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《中小学实验教学基本目录(2023年版)》中地理实验的分类、特点及实施建议

2025-01-10苏志杰张彩雯

地理教育 2025年2期

摘 要:实验是学校教育的重要组成部分,地理实验教学是培养地理实践力的重要途径。本文聚焦《中小学实验教学基本目录(2023年版)》中的地理实验项目,在梳理该目录基本框架的基础上,进行了地理实验项目的分类与说明,阐述了该文件中地理实验项目的内容特点,提出了实施地理实验教学的建议,旨在为中学地理实验教学的优化与创新提供参考。

关键词:实验教学基本目录;中学地理实验特点;教学建议

中图分类号:G633.55 文献标识码:A 文章编号:1005-5207(2025)02-0053-05

地理实践力是地理学科核心素养的重要组成部分,而地理实践力的培养离不开地理实验、野外考察、社会调查等各种实践活动。在2010年内蒙古师范大学徐宝芳和张卫青两位老师就出版了《中学地理实验教学研究》,当时中学开展地理实验教学寥寥无几,但现在已纳入初高中地理课程标准。近几年国家各项政策对于地理实验教学的发展也逐渐重视,教育部发布了《初中地理教学装备配置标准(2019年)》,其中将地理纳入中小学实验精品课遴选(2022年),发布了初高中地理实验目录(《中小学实验教学基本目录(2023年版)》)(以下简称《基本目录》)[1],这些都为中学建设地理实验室、开展地理实验教学提供了强有力的政策和环境保障。本文通过对《基本目录》中的地理实验内容进行分析,旨在探讨其中的地理实验内容特点,并提出针对地理实验教学的建议。

一、《基本目录》的基本框架

《基本目录》分为“前言”和“各学科基本实验目录”两部分。“前言”部分从计划与准备、组织与管理、评估与诊断等方面对《基本目录》的实施提出要求。“各学科基本实验目录” 部分依照各学科课程标准中的主题进行实验项目的编排和细分,形成了与课程标准要求一一对应的中学基本实验体系(图1),其中地理部分包含41个初中地理实验和39个高中地理实验。

二、《基本目录》中地理实验项目分类及解说

从实验分类视角出发,对《基本目录》中的地理实验内容进行解读,有利于教师把握地理实验教学的重点和难点,并为教师制定科学有效的地理实验教学计划和实施方案提供依据。

1.《基本目录》中地理实验项目分类

目前,关于地理实验的分类尚未形成统一的标准,笔者综合了徐宝芳教授《中学地理教学设计》[2]和夏志芳教授《地理实验与学生智力发展》中的分类方式[3],对《基本目录》中初、高中地理实验进行了初步分类(表1)。

2.《基本目录》中地理实验项目分类的解说

(1)地理实验目的

初中阶段明显侧重于重现实验,高中阶段两种类型的实验比例则相对均衡。从地理学科的特点来看,地理现象往往是多因素相互作用的结果,析因类地理实验虽然对学生的要求较高,但更能体现地理学科的综合性和系统性,这类实验引导学生探究地理现象背后的成因,分析各个因素之间的关联,对培养学生的综合思维能力具有重要意义;重现类实验则更侧重于加深学生对某一地理事物或现象的感性认识,可以帮助学生夯实地理基础知识,加深对地理基本规律的理解。两类实验相辅相成,共同促进学生地理学科核心素养的提升[4]。

(2)地理实验内容主题

初中阶段侧重于地图系列实验,高中阶段则提升了地质地貌系列实验、气象气候系列实验、水文系列实验的比例。初中阶段,学生的抽象思维和逻辑推理能力尚在发展中,更容易接受直观、形象的地图类实验。同时,在初中阶段安排较高比例的地图识读、绘制和分析类实验,有利于奠定地理学习的基础。高中阶段,学生抽象思维进一步发展,综合分析能力增强,地质地貌、气象气候、水文等内容是地理学科知识体系的深化和拓展,通过提升这类实验的比例,引导学生深入理解地理现象的成因、特征、规律和人地关系等内容,有利于培养学生的综合思维能力和地理实践力。

(3)地理实验任务类型

初、高中实验任务在难度、类型分布上均有较大差异。《基本目录》在初中阶段的实验任务集中在“绘制”和“制作”两种实验类型。说明其对初中阶段学生的要求是要“动口”协商并“动手”操作,即学生要在行为上参与到实验活动中,重在对抽象知识的直观感受,促进知识建构,开展这类实验时教师需要尽可能保证每位学生的参与。《基本目录》在高中阶段的实验类型则集中在“模拟”和“调查”两种。这类实验活动对学生的课堂参与水平提出了更高的要求,学生需要在“动手”操作的基础上有“动脑”的思维参与乃至“动心”的情感投入,才能从这类复杂、抽象的地理实验中把握关键地理信息并加以分析转化,进而得出实验结论。开展这类实验对教师的实验教学设计能力提出了较高的要求,要注重激发学生的参与动机。

