湖北省武漢市第23高中（430051） 江忠華

“河流地貌的發(fā)育”的沙盤模擬實驗設(shè)計

湖北省武漢市第23高中（430051） 江忠華

對于河流地貌，在高考中占有重要地位，同時也是地理中的難點。特別是對于城市的孩子來說，對自然界中的流水作用缺乏直觀的了解，所以對于這部分內(nèi)容的學(xué)習(xí)就更顯得困難和無趣，如果能對野外的各種地貌進(jìn)行直接的考察分析，學(xué)生一定有深刻的感受，能取得很好的效果，但對于中學(xué)生來說，野外實踐往往只能是心中的夢。如果能在教室進(jìn)行模擬實驗也是很多老師希望去做的，但是對于河流地貌的形成來講，如何能讓實驗更接近真實的地貌成因呢？這也是許多老師曾探索過的內(nèi)容。通過多次實驗、探討，我設(shè)計一個沙盤實驗（如下圖）。此沙盤解決了許多僅靠語言而較難解決的難題，在課堂實踐中取得了很好的效果，下面是我制作沙盤不同部位的方法及其應(yīng)注意的問題。

一、河谷侵蝕地貌的形成實驗

1. 實驗設(shè)計

（1）選略帶土和礫石的粉沙：可直接到河邊去挖沙，如果條件不允許也可在細(xì)沙子中摻入少量的泥土，這樣在侵蝕形成峽谷后不至于快速崩塌而難于形成峽谷，若沙的比例相對高一些，演示寬谷的效果比較好，如果沙的比例相對低一點，演示狹谷的效果會比較好（這與實際河流地貌的形成條件比較類似）。

（2）選擇濕度適宜的沙：如果比較干，開始的時候由于水的下滲速度快，向下游水流量迅速減小，沉積作用增強(qiáng)，在靠近下游的山坡上會比上游山坡河谷要寬，隨著沙土中的含水量增加，水的下滲作用減弱，此時在較陡的山坡上會以下蝕作用為主，易形成“V”型谷（直接選濕度大的沙能快速形成“V”型谷）。

（3）坡度在15°～30°之間：在較陡的河段易形成“V”型谷和陡崖瀑布，且溯源侵蝕的效果較好，而且可根據(jù)實驗的需要設(shè)計不同河的坡度。

2. 實驗效果

如上圖：(1)形成了典型的“V”型谷。(2)形成了陡崖、瀑布（插小紅旗處）。(3)溯源侵蝕的效果較好，如圖在陡崖上方插上小紅旗，隨著溯源侵蝕的進(jìn)行，紅旗就會倒下。(4)在上面的第五幅圖中出現(xiàn)了崩塌、滑坡，且在實驗中形成了短暫的堰塞湖。(5)在河谷中，特別是第五幅圖中的河谷底部有大量的顆粒較大的礫石沒有被沖到山下。以上這些現(xiàn)象是學(xué)生在生活中難于見到的，這些實驗給學(xué)生強(qiáng)烈的直觀感受。

3. 在實驗中應(yīng)注意的問題

（1）土壤的選擇

如果選用純沙做材料，一個很重要的問題是沙的滲水性很好，在河流流動的過程中，水極易迅速下滲，水量急劇減少，流水搬運(yùn)能力迅速減弱，侵蝕地貌還不典型就變成沉積作用了，“V”型谷是很難得看見的，如果用粘土做材料，粘土比較板結(jié)，流水的侵蝕作用比較緩慢，在課堂中很難在很短的時間內(nèi)看到結(jié)果。

