高中地理實驗教學中設(shè)計思維的應(yīng)用

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摘要：地理實驗教學的目的是改變高中地理教學現(xiàn)有的過于理論化的形式，通過實際、直觀、形象化的地理實驗，培養(yǎng)學生觀察、實踐、思考、創(chuàng)新、設(shè)計的能力，使抽象的地理規(guī)律與原理具體化，由此提升學生的地理實踐能力與綜合思維。

關(guān)鍵詞：設(shè)計思維；高中地理；實驗教學

引言

地理學是研究自然和人文現(xiàn)象，以及它們之間相互關(guān)系的學科。地理實驗是地理教學的重要組成部分，有很強的操作性與直觀性。地理實驗教學能極大程度地激發(fā)學生的科學興趣、培養(yǎng)嚴謹?shù)膶W科作風，切合素質(zhì)教育要求。基于此，本文將對地理實驗教學的實施進行探析。

一、地理實驗教學的現(xiàn)狀

近幾十年，美、英、日等發(fā)達國家注重實驗教學在地理課堂中的實踐運用，出臺了專門針對實驗教學的政策，出版了較為權(quán)威的專用實驗教材，借此保證實驗教學的有效實施。在我國，因?qū)嶒灲虒W起步較晚，尚未形成完整的配套實驗教材，多數(shù)學校缺少開展地理實驗的器具與環(huán)境，部分教師的實操能力有限，造成目前地理教學不能切實開展各種實驗活動。僅有的少數(shù)地理實驗活動，不僅內(nèi)容淺化、活動單一、目標含糊，而且基本上是教師主宰著整個實驗過程，學生被動完成教師指定的觀察任務(wù)，缺少思考與創(chuàng)造。

二、設(shè)計思維下的地理實驗教學思路

1987年，彼得•羅伊在DesignThinking一書中描述了建筑師和城市規(guī)劃者在做設(shè)計時用到的設(shè)計方法論，“設(shè)計思維”概念由此確定。設(shè)計思維是一種新的理念，旨在培養(yǎng)學生像設(shè)計師一樣解決現(xiàn)實生活中的復(fù)雜問題，契合了我國創(chuàng)新人才培養(yǎng)的需求[1]。根據(jù)《普通高中地理學科課程標準（2017年版）》倡導的“教學過程重實踐”基本理念,筆者結(jié)合以往的教學經(jīng)驗，以“模擬洋流運動”為例，嘗試在高中地理教學實驗中改進EDIPT設(shè)計思維過程,從確定主題、明確認知、實驗設(shè)計、實踐操作、總結(jié)評價五個環(huán)節(jié)研究地理實驗教學。

三、設(shè)計思維下地理實驗教學的應(yīng)用探討

（一）確定主題此環(huán)節(jié)一般由教師把控，教師需要認真研讀課程標準與教材，選定實驗方向，明確實驗原理,確定教學目標與素養(yǎng)要求。例如，“大規(guī)模的海水運動”這一節(jié)的教學目標是：運用地圖，歸納世界洋流分布規(guī)律，說明洋流對地理環(huán)境的影響。因此明確實驗方向——通過人為手段模擬洋流運動，據(jù)此分析其形成原因，實驗的原理應(yīng)盡可能與事實相吻合。實驗主題的確定可由學生自主選擇，擺脫傳統(tǒng)地理實驗，即采用“教師出示主題—步驟指導—學生操作—結(jié)論反饋”的流程，能更大程度地激發(fā)學生自主學習的主動性與科學興趣。

（二）明確認知地理實驗活動主要關(guān)注學生學習過程中的難點，通過實驗解決學生的認知問題，加深學生對所學知識的印象。所以，了解學生已有認知，分析學生學習特征，是開展地理實驗前的必要舉措[2]。這個過程的落實便于教師對整個實驗課堂進行掌控，以保證地理實驗的有效進行。例如，“大規(guī)模的海水運動”一課中，洋流形成的主要動力、與風向的關(guān)系以及上升補償流形成原因都是學習難點，所以整個實驗圍繞“洋流成因”設(shè)計知識鏈：洋流的主要動力→盛行風帶→風向與洋流運動方向的關(guān)系→陸地輪廓的影響→拓展延伸（上升補償流的形成）。其中，盛行風帶與地轉(zhuǎn)偏向力是學生所熟悉的知識，可在實驗前加深鞏固，強化印象，讓學生明確認知，做好實驗前的知識儲備。