(4)地理实验者

初、高中绝大多数实验均为学生操作实验。传统课堂实验通常由教师演示,因为演示实验有其独特的优势,如提高教学效率、节约实验耗材、规避实验危险等,其弊端则是不利于调动学生的积极性和创造性。学生操作实验中由学生合作或独立进行实验的设计、操作、改进以及完成实验报告,教师发挥指导、规范和评价作用。以学生操作实验为课堂的核心,有助于培养学生的创新意识、实践能力以及团队协作精神,这对于培养高素质创新人才具有重要意义。在实验教学中,教师应根据实验内容、学生特点、教学条件等因素,合理设计实验教学,为学生提供动手实践的机会,同时适时进行必要的演示指导,最终实现实验教学目标。

(5)地理实验仪器

初、高中均为模拟实验占比较高,初中模拟实验数量接近真实实验的两倍。从地理教学的角度来看,中学地理的课程内容是以宏观层面的地理现象、过程和原理为主体,多数地理实验难以在课堂中真实再现,模拟实验相较于真实实验,具有安全性高、低成本、易操作等优点,能够让学生在课堂上快速理解和掌握地理知识,因此其占据了较高的比例。然而,真实的实验能够使学生亲身感知地理环境,对于提高学生在真实环境中分析问题和解决问题的能力仍具有不可替代的价值。因此,教师应在教学中,尤其是在高中阶段,适当提供让学生参与真实地理实验的机会,从而为学生今后的学习和发展奠定更加扎实的基础。

(6)地理实验的层次

初、高中地理实验均侧重于验证性实验,整体难度较低。这反映了在当下一线课堂实验教学体系尚不完善的背景下,《基本目录》致力于在夯实基础和强化能力之间寻求平衡。综合性实验和设计性实验在培养学生科学思维和创新能力方面有着突出优势,综合性实验有助于学生加强对不同主题知识的融会贯通,设计性实验有利于激发学生的创新意识。只有通过科学调整实验项目难度的梯度设置,构建螺旋上升式的实验教学体系,才能切实提升学生的创新能力,达成人才培养目标。

(7)地理实验场所

初中以室内实验为主,高中室内、室外实验则相对均衡。这体现了《基本目录》对学生地理实践力素养水平的整体考量,相较于初中生,高中生处于更高的发展阶段,因而,可以胜任室外实验中面临的更复杂的任务环境和更困难的任务要求。室内实验有着易管理、效率高等特点,室外实验在使学生感受真实的地理事物和地理现象方面有着不可替代的作用。充分考虑现实条件,完善实验教学资源的配套,在保证基本室内实验实施的基础上,尽可能地为学生提供参与室外实验的机会,有利于开阔学生眼界并提升其地理实践力。

三、《基本目录》中地理实验项目的内容特点

《基本目录》以课程标准要求为主线,在内容组织和编排上体现出鲜明的特点。本文从实验选取、实验类型、实验编制、实验难度和实验作用5个方面对《基本目录》的内容特点分析如下。

1.地理实验选取:注重基础性、典型性和育人性

实验选择遵循基础性、典型性和育人性的原则,不仅有利于巩固学生的地理知识和技能,更能激发他们对地理学科的探索兴趣,培养其独立思考和解决问题的能力。从基础性看,《基本目录》以课程标准的内容主题为线索,梳理了地理学科应开展的基础性实验与实验内容,明确了应开、必开的实验活动,确保学生充分经历探索自然、获取科学知识、培养科学思维、解决科学问题和可持续发展问题等实践性学习体验,如“形图识读”“月相观测”和“观察岩石标本”等实验;从典型性看,《基本目录》充分考虑了学科特征和实验类型,基于地理学科规范的科学研究范式与方案实施流程,提炼典型的实验项目,推动学生由单项地理技能或方法的运用向推理论证、综合分析和创新探索等方向发展,推动实验教学活动化与课程化,如“制作中国地形模型”“模拟工厂选址”“模拟洋流的成因”等实验;从育人性看,《基本目录》体现德育特色,将我国先进科学技术文化、国家安全、经济战略、生命安全与健康等重大教育主题融入实验教学中,充分运用调查研究、展示交流、地图绘制、海报制作、应急演练、模拟急救等活动形式,如 “模拟温室效应”“绘制南海诸岛分布简图”“绘制我国某种战略性资源的分布简图”等实验。

