楊帆　楊杰

［摘 要］地理學科育人價值集中體現(xiàn)在學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上，是學生通過地理學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，主要包括人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認知和地理實踐力四個維度。學生地理實踐力培養(yǎng)的三種主要方式中，地理實驗受時間限制較小，可操作性最強。同時，操作實驗可訓練學生的設計能力、動手能力和合作能力，有利于學生地理實踐力的形成。文章以“太陽直射點回歸運動”實驗為例，探索基于學生操作實驗開發(fā)的地理實踐力培養(yǎng)。

［關鍵詞］操作實驗；地理實踐力；太陽直射點回歸運動

［中圖分類號］? ? G633.55? ? ? ? ? ? ［文獻標識碼］? ? A? ? ? ? ? ［文章編號］? ? 1674-6058（2024）01-0088-03

普通高中地理課程作為一門基礎教育課程，須為立德樹人做出學科貢獻。地理學科育人價值集中體現(xiàn)在學科核心素養(yǎng)的培養(yǎng)上 ，是學生通過地理學習而逐步形成的正確價值觀念、必備品格和關鍵能力，主要包括人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認知和地理實踐力四個維度。

一、地理實踐力的內(nèi)涵

地理實踐力指人們在考察、實驗和調(diào)查等地理實踐活動中所具備的意志品質(zhì)和行動能力。其培養(yǎng)目標是：學生能夠運用所學知識和地理工具，在室內(nèi)、野外和社會的真實環(huán)境下，通過考察、實驗、調(diào)查等方式獲取地理信息，探索和嘗試解決實際問題，具備活動策劃、實施等行動能力［1］。歸根結(jié)底，地理實踐力是一種行動意識和能力，是一種應對復雜世界的獨立生存本領，是學生在實踐活動中表現(xiàn)出來的科學精神、意志品質(zhì)。現(xiàn)在比較流行的地理實踐力的培養(yǎng)主要依托于以地理研學為代表的戶外考察方式，它可以讓學生通過戶外考察觀察地貌的形態(tài)、認識植被的生長、感知土壤的性狀等。地理研學可以給學生以直觀的感受，讓學生很好地將課本知識與實際聯(lián)系起來。但地理研學需要耗費的時間比較長，涉及安全問題，且組織難度較大，在實際教學過程中開展的頻次較低。調(diào)查主要借助走訪、問卷等形式讓學生深入到社會各個角落，接觸不同的人群，這種方式可以提高學生與他人交流的能力，但同樣需要學生脫離課堂、走入社會，往往只能在周末或假期等空余時間開展，不便與日常學習同步進行。而能夠在課堂上開展的地理實驗對時空的要求較小，操作性更強。

二、地理實驗的功能

地理實驗是指通過觀察、觀測、演示、制作、繪制、調(diào)查等地理活動方式，認識、探究地理事物、現(xiàn)象和過程等的地理實踐教學活動［2］。這樣的地理實驗可以根據(jù)教學的目的，通過合理的實驗設計在課堂中開展。它可以是對一些地理現(xiàn)象的觀察，比如太陽方位、太陽高度角的變化，也可以是地圖、表格的繪制。地理實驗教學是培養(yǎng)地理實踐力的重要途徑。地理實踐力中的實驗，特指某種自然現(xiàn)象的模擬實驗，可以在校園建立的地理實驗室進行仿真模擬實驗，也可以在居住區(qū)附近或校外實習基地進行模擬實驗。這種實驗可以利用課堂或者選修課等時間來開展，具有空間的自主性和時間的靈活性。相較于傳統(tǒng)課堂教學，實驗教學耗費的教學時間較多，實驗設計的難度較高，對教師和學生能力的要求也較高。

三、學生操作實驗與地理實踐力培養(yǎng)

地理實驗按操作者分，可分為教師演示類實驗和學生操作類實驗；按實驗地點的不同，可分為課內(nèi)地理實驗和課外地理實驗；按照使用的儀器和材料的不同，可分為真實實驗和模擬實驗……針對不同的教學目標，可以選擇的實驗方式也不同。教師演示實驗經(jīng)過教師的精心設計，比學生操作實驗的課堂效率更高，但學生的參與程度較差。學生操作實驗是由學生在確立實驗目標后，自主設計并撰寫實驗步驟、分工合作開展的實驗。試驗結(jié)束后，學生要對實驗進行評價，如果實驗失敗，學生可以對實驗步驟進行校正。整個實驗過程學生積極參與并自主設計，這更能培養(yǎng)學生的地理實踐力。

