基于地理实践力的高中地理模拟实验构建

本文系南通市教育科学“十四五”规划2021年度课题（立项编号：QN2021018）研究成果

摘要：在核心素养引领的地理教育变革中，地理模拟实验教学已成为提升学生地理实践力的重要途径，也是对地理课程教学模式的有益探索，有助于推动地理教学从单纯的知识传授向培养学生实际技能的转变。通过参与模拟实验，学生能够锻炼科学实验与探究的能力与意志，切实提升地理实践力，为解决现实中的地理问题奠定基础。地理模拟实验能够帮助学生将抽象的地理理论与实际地理环境相结合，通过亲自动手操作、观察与测量，可以加深对地理知识的理解与掌握，还能显著提高实践操作能力，对于培养学生的综合地理素养具有重要意义。

关键词：高中地理；模拟实验；实践力；培养研究

引言

地理实践力在高中生地理素养体系中占据关键地位，直接影响学生对地理知识的掌握与运用能力，高中地理教学中，如何有效培养学生的地理实践力成为亟待解决的重要问题。地理模拟实验教学为这一难题提供了可行的解决方案，作为连接地理理论知识与现实地理场景的桥梁，使学生能够模拟自然现象与地理过程，将抽象的地理原理具象化，直观地观察和体验地理现象。这一过程中，学生通过亲自动手操作、观察和测量，地理实践能力得以逐步提升，深入研究基于地理实践力培养的高中地理模拟实验构建，对于优化地理教学、提升学生地理素养具有重要的现实意义。

一、基于地理实践力的高中地理模拟实验构建的意义

（一）塑造科学地理学习观

高中地理教育范畴，培育学生地理实践力，对促成科学地理学习观的形成有着不可忽视的作用。当下，知行合一的理念深入人心，高中时期是学生成长蜕变的关键节点，地理学习倘若仅局限于书本知识的机械灌输，显然难以满足时代需求。通过地理实践力培养，学生得以把课堂上学到的地理理论知识与实际操作有机结合，让理论指导实践，实践反过来验证并丰富理论，构建起二者相互促进的良性循环，助力学生挣脱死记硬背的桎梏，树立起符合新时代要求的科学地理学习观，这也是对高中生地理学习素养的基本期许。高中地理课堂教学中，着重培养学生实践力，可有效激发学生主动投身地理实践活动的热情。学生亲身参与地理实践，在探索、发现并解决地理问题的过程中，获取的地理知识更为真实、丰富，同时还能逐步养成严谨、科学的学习习惯，为日后的学习以及研究筑牢根基。

（二）提升地理知识与综合素养

地理实践力培养对提升学生地理知识水平和综合素养成效显著，实践是知识积累和能力进阶的重要路径，在地理学科实践进程中，学生依照发现问题、提出问题、探究问题、解决问题的流程，实现知识的深化拓展，全方位提升自身综合能力。将地理模拟实验引入课堂教学，秉持情境体验、探索求知、创新创造的核心理念，教师在强化学生实践操作的基础上，能切实提升学生的观察能力、动手实践能力、创造性思维能力以及团队协作能力，有助于学生扎实掌握地理学科知识，更能涵养他们的兴趣爱好，培育创新精神、科学素养以及坚韧的意志品质，为学生的全面发展提供坚实支撑[1]。

二、高中地理模拟实验教学存在的问题

（一）实验资源短缺

高中地理模拟实验教学推进时，实验资源匮乏是个亟待解决的突出问题。受制于资金与场地因素，众多学校难以配备足量的实验设备和材料，致使模拟实验教学无法深入、全面开展。有限的实验资源，不仅限制了实验项目的丰富程度，还使学生参与实验的积极性受挫，实验教学难以达成预期目标。

（二）教学方法单一

部分教师在实验教学时，仍沿用传统 “教师演示，学生观看” 模式，这种模式下，学生缺少自主操作与思考的机会，难以充分调动学生的主观能动性。长此以往，既不利于学生实践能力的提升，也不利于创新思维的培养，与现代教育理念背道而驰。

（三）内容脱离实际

部分实验内容未能紧密贴合学生日常生活实际，致使学生在理解和接纳实验内容时困难重重，这种脱节现象，削减了学生对实验的兴趣，降低了实验教学的实用性与有效性，使学生难以将实验所学知识迁移运用到现实生活中[2]。

三、基于地理实践力的高中地理模拟实验构建路径

在高中地理教学体系里，培育学生的地理实践力是关键目标，借助模拟实验，能让学生从理论认知迈向实际操作，深化对地理原理的领悟，全方位提升实践能力。下面以高中地理湘教版必修第一册第四章《地球上的水》中的水循环一节为例加以分析：

（一）简易水循环模型制作

水循环作为地球物质循环的核心构成，由蒸发、水汽输送、降水、下渗等多个环节有序衔接而成，在太阳能的驱动与重力的作用下，水在地球表面与大气层之间往复循环，这一过程维系着地球生态系统的稳定，对水资源的合理分布意义重大。透彻理解水循环，有助于学生把握地球水资源的动态变化规律，这是学习地理学科的重要基础。

