核心素養(yǎng)下初中地理模擬實驗教學的設計與思考 論文

021年合肥市中小學教育教學論文評選

核心素養(yǎng)下初中地理模擬實驗教學的設計與思考－以探究澳大利亞自流井成因為例

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摘要：地理核心素養(yǎng)由人地協(xié)調觀、綜合思維、區(qū)域認知和地理實踐力組成。地理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，有助于學生具有解決真實情境問題的品格與能力。本實驗則以培養(yǎng)初中學生地理核心素

養(yǎng)為重要目的，圍繞“澳大利亞自流井成因”設計實驗教學案例，開展模擬實驗，初步探究中學地理實踐力培養(yǎng)的具體策略。

關鍵詞：初中地理

,

模擬實驗

,

地理實踐力

,

澳大利亞引言：地理模擬實驗是指運用相關設備、軟件和材料，按照一定的程序或方法，通過相關地

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理活動用于檢查地理結論或探索地理現(xiàn)象，進而獲得地理事象本質特征的學習方式。模擬實驗作為培養(yǎng)學生地理核心素養(yǎng)的有效手段之一，易使平面枯燥的書本知識轉化為立體直觀的認知過程及

探究過程，可將宏觀的、長期發(fā)展的地理事物微觀的、短期的呈現(xiàn)在學生面前，具有可操作性強、直觀性明顯、輔助效果好等特點。學生能夠初步的觀察、模擬實驗，有探究問題的興趣和克服困難

的勇氣，有效地培養(yǎng)學生的地理實踐力。目前，模擬實驗在高中地理教學中使用頻繁，且教學效果比較好，但在初中階段卻少有開展，引導學生開展適當?shù)哪M實驗教學是有必要的。本次實驗圍繞“澳

大利亞自流井成因”設計實驗教學案例，開展模擬實驗，探討了模擬實驗在初中地理課堂教學中的運用，并對實驗的改進與優(yōu)化進行了反思，希冀為初中地理教師進行實驗教學提供思路與參考。

一、課標解讀及教學分析（一）課標解讀

本課對應課標要求為“運用地圖和其他資料，結合澳大利亞自然條件的特點，簡要[3]

分析澳大利亞因地制宜發(fā)展經(jīng)濟的實例”。澳大利亞因其獨特的自然地理條件形成了大自流盆地，探究自流井成因，有助于為學生認識澳大利亞因地制宜利用地下水發(fā)展畜

牧業(yè)打下基礎，促進課標的有效落地。（二）教學分析

１.學情分析

本課是七年級下冊第八章第四節(jié)，經(jīng)過前期學習，學生具備一定地理素養(yǎng)。具體表12021年合肥市中小學教育教學論文評選

現(xiàn)如下：學生對地區(qū)存在差異性有所感知（區(qū)域認知）；學生能夠淺顯地認識自然地理要素對地理環(huán)境的作用（綜合思維）；學生能夠利用課堂上學習的地理知識解決生活中

發(fā)生的一些地理問題（地理實踐力）；學生初步具有因地制宜的觀念（人地協(xié)調觀）。在認識澳大利亞大自流盆地擁有豐富的地下水時，學生存在著強烈的疑惑：澳大利亞大自

流盆地地處熱帶沙漠、熱帶草原地區(qū)，降水量稀少，水是從哪里來？為什么能噴出地表？這種疑惑是很難通過書本知識、平面資料來解釋。

２.教學目標

基于課標要求及學情分析，結合地理核心素養(yǎng)的要求，確定了本次模擬實驗教學目標：初步了解大自流盆地構造原理；理解大自流盆地的成因；了解大自流盆地地下水的

來源；分析開采地下水對澳大利亞的影響。具體實施路徑為：一通過制作模型，引導學生進一步增強對澳大利亞大自流井成因的認知，促成學生區(qū)域認知水平的提升，助其掌

握認識區(qū)域的學習方法（區(qū)域認知）；二通過模擬實驗，協(xié)助其理解地形地勢與水體之間的關系，引導學生認知、探討、理清澳大利亞的地形地勢、河流等各自然要素之間的

