤性质（见图1）。

图1 “土壤”主要学习内容之间的关系

课程标准还要求通过野外观察或运用土壤标本进行学习，因此还需要在教学中渗透野外实践和实验的基本方法。从知识外部的联系来看，“土壤”这一节内容能与前一节“主要地貌类型”产生联系，又是后一部分内容“植被”的学习基础，具有承上启下的作用。值得注意的是，土壤的成分和质地等相关内容在小学科学课程中也有所涉及，因此在高中阶段更要引发学生的认知冲突，培育学生的科学思维，适当拓展教学的深度。

二、学情分析

学生已经具备的知识与技能：学生在初中学习区域地理时，对东北黑土、江南丘陵的红壤已经有一定了解，部分学生在小学科学课上也学习过土壤成分。

学生存在的不足：大多数学生没有农业生产的体验和感受，缺乏对土壤的直观认识，也没有掌握野外收集、研究土壤的方法。

解决措施：开展课前实验活动，增强学生对土壤的直观感受；开展课堂实践，通过地理实验，培养学生的科学思维。

三、教学目标

通过总结相关实验，说出土壤的构成。利用实验的方法，辨别不同土壤的性质差异。深入思考实验现象，对异常实验现象能提出自己的看法，具有批判性思维。

四、实验设计思路

当前的地理实验教学模式以“教师演示—学生观察型”和“教师设计—学生操作型”为主。前者具有小巧简易和低成本等优势，在课堂教学过程中占用时间短，实验现象明显，有时还会以视频和动画代替现场演示，不够规范和完整。后者在实验设计上进一步追求系统化和科学化，但在地理实践力的培养上则不够完整和深入，忽视了学生自主性和创造性。

本文的实验教学设计意在让学生经历比较完整的科学研究过程，以学生为主体，强调系统化和科学化（见图2），主要步骤如下。首先，以学术情境或是生产生活情境作为导入，让学生主动提出问题。其次，学生会产生猜想，此时应引导学生将其转述为实验假设。再次，学生基于实验假设设计实验，但由于缺乏详细的实验步骤，往往产生异常的实验结果，此时则需要不断修正。在该阶段教师可以适时提示，指出学生在实验设计和步骤上的缺漏，提供改进的意见。最后，学生以报告形式说明实验结论。

图2 “土壤”实验教学流程

五、“土壤”实验教学过程

1.课前土壤成分的实验过程

(1)提出问题

由于探究土壤成分的实验数量较多，因此将其作为课前的预习活动，并且提供了比较详细的实验方案。问题情境如下：2020年12月17日，嫦娥五号返回器携带月球样品成功返回地球。学生对月壤是否为土壤、土壤的定义、土壤的成分产生疑问。

(2)提出猜想

在课前提供的任务单中，请学生在不阅读教材的情况下，写出对土壤成分的猜想，并且思考产生这些猜想的原因。学生的猜想如石子、空气、水、蚯蚓、蚂蚁、叶片等。这类猜想说明学生对土壤成分的认识过于具体，有必要借助教材归纳和提炼概念。

(3)实验过程

学生完成课前观察实验单（见表1）。

表1 校园菜地土壤成分探索的课前实验

(4)解释实验现象

大部分小组的实验现象与教师预设的一致。本文仅列举出现异常的实验现象（见表2）。

表2 课前异常实验现象分析与优化

(5)报告实验结论

在对上述异常情况进行讨论和改进之后，学生能够结合教材知识完成和修改实验现象与结论部分。在进一步完善课前实验单后，教师引导学生探究土壤中的空气和水分的关系。结合异常实验现象，学生得出水分和空气随着外界气温、湿度、降水等条件的变化而此消彼长，呈现负相关的关系。

2.课堂土壤性质的实验教学

(1)课前实验总结与问题解决

学生根据课前实验现象逐一说出土壤成分，强化概念认知。随后提示学生根据月球环境特点，比较月壤与土壤在成分上的差异。

教师给出土壤定义，让学生找出定义中最重要的关键词。学生应能判断肥力是重要的关键词，进而得出月壤不是土壤的结论。教师追问影响肥力的主要因素，并介绍理想土壤体积比重，进一步加深学生对土壤的认识。

(2)提出问题

在课堂实验中，利用学生对校园菜地土壤的初步接触，提出问题：校园菜地的蔬菜长势是否跟土壤有关？校园菜地的土壤性质及其优势如何？

(3)提出猜想

有部分学生认为校园菜地土壤颜色偏黑，腐殖质含量较高。还有部分学生认为，这与校园土是壤土有关。

(4)提出假设

教师引入蓄水性概念并介绍三种不同质地的土壤，引导学生作出假设：粘土的蓄水性最强，壤土次之，粘土最弱。

(5)变量控制

教师给各个小组提供了实验用品：干燥的砂土、壤土、粘土样品，水。实验器材：铁架台，漏斗，滤纸若干张，20毫升量筒，50毫升、10毫升烧杯。教师提问该实验需要控制的实验变量，引导学生讨论完成表格（见表3）。

表3 课堂实验变量控制

(6)实验步骤排序

在实际的课堂中，学生自行安排实验步骤难度较高，因此采取教师给出实验步骤，由学生排序的方式来提高课堂效率。学生经过反复试错和优化，自行安排实验流程，有利于培养学生的地理实践力。

本节课的实验步骤：①量取20毫升水量和适量的土壤样品；②漏斗中放入湿润好的滤纸；③滤纸上放入土壤样品；④将水缓缓倒入漏斗中；⑤土壤样品不再渗水；⑥记录烧杯中的水量。

(7)分组操作实验

将全班同学分为甲组、乙组两个大组，每个大组下有三个小组分别进行砂土、壤土、粘土的蓄水性实验。甲组采取方案1的变量控制方式，乙组采取方案2的变量控制方式。

(8)解释实验现象

解释实验现象环节如下（见表4）。

表4 课堂异常实验现象分析与优化

(9)报告实验结论并推论

各小组总结实验现象，报告实验结论。利用土壤孔隙的大小影响土壤蓄水性这一结论，教师引导学生猜想粘土、壤土、砂土的通气性、保肥性的差异。学生推论得出，壤土兼有砂土和粘土的优势，有利于蔬菜的生长。

为了教学的完整性，土壤颜色的教学采用讲授法，主要说明东北黑土腐殖质含量较高，呈黑色。教师提问东北黑土腐殖质含量高的原因，为成土因素的教学作铺垫。

六、课堂小结

教师利用板书梳理核心知识，并构建知识网络（见图3）。布置“阅读教材，总结不同土壤剖面的成分和性质的差异”的作业，为土壤剖面和成土因素的教学作铺垫。

图3 板书设计