学生需要着手准备透明塑料盒、海绵、小水杯、适量清水、保鲜膜、橡皮筋以及记号笔，将海绵均匀铺在透明塑料盒底部，模拟陆地环境中具有下渗功能的介质，把小水杯稳稳放置在海绵之上，随后注入适量清水，以此模拟自然水体。接着，用保鲜膜将塑料盒严密封盖，并用橡皮筋扎紧边缘，营造出一个相对封闭的实验空间。使用记号笔在保鲜膜上清晰标记出初始水位。完成装置搭建后，将其放置在阳光能够充分照射的地方，以此模拟自然光照条件，随着时间的推进，阳光照射使小水杯中的水逐渐升温，进而发生蒸发，水汽升腾至保鲜膜处，遇冷后凝结成水珠，生动模拟了水汽输送与降水环节。与此同时，部分水分会缓缓渗入海绵，这一现象直观体现了下渗环节，而小水杯中的水位也会随之下降。

通过这一简易却精巧的实验，学生能够以直观视角，清晰观察到水循环各个环节在微观尺度下的具体表现。从水的蒸发起始，历经水汽输送，直至降水与下渗，完整呈现了水循环的动态演变过程，不仅加深了学生对水循环概念的深度理解，还促使学生清晰认识到各环节之间相互依存、相互影响的紧密联系，为后续探究更为复杂的水循环系统筑牢根基[3]。

（二）模拟海陆间水循环

海陆间水循环是全球水循环体系的关键组成部分，在海洋与陆地之间搭建起物质与能量交换的桥梁，海洋水在太阳辐射作用下蒸发，转化为水汽，借助大气环流的动力，水汽被输送至陆地。在陆地，遇冷的水汽凝结形成降水，部分降水经地表径流与地下径流的形式，最终回归海洋，完成一个完整的循环周期，这一循环过程深刻影响着全球气候格局以及水资源的宏观分布态势。

需要准备好大玻璃缸、热水、冷水、蓝色墨水、塑料薄膜、小风扇以及两块大小各异的海绵，在大玻璃缸的一端放置装有热水的容器，用以模拟广袤的海洋；另一端放置装有冷水的容器，代表陆地环境。向热水中滴入蓝色墨水，以此象征海水。用塑料薄膜覆盖玻璃缸，模拟地球的大气层。在 “海洋” 上方安装小风扇，启动后模拟大气环流。在 “陆地” 一侧放置小块海绵，“海洋” 一侧放置大块海绵，开启风扇，模拟大气的持续运动。此时，蓝色墨水所代表的水汽，在气流的带动下朝着 “陆地” 方向移动，遇冷后在塑料薄膜上凝结成水滴，滴落在小块海绵上，精准模拟了降水过程，大块海绵则吸收 “海洋” 蒸发的水分，充分体现了海洋的水分储存与蒸发功能。

该实验以生动形象的方式，全方位展现了海陆间水循环的宏观运行过程，学生通过细致观察，能够清晰理解海洋水蒸发、水汽长距离输送、陆地降水以及径流返回海洋等关键环节之间的协同作用。直观的实验体验，有力帮助学生将抽象晦涩的海陆间水循环理论知识，与实际的地理过程紧密结合，促使学生深入认识到水循环在维持地球生态系统平衡中所发挥的核心作用，显著提升学生对地理知识的综合理解与运用能力[4]。

（三）植被对水循环影响模拟

水循环体系中，植被扮演着至关重要的角色，植被通过自身的枝叶截留降水，有效削弱雨滴对地面的直接冲击力，为增加下渗创造有利条件，进而减少地表径流。植被的蒸腾作用会向大气中释放水汽，显著影响大气中的水汽含量，最终对降水过程产生影响。深入研究植被对水循环的影响机制，有助于学生理解生态系统与水循环之间复杂而微妙的相互关系，明确生态保护在水资源科学调节方面的重要价值。

教师可让学生准备两个规格相同的花盆、适量土壤、草籽、喷壶、两个透明塑料罩以及两个小杯子，在其中一个花盆中均匀播撒草籽，待草籽发芽生长一段时间后，形成一定规模的植被覆盖。将两个花盆分别平稳放置在小杯子上，然后用透明塑料罩严密罩住，模拟相对封闭的微生态环境。使用喷壶向两个花盆均匀喷水，模拟自然降水过程。经过一段时间的观察，可以发现，有植被覆盖的花盆下方小杯子收集到的水量较少，并且塑料罩上凝结的水珠也相对较少；无植被覆盖的花盆则呈现出相反的情况，这是因为植被截留了部分降水，促使更多水分下渗，有效减少了地表径流以及蒸发到空气中的水汽量。

学生通过对比有植被和无植被花盆的实验结果，能够直观且深刻地认识到植被在水循环中所发挥的调节作用，不仅加深了学生对植被与水循环关系的理解深度，还能引导他们树立起生态保护意识，尤其是认识到植被保护对于维持水资源合理利用、维护生态平衡的关键意义，培养学生关注生态环境的社会责任感[5]。