2.地理实验类型:丰富多维且针对性强

《基本目录》涵盖的实验类型丰富多样,与对应的课程标准和教学内容要求紧密衔接,有助于学生全面掌握地理知识和技能。具体而言,《基本目录》中的实验类型涵盖了地理学科的多个重要领域,包括自然地理、人文地理和地理工具运用,实验任务包括主要的地理科学研究方法,如观测、模拟、考察等。从室内课堂探究实验到室外综合性实验,从基础性的室外测量到综合性的实地考察,从对地理事物的感性认识到对地理过程的理性把握,从定性描述到定量分析,类型多样的实验设计有助于促进学生地理学习的全面发展。此外,《基本目录》依据课程标准进行地理实验项目编排,其实验目标、操作方法与教科书知识和逻辑有机衔接,直接支持学生对教科书中相关概念、原理进行验证,充分考虑学生的认知水平和实验操作能力,有利于保证地理实验教学活动的针对性和有效性。依托不同类型的活动,使学生体会到解决不同问题可以采用不同的科学研究方法,在动手实践中,逐渐掌握地理实验的一般程序,提高问题解决能力。这些活动是培养学生核心素养的重要途径。

3.地理实验编制:内容连贯一致,聚焦核心概念

《基本目录》特别重视内容的系统性,形成了不同学段之间以及教材活动之间较强的内容连贯性和一致性。同时,聚焦于不同内容主题下的核心概念,遵循实践能力进阶培养的需求,系统甄选、提炼各学段适宜的实践活动,减少学段、学科之间重复、碎片化的实验项目,推动学科、学段之间的实践融合发展,为跨学科学习、项目式学习的开展提供有效的方法与途径。具体表现为:其一,选择贯穿各学段的核心概念,初高中通盘考虑,但各学段要求不同。例如,对于“地球科学部分”,由“读图填图”活动变为“制作地理模型”实验,由“绘制地图”实验变为测量实验,有利于提高学生的地理实践能力和思维水平,促进学生综合素养的提升(表2)。其二,适当调整,丰富与提升教科书实验活动的数量和质量。一方面,《基本目录》中实验任务的数量相对教科书有所增加;另一方面,《基本目录》更加突出了实验任务的实践性、可操作性和量化水平,具体如表2所示。其三,每一主题下规定1~2个重点实验项目,重点实验项目相对于其他实验项目难度和综合性水平较高,且在重点实验项目前通常会编排几个先导性的实验作为基础。例如,初中的“考察植被与环境的关系”“人文环境”、高中的“自然地理实践”主题,以“考察植被与环境的关系”为重点内容,在此之前已有“观察典型地貌”“模拟热力环流”“模拟水循环”“探究海水性质”“观察土壤剖面”“探究土壤质地”等实验作为基础。《基本目录》这样系统性地安排课程内容,可让学生进阶式地学习,熟练掌握知识与技能。

4.地理实验难度:兼顾学生认知水平与内容难度进阶

尽管各学段对地理实验教学目标的要求不同,但总的趋势是:实验内容由单要素到多要素,实验任务由简单到复杂,逐渐提高了对实验行动能力以及地理知识和方法的应用水平的要求。初中以重现实验为主,通常一个实验只涉及一个地理事物或原理,且实验操作过程简单,任务要求描述多使用“制作”和“绘制”,旨在引导学生知道“是什么”,有助于学生夯实地理基础知识,加深对基本地理规律的理解。随着学段的提升,学生的抽象逻辑思维能力已经发展到一定水平,综合分析问题的能力也有所提高,适当增加综合性、探究性实验的比例,如“探究”“考察”“模拟”和“调查”类实验,引导学生探究地理现象背后的成因,分析各个因素之间的关联,旨在引导学生知道“为什么”。在每个学段的最后均安排了一定的设计性和综合性实验,旨在引导学生学会“怎么做”。这符合地理学科“由简单到复杂”的内容组织逻辑和学生“循序渐进”的认知顺序。

5.地理实验作用:聚焦地理思维与能力培养

《基本目录》中的实验项目涉及观测、模拟、考察等多种地理科学研究方法,涵盖地理观察能力、地理想象能力和地理思维能力等多个地理能力发展领域,旨在引导学生通过外部实验操作逐步提升地理学科能力。一方面,《基本目录》以典型的实验现象启迪学生思维,通过概括和推理获得地理概念和原理。例如,制作海底地形模型实验,学生在制作过程中可比较不同区域的海底地形特征,引导学生思考造成这些地形差异的原因,推测相应的地质作用和地理过程。通过这一实验活动,学生可逐步获得以下地理概念和原理:海底地形的主要特征,如大陆架、大陆斜坡、海盆等;海底地形形成的地质过程,如板块运动、火山活动、沉积作用等;海底地形与板块构造理论的关系;水下地形与海洋环境的相互影响。另一方面,《基本目录》中所选的实验项目不局限于教科书实验,引入了一些开放性的实验,这类实验蕴含的要素比较复杂,没有现成答案和实验路线可循,要求学生结合所学的知识和实验方法去探索。例如,“地图的图层叠加”实验,地图的种类不同,呈现的地理要素也有差异,需要探索合适的研究视角和操作方法;“探究海水性质”实验,如何取样、怎样测定、如何设计实验组和对照组等一系列问题,都会影响实验结果;“考察植被与环境的关系”实验,学生需要考虑选择何处作为研究地点、确定哪些观察对象、采用何种观察记录方法等。这些开放性的实验在培养学生综合运用知识解决实际问题能力的同时,也有利于学生批判性思维的培养。