本文以人教版高中地理選擇性必修一第一章第一節(jié)中“太陽直射點回歸運動”實驗為例，進行學生操作演示實驗開發(fā)，將教材的靜態(tài)圖片轉(zhuǎn)換為動態(tài)演示，進而提高學生的設計能力、觀察能力和動手能力。

（一）實驗的產(chǎn)生

地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)是同時進行的，由此形成黃赤交角，黃赤交角引發(fā)了很多地理現(xiàn)象。在本章第一節(jié)中，學生主要掌握太陽直射點回歸運動。教材第5頁僅展示了二分二至日地球的位置，靜態(tài)展現(xiàn)不同日期的太陽直射點。而太陽直射點回歸運動是本節(jié)課的重點和難點。教材第6頁設置活動，要求學生繪制太陽直射點回歸運動示意圖。根據(jù)靜態(tài)的四個節(jié)氣的位置圖，要繪制動態(tài)的運動示意圖，學生要進行靜動之間的轉(zhuǎn)換，這對學生的空間想象能力、抽象思維能力要求較高。教師可設計學生動手操作實驗，將抽象的知識轉(zhuǎn)化為觀察實驗，鍛煉學生的動手能力、觀察能力和小組合作能力。

相較于動畫播放、教師演示，學生動手操作實驗更直觀，學生的參與感更強。而對于直接用三球儀演示，用地球儀自主設計演示更能幫助學生深刻理解回歸運動。

（二）操作實驗的設計實施

1.確定實驗主題

操作實驗要有確定的主題，指向特定的探究問題。本次實驗探究的是“太陽直射點回歸運動”。實驗需要學生準確模擬地球的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)，表達太陽直射點的移動狀態(tài)，通過觀察得出太陽直射點的移動規(guī)律，并用圖的形式準確繪制出來。

實驗主題：太陽直射點回歸運動

實驗目標：（1）能夠正確模擬地球運動、太陽直射點的回歸運動；（2）能夠描述太陽直射點的移動規(guī)律；（3）繪制太陽直射點的回歸運動示意圖。

2.列出實驗器材

探究太陽直射點回歸運動，需要以地球儀模擬地球，以籃球或者別的物品模擬太陽，以便于觀察。此外，還需要以高亮度、聚光好的手電筒或者長桿模擬太陽平行光線。

實驗器材：地球儀、籃球、手電筒（或長桿）、一定數(shù)量的書籍。

3.編寫實驗步驟

實驗步驟是達成實驗目標的路徑，需要準確闡釋實驗的流程，即實驗先做什么、后做什么、怎么做，步驟越詳細，實驗操作成功的可能性就越大。實驗步驟可以由教師撰寫，也可以由教師提供一個主題，學生自主編寫。學生在編寫過程中發(fā)現(xiàn)問題、校正問題，最終取得理想的實驗效果。這樣學生能夠更深刻地理解實驗操作的基本方法。對于一些定量分析實驗，需要填寫實驗數(shù)據(jù)記錄表，而模擬觀察性實驗，注重還原真實情境，培養(yǎng)學生的觀察能力。

“太陽直射點回歸運動”屬于模擬觀察性實驗，實驗需要盡量還原真實場景，抓住主要因素，借助器材將抽象的內(nèi)容具象化，這樣有利于學生自主觀察和得出實驗結(jié)論。通過手電筒或長桿模擬太陽平行光線，便于學生觀察太陽直射點的位置。學生在開始設計實驗步驟時，雖然知道地球在自西向東自轉(zhuǎn)的同時圍繞模擬太陽（籃球）自西向東公轉(zhuǎn)，但公轉(zhuǎn)的軌道平面難以準確確定，這導致模擬實驗不具備科學性，觀察結(jié)果出現(xiàn)誤差。在這種情況下，確定公轉(zhuǎn)軌道平面，即太陽光線（手電筒）高度成為突破實驗操作步驟設計難點的一個關鍵。