關系（綜合思維）；三引導學生運用承壓水原理制作地理實驗模型，增強學生的動手操作能力，解決現(xiàn)實問題（地理實踐力）；四協(xié)助學生初步樹立人類活動與自然環(huán)境相協(xié)

調的觀念（人地協(xié)調觀）。３（.教學重難點

１）重點：大自流盆地自流井形成的原因；大自流盆地地下水的來源；人類開采地下水對大自流盆地的影響。

２）難點：大自流盆地地下水與其他自然條件的關系。（二、模擬實驗設計

（一）實驗設計原理

“澳大利亞自流井”的形成與承壓水有關，在有利的地形條件下（即鉆井低于承壓

水位時），打穿隔水層板，承壓水因受到靜水壓力的影響，會噴出地表，形成自流井。大自流盆地地形地勢條件為：盆地中部低、四周高，且盆地處自上而下覆蓋著基巖不透

水層、侏羅紀砂巖承壓含水層、白堊紀頁巖不透水層。在大自流盆地的低洼處打孔，侏[4]

羅紀砂巖承壓含水層中的地下水同樣會受到靜水壓力的影響，噴出地表，形成自流井（如圖1所示）。

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圖

1

澳大利亞自流井剖面示意圖（二）實驗設計過程

１.實驗裝置

泥土、石塊、泡沫板2塊、玻璃膠、長方形透明蛋糕盒、水泵、吸管、前側帶孔和凹槽的透明玻璃箱1個（尺寸為65厘米×45厘米×35厘米）、紗布、有顏色的水。

２（.模型制作

１）將泥土壓實在長方形容器的底部，東側略高，模擬澳大利亞東側大分水嶺；（２）在泥土上鋪上一塊泡沫板，玻璃膠封住周圍，模擬大自流盆地白堊紀頁巖不透水

層；（３）在泡沫板上鋪上石塊，用石塊模擬大自流盆地侏羅紀砂巖承壓含水層；（４）東西兩側放上蛋糕盒，東側蛋糕盒模擬承壓水在大分水嶺東側的補給區(qū)，西側蛋糕盒模

擬承壓水的天然排泄區(qū)；（5）石塊上覆上泡沫板，用玻璃膠密封，模擬大自流盆地基巖不透水層；（６）在泡沫板上鋪上一層薄薄的泥土，模擬地表土壤；（７）在中部插

個吸管到石塊層，作為人工開鑿的自流井（具體參見圖2澳大利亞自流井教學模型示意圖）。

圖

2

澳大利亞自流井教學模型示意圖３.實驗步驟

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（１）用水泵抽水進入東側蛋糕盒中，模擬大分水嶺東側的降水，觀察水的流動變

化情況。實驗觀察發(fā)現(xiàn)，水從補給區(qū)流向排泄區(qū)（實驗過程如圖3所示）。（２）假如鉆孔到含水層（打自流井），水又是如何流動變化的？實驗觀察發(fā)現(xiàn)，水一部分從排泄區(qū)

流出，另一部分從自流井（人造排泄區(qū)）噴出（實驗過程如圖4所示）。排泄區(qū)

補給區(qū)圖

3

無自流井的承壓水流動情況示意圖

排泄區(qū)自流井

補給區(qū)圖

4

有自流井的承壓水流動情況示意圖

４（.實驗改進

１）實驗最初使用保鮮膜模擬隔水層，由保鮮膜包裹整個通道，模具比較粗糙，與澳大利亞自流井形成的實際情況差異較大。后期學生提議用泡沫板作為隔水層，并用

玻璃膠密封住周圍，使實驗更加具有科學性和真實性。在做實驗的過程中觀察發(fā)現(xiàn)，濕沙孔隙太小，很容易隨著自流井噴出地表。濕沙模擬含水層也無法直觀地b觀察到含水