四、实施建议

地理实验教学设计必须做到育人目标明确、教学流程清晰、情境创设适切,才能实现地理实验教学的价值[5]。基于前文分析,笔者提出以下4点实施建议。

1.分析现有条件,规划地理实验教学项目

优先选择利用现有条件能够顺利实施的实验项目。首先,应了解学情,教师通过日常观察和测试,了解学生对地理概念、原理等的掌握程度,评估学生的实验操作技能和抽象思维能力,选择难度合理的实验项目。其次,分析现有的教学条件,包括实验资源条件和实验安全条件两个方面,教师应提前做好实验所需仪器设备、材料等资源的准备,明确实验操作标准和安全规范,以确保实验顺利进行。此外,教科书仍是教师开展实验教学设计的核心参考,教师应优先选择与教科书内容紧密相关、能够帮助学生巩固和应用知识的实验项目。最后,在满足基本要求的基础上,适当增加实验的开放性和创新性,激发学生的探究欲望,鼓励学生自主设计和开展实验,锻炼其动手操作和解决问题的能力。

2.立足方法训练,促进地理思维培养

实验教学过程既要重“术”,也要重“道”。在教学中要将实践课与理论课密切结合起来,不仅要指导学生掌握科学的地理实验研究过程和方法,更要关注地理思维和问题研究思维的培养。例如,实验前引导学生将实验内容与实际地理现象相关联,培养其发现问题、提出假设的能力;实验过程中要求学生“据事说理”,培养学生的地理分析思维,即从具体现象归纳出地理规律的能力;实验结束后鼓励学生将实验结果应用到实际生活中,培养学生运用地理知识解决实际问题的能力。

3.重视情境创设,优化地理实验教学过程

将“实物、实景、实事”带入课堂,创设具体的、可感知的教学情境及活动,引导学生动眼、动耳、动口、动脑、动手的身体感官参与[6]。具体而言,教师可以设计观察记录单,引导学生仔细观察实验现象和过程变化;在实验过程中播放实验相关的音频,营造身临其境的感受;设计启发性提问,引导学生主动回答、发表观点,鼓励学生对实验结果进行陈述和展示;设计开放性实验任务,引导学生主动分析、研究和解决问题;合理设计实验操作步骤,尽可能让更多的学生动手操作仪器设备,为学生提供实地考察的机会,增强学生的实践体验。

4.整合地理实验类目,开发典型地理实验课例

“百闻不如一见,百见不如一练”。在进一步推广地理实验教学的过程中,部分教师可能对于地理实验教学缺乏实践经验和信心。教师应依据课程标准确定实验课程的教学目标和重点,根据教材内容和《基本目录》中的实验类型,对实验项目进行系统梳理和整合,优先开发不同分类视角下的专题典型课例。地理实验课例设计要制定详细的实验课程计划,明确每个环节的教学设计,并注重实验内容与地理知识、实际应用的有机融合。再充分总结地理实验教学的一般经验,合理安排实验项目的难度递进,由浅入深、由简单到复杂,从而搭建一体化的系列地理实验主题课程。

参考文献:

[1] 教育部教育技术与资源发展中心.中小学实验教学基本目录[EB/OL].(2023-11-23)[2024-05-01].https://www.ncet.edu.cn/u/cms/www/202311/241430136xjv.pdf.

[2] 徐宝芳.中学地理教学设计[M].西安:陕西师范大学出版社,2023.

[3] 夏志芳.地理实验与学生智力发展[J].课程·教材·教法,1987(2):47-49.

[4] 陈实.我国中学生现代地理实践素养培养研究[D].武汉:华中师范大学,2014.

[5] 陈作允,沈丹丹,胡忠行.指向三维目标的地理实验教学设计与实施策略——以“探究水土流失的影响因素”为例[J].地理教育,2024(3):66-69.

[6] 王莹.初中地理情境教学设计的案例比较分析及改进建议——基于“黄土高原教学设计”案例[J].地理教育,2023(12):54-57,68.