（四）模拟城市与乡村水循环差异

在城市化快速推进的进程中，大规模的地面硬化极大改变了城市下垫面的固有性质，使得城市地区的水循环模式与乡村地区产生了显著差异。城市地面硬化导致雨水下渗通道受阻，下渗量大幅减少，而地表径流则相应增加，极易引发城市内涝等一系列城市病。深入了解这种差异，有助于学生全面认识人类活动对自然环境的深刻影响，思考如何通过科学合理的城市规划，有效缓解城市发展与水资源管理之间日益凸显的矛盾。

实验开始之前，需要准备两个浅盘、细沙、小石子、海绵、两个小喷壶以及两个透明塑料盒，在其中一个浅盘中，均匀铺上细沙和小石子，模拟城市地面，其透水性较差，另一个浅盘中铺上细沙和海绵，模拟乡村地面，海绵具有良好的吸水性。使用小喷壶向两个浅盘均匀喷水，模拟自然降水过程，将两个透明塑料盒分别放置在浅盘下方，用于收集径流。经过观察发现，模拟城市地面的浅盘径流迅速且流量较大，收集到的水量较多；模拟乡村地面的浅盘径流则较为缓慢，流量较小，收集到的水量较少，清晰直观地展示了城市地面硬化对水循环的影响，即显著减少下渗，大幅增加地表径流。

通过这个实验，学生直观目睹了城市与乡村水循环的显著差异，深刻理解人类活动（如城市化建设）对自然水循环的强烈改变，这将促使学生积极思考，在城市持续发展的进程中，如何通过科学合理的规划以及有效的工程措施，例如大力推进海绵城市建设等，改善城市水循环状况，有效减少城市雨洪问题的发生，培养学生运用地理知识解决实际城市发展问题的能力[6]。

（五）模拟不同坡度下水循环

地形坡度作为影响水循环的关键因素之一，对地表径流的速度以及下渗量有着直接且重要的影响，坡度越大，地表径流在重力作用下的流速越快，水流在地表的停留时间缩短，导致下渗量相对减少，而径流量则相应增大。深入研究地形坡度对水循环的影响规律，有助于学生理解不同地形区域水资源分布的独特特点，以及水土流失等相关地理问题的形成机制。

实验过程中，需要准备三块尺寸相同的长方形木板、适量土壤、三个小喷壶、三个塑料水槽、直尺以及量角器，运用直尺和量角器，将三块木板分别精确设置为不同坡度，如 5°、10°、15°，并加以固定。在每块木板上均匀铺上相同厚度的土壤，使用小喷壶在每块木板的土壤表面均匀喷水，模拟自然降水过程。在木板下方对应放置塑料水槽，用于收集径流，仔细测量并详细记录每个水槽中收集到的水量以及径流开始产生的时间，实验结果清晰显示，坡度越大，径流产生所需的时间越短，收集到的径流量也越大。

实验通过对比不同坡度条件下的水循环状况，使学生清晰洞察地形坡度对水循环中地表径流和下渗环节的具体影响，学生能够直观理解坡度与径流速度、下渗量之间的内在联系，对于理解山区和平原地区水资源分布差异以及水土流失问题的成因具有重要意义，有助于学生构建地理要素相互关联的思维模式，提升对地理环境整体性的深刻认识，为解决实际地理问题提供有力的思维支撑[7]。

结束语

综上所述，在高中地理教育范畴，借助地理模拟实验培育学生的地理实践力，具备极为重要的现实价值，地理模拟实验宛如一座桥梁，紧密连接地理理论与实践，能把抽象晦涩的地理知识巧妙转化为直观的实践活动。通过大力推进地理模拟实验教学改革，精心优化课程架构，增加实验的趣味性与实用价值，能够充分激发学生的参与热情。同时，创新教学手段，像采用小组合作探究式实验，激励学生自主规划实验流程、深入剖析实验结果，以此推动学生深度思考。在此过程中，学生亲身体验地理现象与过程，其观察能力、动手操作能力以及分析问题的能力得以有效提升，为日后攻克复杂的现实地理难题奠定坚实基础，全方位提升地理素养。

参考文献：

[1]胡文静，綦昕瑶，邱彬.劳动教育视角下的高中地理翻转课堂教学设计——以“全球气候变化”为例[J].地理教育，2022，（S1）：133-135.

[2]勾书琪，徐宝芳，崔静云，等.高中地理模拟实验方案设计与实施研究——以城市内涝影响因素模拟实验为例[J].内蒙古师范大学学报（教育科学版），2020，33（06）：126-130.

[3]汤颖静，陈杰.基于“模拟实验”落实高中生地理实践力素养的培养与评价——以人教版高中《地理》必修1为例[J].地理教学，2020，（08）：31-34.

[4]鲁双双.基于地理实验的高中生地理实践力培养研究[J].新教育，2022（17）：84-85.

[5]李丽娜.基于地理实践力培养的高中地理实验教学[J].教育观察，2022（8）：44-48.

[6]王玉萍.面向地理实践力培养的高中地理模拟实验教学研究[D].湖北大学，2024.

[7]江依航.基于地理实践力培养的高中地理模拟实验教学设计研究[D].广州大学，2023.