龔正權(quán) 陶 穎

（襄陽市第五中學(xué), 湖北 襄陽 441057）

2020年，教育部發(fā)布了《普通高中地理課程標(biāo)準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標(biāo)”）。新課標(biāo)要求高中地理教學(xué)要引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注全球問題以及我國現(xiàn)代化建設(shè)中的重大地理問題，弘揚科學(xué)精神和人文精神，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力，增強社會責(zé)任感，強化人口、資源、環(huán)境、社會相互協(xié)調(diào)的可持續(xù)發(fā)展觀念，落實立德樹人的根本任務(wù)。

如何培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識和實踐能力？如何在新課標(biāo)的學(xué)習(xí)中落實地理實踐力這一地理核心素養(yǎng)？圍繞這些問題，近些年來，中學(xué)地理老師紛紛開展了一些教學(xué)活動，但多圍繞大氣、水等便于開展地理實驗的章節(jié)。其他教學(xué)活動受場地、資金、安全、教學(xué)評價等因素的影響，可操作性不強。如何以學(xué)生為主導(dǎo)，通過學(xué)生自主探究、自我總結(jié)和分享來增強學(xué)生的創(chuàng)新意識，或為地理室外教學(xué)活動設(shè)計的難點。為此，筆者結(jié)合學(xué)校條件和學(xué)生學(xué)情，以光照對植物分布的影響為探究主題，進行地理室外課程的設(shè)計與反思。

一、課程設(shè)計

現(xiàn)階段大多數(shù)地理室外課多半采用教師引導(dǎo)講解、學(xué)生自主觀察記錄的模式。但是可能存在班級人數(shù)過多，聽不清楚老師講解，學(xué)生的主觀能動性不強，對老師講解的知識不感興趣等問題。這使得地理室外課沒有收到很好的效果，也未能充分鍛煉學(xué)生的地理實踐力。筆者在室外課課程設(shè)計中，采取小組合作學(xué)習(xí)的方式。

實行組長負責(zé)制。各小組抽簽選取題目后，小組長負責(zé)協(xié)調(diào)安排組員的任務(wù)，并在室外課開始前將本小組的課題規(guī)劃構(gòu)想、具體操作、任務(wù)安排等細節(jié)與老師溝通交流。在室外課結(jié)束后，小組學(xué)生需要將本組的研究成果以PPT的形式進行匯總，并推舉匯報人，向全班學(xué)生做匯報。同一節(jié)課可以設(shè)置多個不同主題的問題，每個小組只負責(zé)一個問題，但是通過匯報的形式，全班學(xué)生都可以了解其他小組的研究過程和研究成果，以達到鼓勵學(xué)生相互學(xué)習(xí)、共同進步的目的。本文以探究光照對植物分布的影響這個問題為例，對本次課進行反思總結(jié)。

二、實驗設(shè)計

襄陽五中教學(xué)樓和實驗樓均為回字形連廊結(jié)構(gòu)（見圖1），四棟樓的中間均為天井草坪。靠近教學(xué)樓南樓一樓的草坪均自然演化生長出了帶狀分布、寬度不一的蕨類植物。為何天井草坪的南側(cè)為何會長出蕨類植物？這些植物有哪些生長習(xí)性？蕨類生長區(qū)域的寬度與太陽高度有關(guān)系嗎？帶著這樣的疑問，在地理室外課中，設(shè)置如下任務(wù)：探討光照對植物分布的影響；觀察測量實驗樓知行樓天井草坪蕨類植物分布特點，結(jié)合該植物生長習(xí)性，推論分布成因。

圖1 襄陽五中校園平面圖

設(shè)計意圖：通過探究校園自然生長的蕨類植物的具體名稱、生長習(xí)性、分布位置、分布特點，分析實驗樓對太陽光線的遮擋時長、強度、方位產(chǎn)生的差異及其原因，將其與襄陽本地的正午太陽高度相聯(lián)系，引導(dǎo)學(xué)生測量估算實驗樓高度，計算正午太陽高度，推論兩者關(guān)系。

三、實驗工具準備

實驗工具如下：皮尺（測量蕨類植物的生長寬度）、相機（拍照記錄樣本和實驗過程）、標(biāo)本夾（采集蕨類植物葉片，制作標(biāo)本）、園藝小鏟（采集土樣）、采集袋（分裝土壤樣本）、標(biāo)簽紙（區(qū)分不同位置樣本，便于后期編號整理）、記錄本（記錄觀測的數(shù)據(jù)）、植物識別軟件（識別不熟悉的植物種類，便于了解植物習(xí)性）。

四、實驗過程記錄

將學(xué)生分成若干組，分別完成實驗的不同環(huán)節(jié)。在實驗中引導(dǎo)學(xué)生進行實驗記錄，完成實驗報告。實驗報告的內(nèi)容包含：班級、姓名、組號、實驗日期、實驗內(nèi)容、實驗?zāi)康?、實驗儀器、實驗步驟、實驗記錄、實驗結(jié)果。結(jié)合學(xué)生實驗操作，梳理主要實驗環(huán)節(jié)如下：