學生通過觀察教材第5頁圖1.5黃赤交角與二分二至日地球的位置（北半球）發(fā)現(xiàn)，夏至日太陽直射北緯23°26'，此時將地球儀正確置于籃球左側(cè)（如圖1所示），用手電筒水平照射至北緯23°26'，確定黃道平面位置。為保證黃道平面的位置穩(wěn)定，可用書籍在手電筒下方架設適當高度的底座，保證手電筒轉(zhuǎn)動過程中的位置相對固定。為驗證底座高度的準確性，如圖2所示，交換地球儀、書籍和手電筒的位置，確保手電筒水平照射南緯23°26'。

實驗步驟：每四人一個小組，一位同學負責擺放籃球和手電筒，一位同學負責移動地球儀，一位同學負責記錄，一位同學負責指揮。

（1）如圖1、圖2所示，確定手電筒（或長桿）高度和位置。

（2）模擬地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)，同時移動書籍和手電筒的位置。

（3）依次將地球儀擺放在四個節(jié)氣位置，分別用手電筒照射，觀察太陽直射點的位置，繪制太陽光照圖，記錄相關數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)填到表1中。

（4）將模擬的地球儀從一個節(jié)氣位置運動到下一個節(jié)氣，手電筒隨之轉(zhuǎn)動，觀察從一個節(jié)氣到下一個節(jié)氣，太陽直射點的移動方向和軌跡，記錄相關數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)填到表2中。

4.分析實驗數(shù)據(jù)

實驗結(jié)束后應及時處理記錄的數(shù)據(jù)，并將其制成表格或者繪成示意圖。同時，教師可以引導學生深入思考這些現(xiàn)象背后的原理，思考造成這種現(xiàn)象的影響因素有哪些，甚至可以相應地改變一些參數(shù)，讓學生將得出的新數(shù)據(jù)與原有的數(shù)據(jù)進行對比，加深學生對知識的理解。

實驗分析：（1）太陽直射點能夠到達的最北端和最南端的緯度分別是什么？（2）這和黃赤交角的大小有什么關系？（3）如果黃赤交角變?yōu)榱?，太陽直射點的位置會如何移動？如果變?yōu)?0度呢？

5.整理實驗結(jié)論，形成實驗報告

操作實驗是為了驗證地理規(guī)律，模擬地理現(xiàn)象，培養(yǎng)學生的動手操作能力、觀察能力。自主設計的過程可以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維，促使學生自主合作探究。最后，學生通過觀察與分析得出一定的實驗結(jié)論，形成實驗報告。

實驗報告中應體現(xiàn)學生的自我評價和教師評價。教師評價可以從學生的實驗設計實施能力、小組合作能力、實驗分析能力等方面進行。在演示過程中，評價重點在實驗過程的實施。教師可以從三方面評價學生，具體評分量表見表3。一是做——正確確定手電筒的高度，演示地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)、太陽直射點的回歸運動；二是說——用語言描述太陽直射點回歸運動，看學生能否正確表述太陽直射點的空間變化，有無知識性錯誤；三是小組內(nèi)部合作情況，是否每個人各司其職，積極參與。教師要在學生實驗過程中及時觀察各小組的實際表現(xiàn)，根據(jù)量表做出判斷和評價。評價結(jié)果要在學生填寫實驗報告前反饋給各小組，以便小組在反思自我評價時能有參照。學生自我評價主要是思考實驗有待改進之處。

綜上所述，學生通過自主設計操作實驗，能達到自主建構(gòu)知識體系的目的。操作實驗的設計過程包括確定主題、準備器材、編寫步驟、分析數(shù)據(jù)、整理結(jié)果等環(huán)節(jié)。我們應注重操作實驗設計，從教師的實驗演示轉(zhuǎn)化為學生的動手操作參與。在這個過程中，學生可能會遇到設計的瓶頸，需要在教師的幫助下進行突破。這個過程既鍛煉了學生的實踐意志品質(zhì)，提高了學生的小組合作能力，又能培養(yǎng)學生的地理實踐力。

［? ?參? ?考? ?文? ?獻? ?］

［1］? 中華人民共和國教育部.普通高中地理課程標準2017年版2020年修訂［M］.北京：人民教育出版社，2020.

［2］? 徐寶芳，張衛(wèi)青.中學地理實驗教學研究［M］.西安：陜西師范大學出版社，2023.

（責任編輯 陳 明）