層的水位變化。故而在改進實驗過程中，將石塊作為含水層。（２）貼合實際設計排泄區(qū)和補給區(qū)。在實驗過程中發(fā)現(xiàn)，必須結合澳大利亞當?shù)貙嶋H的情況進行設計實驗，在

泡沫板兩側留有空，東側模擬大分水嶺東側的補給區(qū)，另一側模擬大自流盆地的天然排泄區(qū)。并且承壓水的埋藏條件是水必須充滿整個含水層。為了保證水充滿整個含水層，

學生提議用水泵抽水入含水層。（３）在實驗演示中模擬無自流井的情況時，吸管上側最初用普通的膠帶密封。但是由于水壓比較大，吸管的上方口、下端與泡沫板接觸的區(qū)

域容易漏水。所以前幾次的實驗演示效果并不明顯。后期采用帶底座的吸管和廚房防水密封膠，加大吸管和泡沫板的接觸面積，用密封膠封好接口，實驗效果得以呈現(xiàn)。（４）

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實驗模型是參考大自流盆地的地形地勢來制作的，應當盡可能地模擬大自流盆地的地貌狀況。例如用噴繪的方式來模擬大自流盆地的地表景觀，學生能夠更加直觀認知大自流

盆地的地貌狀況。５.實驗探究

針對澳大利亞大分水嶺以西缺水以東降水較多、不合理的開采地下水會帶來一系列問題的現(xiàn)狀，學生查閱資料深入探究澳大利亞如何合理開采地下水、緩解大自流盆地地

區(qū)缺水的措施。例如：澳大利亞的東水西調工程，重視地下水資源的流域管理等。三、實驗思考

結合實驗改進過程中可借鑒之處及存在的問題，參考相關理論，對初中地理模擬實驗應用進行了以下思考，確保模擬實驗順利開展。

（一）實驗目標要遵從課程標準

在做地理模擬實驗之前，要貼合課程標準，確定實驗教學目標，實驗教學目標決定了地理模擬實驗的研究方向。教師應該在教學過程中有目的、有計劃、有選擇地開展地

理實驗設計。（二）充分挖掘實驗教學價值

實驗過程要充分挖掘教學價值（核心素養(yǎng)等）。地理模擬實驗是為地理教學服務的一種有效方式，做實驗的意義并不在于在實驗本身，而是通過做實驗完成具體的教學目

標，拔高學生的思維能力。（三）實驗設計要具備科學性

實驗設計應科學嚴謹，盡可能地還原真實環(huán)境，僅是希望得到某種結論而生搬硬造是不可行的。教師應精心選擇有趣味性兼具探究性且成功率高的地理實驗。

（四）結合實際優(yōu)化實驗過程

學生在實驗過程中不斷發(fā)現(xiàn)問題，貼合大自流盆地的實際解決問題，改進實驗模型。實驗從簡到精的改進過程，是學生的地理學科思維的成長過程，也是地理實踐能力的培

養(yǎng)過程。（五）教學形式多元化

以問題探究創(chuàng)、設情境等形式進行學習此。探究學習過程“是生活現(xiàn)象→地理原理→實驗52021年合肥市中小學教育教學論文評選

現(xiàn)象→大自流盆地實際”的學習過程。在實驗教學之前，創(chuàng)設情境，播放自流井噴水視頻，激發(fā)學生的探究興趣，帶著強烈的好奇心進行探究學習。從承壓水共性到大自流盆地個性；

從形成原因到地下水的來源；從自然條件的認識到環(huán)境對人類活動的影響。教學環(huán)節(jié)設置環(huán)環(huán)相扣，切實增強學生的地理核心素養(yǎng)。

參考文獻[1]張家輝.地理教科書體現(xiàn)尺度思想的理論構想[A].第四屆海峽兩岸及港澳地區(qū)

教科書高峰論壇[C].20162]

陳紅.加強初中地理實踐活動

提升地理學科核心素養(yǎng)[J].中學地理教學參

考.2