1.利用皮尺，測量蕨類植物生長邊界的寬度，計算面積。采樣點分布如下所示（見圖2）。

圖2 實驗樓天井草坪采樣地點分布圖

2.利用小鏟對標(biāo)號點進行土樣采集，記錄土樣的顏色、濕度、土壤、生物等特征。具體土壤采樣樣本如下（見圖3）。

圖3 實驗樓天井草坪采樣點土壤樣本圖

3.利用植物識別軟件，對草坪內(nèi)的蕨類植物品種進行鑒定，歸納總結(jié)植物習(xí)性。采集天井草坪不同位置的蕨類植物樣本，對比分析植株高度，制作植物標(biāo)本。識圖軟件操作如下（見圖4），不同位置的蕨類植物樣本對比如下（見圖5）。

圖4 實驗樓天井草坪蕨類植物手機軟件識別截圖

圖5 實驗樓天井草坪不同位置蕨類植物高度對比

五、實驗結(jié)果記錄

結(jié)合實驗樓蕨類植物寬度測量和采樣點位置，繪制簡圖（見圖6），以便進行實驗結(jié)果記錄。

圖6 實驗樓天井草坪采樣點示意圖

1.實驗環(huán)節(jié)1結(jié)果記錄

俯視整個天井草坪，蕨類植物緊靠實驗樓南樓一側(cè)分布，且分布寬度不均，呈現(xiàn)出西側(cè)略寬、東部略窄的特點。西部最寬處大約為10米，東部最窄處大約為3米，蕨類植物與其他草本植物邊界清晰可見。

2.實驗環(huán)節(jié)2結(jié)果記錄

6個土壤采樣點的土壤特點梳理如下（見表1）。

表1 實驗樓天井草坪采樣土壤特征分析

通過采樣觀察記錄得出：六個采樣點中，土壤水分含量最高的為②，土壤顏色最深；土壤水分含量最低的為③，土壤顏色最淺；土壤含水量由高到低大致排序為②＞⑤＞④＞①＞⑥＞③。

3.實驗環(huán)節(jié)3結(jié)果記錄

利用植物識別軟件，對草坪內(nèi)的植被品種進行鑒定，得出該蕨類植物名稱為漸尖毛蕨。金星蕨科，毛蕨屬，分布于長江流域以南各地，東至臺灣，北至山西，西達秦嶺南部等地。多年生草本，高80～150厘米。根莖長而橫走，頂部密生棕色披針形鱗片。葉片倒披針形，亞革質(zhì)，具尖，全緣或有微鋸齒。選取4個地點進行植株采樣，采樣點的蕨類植物特征梳理如下（見表2）。

表2 實驗樓天井草坪采樣蕨類植物特征分析

六、實驗結(jié)果討論

1.討論一：光照如何影響蕨類植物的分布，蕨類生長區(qū)域的寬度與太陽高度有何關(guān)系

由于蕨類植物喜陰的特性，其生長最佳環(huán)境為全年都無陽光直接照射。由此推論，蕨類植物生長區(qū)域的寬度可能與實驗樓全年最短日影有關(guān)。結(jié)合正午太陽高度的相關(guān)知識，可以進行相關(guān)分析和計算。根據(jù)測量蕨類植物寬度和實驗樓樓高，計算樓高與寬度的比值，與夏至日正午太陽高度角的正切值對比分析（見圖7）。

圖7 實驗樓天井草坪夏至日光照示意圖

利用手機軟件測量實驗樓的高度，大約為20米，測量蕨類植物平均分布寬度為3米，兩者的比值約為6.67。

夏至日襄陽正午太陽高度計算，H＝90°–︱32°–23°26′︱＝81°26′，估算正切值約為Tan81°=6.31。

利用手機軟件測量樓高可能存在一定的誤差，因此，計算出的正切值可能也存在一定誤差。

為了驗證計算的準確性，觀測夏至日正午樓影的長度是否剛好到達蕨類植物的北側(cè)邊緣。在實驗之后的夏至日前后、地方時12點在實驗樓拍攝照片（見圖8），通過測量得出蕨類植物分布寬度大約3米，說明以漸尖毛蕨為代表的蕨類植物，其最佳生長環(huán)境為全年都無陽光直接照射。通過分析總結(jié)得出，光照對以漸尖毛蕨毛蕨為代表的喜陰植物生長分布會產(chǎn)生顯著影響。