（三）實驗設(shè)計實驗教學中，教師應(yīng)當注重以下以學生為主體的設(shè)計環(huán)節(jié)。（1）列出問題涉及的變量，厘清變量關(guān)系（有數(shù)據(jù)要求的地理實驗如河流的含沙量、流量等），如果問題難度值偏大，那這個變量關(guān)系就必須由教師提供。（2）引導學生做出合理假設(shè)。但要注意，這些假設(shè)通常是實驗所依據(jù)的科學原理或者是其反例，單純的觀測類實驗并不需要假設(shè)。（3）生生或師生互動交流，建議六人為一組交流闡述假設(shè)理由，可以求同存異。（4）學生撰寫實驗操作步驟，教師輔助。如果實驗難度稍大，可以先由教師提供一些熟知的實驗方法或教學視頻，學生在此基礎(chǔ)上進行器具或方法的改動創(chuàng)新，列出實驗步驟。模擬洋流運動實驗中，筆者先給出碎紙模擬表層洋流運動實驗（如圖1上），這只能體現(xiàn)赤道附近盛行風對洋流形成的影響與實際的風帶有區(qū)別，提示學生可以進一步完善風帶（如圖1下）。在撰寫過程中，學生對器具的使用、環(huán)流的形成個數(shù)都進行了改進，使實驗與課本中的洋流模式圖、現(xiàn)實世界的表層洋流運動更為接近。最后，學生通過小組合作撰寫出實驗操作步驟。（1）準備實驗器材：橢圓形水槽、碎紙片（或魚食等易漂浮于水面的小物品）、吸管。（2）明確實驗?zāi)康模毫私馐澜绫韺友罅鬟\動的原因。（3）實施實驗步驟：①橢圓形水槽底部標注赤道、兩極，水槽注滿水，撒上碎紙屑（魚食等易浮物品）；②通過吸管向代表赤道和北半球中緯度的水面吹風（類似于低緯信風和中緯西風）；③在表格中記錄現(xiàn)象，并分析其原因。

（四）實踐操作依據(jù)實驗步驟流程操作，教師可以根據(jù)學生現(xiàn)有能力和實驗安全要求，選擇合適的儀器，指導學生小組操作，觀察產(chǎn)生現(xiàn)象，記錄實驗數(shù)據(jù)、分析實驗結(jié)果、思考產(chǎn)生的原因，整理最終結(jié)論。一般情況下，中學地理驗證性實驗的結(jié)論與實驗的假設(shè)是相吻合的。但要注意，因為一些地理現(xiàn)象是自然界大范圍的，所以在進行實驗室小范圍模擬時會出現(xiàn)偏差，如地轉(zhuǎn)偏向力在洋流形成過程中的作用就無法在小尺度的水槽中體現(xiàn)。學生在記錄實驗結(jié)論時往往容易忽略，因此，教師要起指引作用，引導學生發(fā)現(xiàn)問題，比較實驗與實際的區(qū)別。

（五）總結(jié)評價總結(jié)評價是地理實驗教學實施的重要環(huán)節(jié)，可以反映師生的教與學狀況，使教師更好地了解學生的學習程度[3]。在模擬洋流運動的實驗中，筆者初擬了簡潔的實驗過程性評價單，以百分制從實驗學習目標、實驗問題假設(shè)、對假設(shè)進行論證、注意事項、撰寫實驗步驟、規(guī)范操作實驗、分析處理數(shù)據(jù)或現(xiàn)象、總結(jié)正確結(jié)論、理論知識掌握、參與小組合作這十個方面進行評價，對整個學習過程起到導向、管理、診斷、激勵的作用。

結(jié)語

綜上所述，設(shè)計思維下的五個教學環(huán)節(jié)重新構(gòu)建了地理實驗教學中教與學模式的靈活框架形式，與地理學科其他教學方式相輔相成，對培養(yǎng)學生的學科技能起到了重要作用。五個環(huán)節(jié)要以教師本身的學科素養(yǎng)為基石，所以筆者將繼續(xù)學習、深入探究，以期提出更適合目前地理教學的實驗教學方法。

[參考文獻]

[1]劉蘇梅,曹恒來,丁婧.“設(shè)計思維”理念下的信息技術(shù)教學——以“網(wǎng)站LOGO的設(shè)計”為例[J].江蘇教育,2018(91):52-55.

[2]盧俊莉,劉玉振.專業(yè)實驗教學質(zhì)量評估體系初探[J].實驗室研究與探索,2008(27):28-29.

[3]鄭建新.基于初中地理重難點突破的實驗創(chuàng)新研究[J].地理教學,2020(06):39-41.

作者：曾舒影 單位：福建省福安市第一中學