（2）坡度的大小

因為坡度的大小不僅影響流速，而且影響水的下滲速度從而影響河谷的侵蝕與沉積情況。

（3）土壤的濕度

河流的形成條件之一就是要有穩(wěn)定的地下水，河流之下的土壤比較濕潤。

二、河灣處的侵蝕、堆積的實驗

1. 實驗設(shè)計

在河流中制作出彎道，如下圖。

2. 實驗效果

在凹岸快速侵蝕，在凸岸形成了明顯的沉積地貌。

（1）由于侵蝕，凹岸的紅旗倒下，在凸岸的紅旗沒有倒下。

（2）經(jīng)流水作用后，凹岸較陡，凸岸較緩。

（3）在凹岸有較深的溝，在凸岸有泥沙淤積。

（4）在下游河段由于坡度較緩形成了寬谷。

3. 此實驗常見的問題

（1）在河流彎曲處的兩側(cè)都迅速堆積。這種結(jié)果出現(xiàn)的主要原因是：河流上下游基本上都是以沙質(zhì)為主，在這種情況下，由于上游處泥沙易侵蝕，“河流”中的泥沙含量大，而在水流向下流動過程中，水的迅速下滲，水流量迅速減小，搬運(yùn)能力減弱，此時表現(xiàn)的基本上都是堆積作用。

（2）侵蝕不明顯：主要原因是土質(zhì)太硬，在短時間內(nèi)難以達(dá)到理想的效果。

（3）兩側(cè)都是以侵蝕為主：主要是在彎道處坡度較陡的情況下易發(fā)生這類現(xiàn)象。

4. 針對此問題我采取的措施

（1）針對許多自然界河流的含沙量并不是太大的事實，我在河灣的上游段用粘土與沙混合制作河道，河灣附近用含泥土比例較少的沙做河道，這樣河流的含沙量就比較符合實際河流的含沙量，同時流量也不會迅速減少。

（2）河流兩岸的泥沙不能太薄，應(yīng)有5～10cm厚，這樣河灣處的凹岸侵蝕，凸岸堆的效果就比較明顯，如果堆積的泥沙太薄，那么河灣處河流的含沙量就會比較少，在凸岸堆積的現(xiàn)象就不會明顯。

（3）河流的落差應(yīng)比較小。

三、沖積扇的形成實驗

教材中用的方法是用書縫當(dāng)河谷，從書縫的位置向下倒沙來演示河谷的形成，該實驗?zāi)茌^好的地演示沖積扇的形狀，但也有幾個不足之處，一是沒有流水的作用，與自然界沖積扇的成因不同，而且影響了學(xué)生觀察的效果，很難讓學(xué)生將此實驗與地貌聯(lián)系起來，二是由于不是流水的作用，干的沙石在堆積的過程中常見的現(xiàn)象是大的礫石在斜坡上更易滾動，而使“沖積扇”上面的顆粒小而下面的顆粒大與實際情況不附而影響學(xué)生的學(xué)習(xí)。而我通過沙盤模擬卻能較好地解決這個問題，使此實驗更接近自然界中沖積扇的形成，且直觀效果好。

1. 制作及實驗方法

（1）在“河流”出山口的山麓地區(qū)埔上石子和粗沙。

（2）在沙中摻入石子。

（3）由于實驗中的河谷較小，水流量不能太大。

2. 設(shè)計的理論依據(jù)

由于自然界的沖積扇的形成有幾個很關(guān)鍵的因素:在山前，由于大量礫石的堆積，使得沖積上游位置的滲水性很好，大量的水滲入地下，再加上河道分散，河流水量大減，以及地勢形變緩，流速減慢，使流水的搬運(yùn)能力快速減弱，在上游堆積較大的礫石，向下游沉積物顆粒減小。

3. 實驗容易出現(xiàn)的問題

由于水流剛流出山口，水流的速度降低還有一個過程，加上在地形變緩處有一個向下的沖擊力，反而在出山口先形成一個凹陷的位置再形成沖積扇，特別是水流量很大時需要很大的空間才能形成沖積扇，這在教室或?qū)嶒炇依铮瑢嶒炂鞑氖呛茈y做到這么大的。另外在在實驗中，由于下泄的河流中含有大量顆粒較小的泥質(zhì)的沉積，影響水的下滲，加上實驗中流程較短，使得河流在沖積扇地區(qū)的水流的分散及下滲很難達(dá)到實際的效果，如果流量很大就會使實驗中的沖積扇很難出現(xiàn)上游顆粒大、下游顆粒小的情況。