圖8 實驗樓天井草坪夏至日前后光照景觀圖

2.討論二：為何天井草坪西側(cè)蕨類植物的分布寬度明顯寬于影長，蕨類植物的生長高度和寬度有何關(guān)系

太陽高度周日變化呈現(xiàn)出由低到高再到低的規(guī)律，影長的變化則是由長到短再到長。實驗樓是回字形連廊結(jié)構(gòu)，實驗樓南側(cè)和西側(cè)樓房都會遮擋陽光，當(dāng)午后太陽位于西南天空時，實驗樓西側(cè)樓房會遮擋陽光在天井草坪西側(cè)形成大片陰影，正午時刻蕨類植物被陽光直接照射時長較短。使得方形的天井草坪南側(cè)形成西寬東窄的弱光區(qū)。

東側(cè)樓房的遮擋作用不明顯，草坪東部蕨類植物分布寬度大致與夏至日最短樓高影長相當(dāng)。西側(cè)樓房的遮擋作用明顯，西側(cè)草坪漸尖毛蕨分布寬度超過夏至日最短樓高影長，整個草坪漸尖毛蕨分布呈現(xiàn)出西寬東窄的特點（見圖9）。

圖9 實驗樓天井草坪漸尖毛蕨分布圖

實驗樓遮擋陽光，在天井草坪上形成大片陰影，導(dǎo)致靠近實驗樓南側(cè)的草坪全年沒有陽光照射，形成本影區(qū)。越靠近本影區(qū)，弱光條件越好，越有利于漸尖毛蕨的生長。本影區(qū)的蕨類植物生長茂盛，植株高度最高。天井草坪中部一年中部分時間能接受到陽光照射，形成半影區(qū)，弱光條件差一些，蕨類植物匍匐地面生長，植株高度普遍低于本影區(qū)。整個草坪蕨類植物高度大致由中部半影區(qū)向南側(cè)本影區(qū)逐漸增加，與光照條件變化大體一致。

3.討論三：華南毛蕨性喜溫暖潮濕，其生長除了受到光照影響，土壤含水量是否影響蕨類植物的生長

通過對采樣土壤水分比較，得出實驗樓天井草坪的含水量分布呈現(xiàn)②＞⑤＞④＞①＞⑥＞③?？拷蠘峭凰轿恢蒙系耐寥罉颖?，水分存在差異，并非位置越接近實驗樓陰影，土壤含水量越高。為何會出現(xiàn)這樣的情況？

通過仔細觀察實驗樓的結(jié)構(gòu)（見圖10），發(fā)現(xiàn)在天井草坪的四個角落，大樓設(shè)計有通風(fēng)連廊，利于實驗樓天井內(nèi)的通風(fēng)。而①③⑥三個采樣點剛好位于通風(fēng)連廊處，其通風(fēng)效果比其他采樣點更好，土壤中的水分蒸發(fā)也就更加旺盛，因此土壤含水量存在差異。因此同樣位于背陰位置①和⑥的漸尖毛蕨的長勢不如②，也不如天井草坪南側(cè)中部。通過分析總結(jié)得出，同樣滿足弱光條件下，土壤的含水量高低也會影響蕨類植物的生長和分布。

圖10 實驗樓天井草坪通風(fēng)連廊示意圖

天井草坪西側(cè)的通風(fēng)連廊寬度小于東側(cè)通風(fēng)連廊（見圖11），西側(cè)土壤中的水分蒸發(fā)更弱，使得土壤水分含量較多，西側(cè)草坪的漸尖毛蕨長勢好于東側(cè)。

圖11 實驗樓天井草坪通風(fēng)連廊景觀圖

通過采樣對比分析發(fā)現(xiàn)，光照和水分是影響植物生長的主要因素。以漸尖毛蕨為代表的喜陰植物，在襄陽五中校園實驗樓的生長同時受到光照和土壤水分的影響。

七、反思

探討植物分布的影響因素的地理室外課使學(xué)生收獲很大，達到了課程設(shè)計的預(yù)期目的。筆者對本節(jié)課的反思如下。

本次地理室外課包括提出問題、設(shè)計實驗、觀察記錄、討論分析。整體來看是一個較為完善的科學(xué)實踐過程，學(xué)生在這一過程中運用所學(xué)的地理知識，解決了實際生活中的地理問題，達到了學(xué)習(xí)對生活有用的地理的目的。

由于實驗條件有限，本課程設(shè)計中的實驗精度不高，但基本能夠達到中學(xué)階段的學(xué)習(xí)要求和實驗條件。在日常教學(xué)中，教師要勇于創(chuàng)設(shè)條件鼓勵學(xué)生，使得學(xué)生真正參與到實驗設(shè)計和改進中。培養(yǎng)地理實踐力并非只是做實驗，更要去反思實驗，在實驗中發(fā)現(xiàn)問題。教師面對與預(yù)設(shè)結(jié)果不一致的地方，鼓勵學(xué)生敢于大膽質(zhì)疑，敢于提出自己的想法，這樣才能達到培養(yǎng)創(chuàng)新型人才的目的。