4. 實驗注意事項

通過多次實驗及分析發(fā)現(xiàn)：第一個方面就是控制水流量，不能太大，如果間歇性的流水效果會更好（實際沖積扇的形成也不是穩(wěn)定的水流）；第二，為增加沖積扇形成的效果可在出山口的下面先鋪一層小石子，再在上面埔沙，透水性就比較好，這樣在較小的沙盤中，在沖積扇地區(qū)水的流量流速就能迅速減小，由于河流搬運(yùn)能力的迅速減小，可使得沖積扇的實驗?zāi)塬@得更好的效果。

5. 實驗效果

（1）在河流的出山口形成了一個典型的沖積扇。

（2）在沖積扇的頂部有礫石的堆積，在沖積扇的下游位置的泥沙顆粒較小，效果明顯。

四、大壩的修建和影響侵蝕堆積的主要因素的分析

1. 實驗方法

用粘土及沙制作出兩個交匯的山谷，在其中的一個山谷中種上草并在該谷下游建了一個小型堤壩，在兩谷交匯之后的下游位置再做一個峽谷，如下圖。

2. 實驗效果

（1）這樣就可讓學(xué)生在沙盤中選擇大壩的位置，通過大壩的建設(shè)讓學(xué)生明白了影響建壩的因素及大壩選址中應(yīng)注意的問題。

（2）泥沙在庫區(qū)特別是庫尾淤積嚴(yán)重，而壩下游的位置出現(xiàn)了很明顯的侵蝕作用（如右圖：在壩址的上下游河段出現(xiàn)了明顯的高差），由此可引導(dǎo)學(xué)生分析大壩上下游的淤積和侵蝕情況。

（3）在兩個庫尾分別出現(xiàn)：沒有植被的河谷下游庫尾泥沙淤積嚴(yán)重，而有植被和有壩的河谷下游庫尾幾乎沒有泥沙淤積的情況。

（4）除植被外，在一個河谷下游有一個小型大壩對泥沙的攔截作用。由以上實驗可引申出三角洲形成及其速度變化的影響因素，并可分析不同坡度、植被等情況下的流水作用及其對地貌的影響。

此沙盤能很好的模擬流水作用形成的三個方向的侵蝕情況、沖積扇的形成及分選性，河灣的侵蝕與堆積及其對地貌的影響；三角洲的形成及其影響因素、流水作用的影響因素，對各種地形的實際辨認(rèn)等眾多難點問題，特別是對城市學(xué)生由于對山川河流缺乏切身感受，此沙盤能起到很好的效果。

（注：第一幅圖片是在武漢市地理教師培訓(xùn)中的公開課現(xiàn)場照片，其它圖是帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行實驗的部分照片。）

問題設(shè)置1． 如果“三北防護(hù)林”按照預(yù)計的設(shè)想發(fā)揮作用，我國西北地區(qū)會有哪些變化？2． 為什么在我國“三北”地區(qū)會出現(xiàn)“年年種樹不見樹”或“種了一棵樹，荒了一片草”的問題？3． 你怎樣看待這項“征服自然的壯舉”？試著用自然地理環(huán)境的整體性原理解釋。案例教學(xué)手段展示案例 → 理論學(xué)習(xí) → 討論案例 → 回答問題 → 回歸理論 → 總結(jié)點評學(xué)生小組合作探究師生合作探究反思總結(jié)案例教學(xué)法強(qiáng)調(diào)生生與師生的多向交流。教師是問題的設(shè)計者，學(xué)生是問題的解決者；教師是引導(dǎo)者，學(xué)生是實踐者。學(xué)生不再等待教師的解答，而是主動研究案例、搜集知識、縝密思考、提出問題的解決方案。整個過程中學(xué)生之間、師生之間的良好交流互動是教學(xué)目的順利達(dá)成的重要保障。

經(jīng)過確定目的、搜尋素材、篩選整合、編制案例四個步驟，已初步形成了一個完整的教學(xué)案例，但是要想把它打造成一個精品案例還需要這四個步驟的多輪重復(fù)。另外，記得把最終完善好的經(jīng)典案例保存在自己的“地理教學(xué)資源庫”里。