“土壤”教學設計*

焦林峰

（華東師范大學附屬東昌中學,上海 200120）

一、課程標準與教材分析

《普通高中地理課程標準（2017年版）》（以下簡稱“課程標準”）對本節課的要求是“通過野外觀察或運用土壤標本，說明土壤的主要形成因素”，這說明主要學習內容是“成土因素”。在教材中，為了讓學生更好地認識土壤，還安排了土壤成分、土壤性質、土壤剖面這三方面的前置內容。通過學習前置內容，學生能從土壤成分的角度了解不同性質的土壤和土壤剖面，從而引發對成土因素的好奇心。本節課涉及的主要內容主要是土壤成分和土壤性質（見圖1）。

圖1 “土壤”主要學習內容之間的關系

課程標準還要求通過野外觀察或運用土壤標本進行學習，因此還需要在教學中滲透野外實踐和實驗的基本方法。從知識外部的聯系來看，“土壤”這一節內容能與前一節“主要地貌類型”產生聯系，又是后一部分內容“植被”的學習基礎，具有承上啟下的作用。值得注意的是，土壤的成分和質地等相關內容在小學科學課程中也有所涉及，因此在高中階段更要引發學生的認知沖突，培育學生的科學思維，適當拓展教學的深度。

二、學情分析

學生已經具備的知識與技能：學生在初中學習區域地理時，對東北黑土、江南丘陵的紅壤已經有一定了解，部分學生在小學科學課上也學習過土壤成分。

學生存在的不足：大多數學生沒有農業生產的體驗和感受，缺乏對土壤的直觀認識，也沒有掌握野外收集、研究土壤的方法。

解決措施：開展課前實驗活動，增強學生對土壤的直觀感受；開展課堂實踐，通過地理實驗，培養學生的科學思維。

三、教學目標

通過總結相關實驗，說出土壤的構成。利用實驗的方法，辨別不同土壤的性質差異。深入思考實驗現象，對異常實驗現象能提出自己的看法，具有批判性思維。

四、實驗設計思路

當前的地理實驗教學模式以“教師演示—學生觀察型”和“教師設計—學生操作型”為主。前者具有小巧簡易和低成本等優勢，在課堂教學過程中占用時間短，實驗現象明顯，有時還會以視頻和動畫代替現場演示，不夠規范和完整。后者在實驗設計上進一步追求系統化和科學化，但在地理實踐力的培養上則不夠完整和深入，忽視了學生自主性和創造性。

本文的實驗教學設計意在讓學生經歷比較完整的科學研究過程，以學生為主體，強調系統化和科學化（見圖2），主要步驟如下。首先，以學術情境或是生產生活情境作為導入，讓學生主動提出問題。其次，學生會產生猜想，此時應引導學生將其轉述為實驗假設。再次，學生基于實驗假設設計實驗，但由于缺乏詳細的實驗步驟，往往產生異常的實驗結果，此時則需要不斷修正。在該階段教師可以適時提示，指出學生在實驗設計和步驟上的缺漏，提供改進的意見。最后，學生以報告形式說明實驗結論。

圖2 “土壤”實驗教學流程

五、“土壤”實驗教學過程

1.課前土壤成分的實驗過程

(1)提出問題

由于探究土壤成分的實驗數量較多，因此將其作為課前的預習活動，并且提供了比較詳細的實驗方案。問題情境如下：2020年12月17日，嫦娥五號返回器攜帶月球樣品成功返回地球。學生對月壤是否為土壤、土壤的定義、土壤的成分產生疑問。

(2)提出猜想

在課前提供的任務單中，請學生在不閱讀教材的情況下，寫出對土壤成分的猜想，并且思考產生這些猜想的原因。學生的猜想如石子、空氣、水、蚯蚓、螞蟻、葉片等。這類猜想說明學生對土壤成分的認識過于具體，有必要借助教材歸納和提煉概念。

(3)實驗過程

學生完成課前觀察實驗單（見表1）。

表1 校園菜地土壤成分探索的課前實驗

(4)解釋實驗現象

大部分小組的實驗現象與教師預設的一致。本文僅列舉出現異常的實驗現象（見表2）。

表2 課前異常實驗現象分析與優化

(5)報告實驗結論

在對上述異常情況進行討論和改進之后，學生能夠結合教材知識完成和修改實驗現象與結論部分。在進一步完善課前實驗單后，教師引導學生探究土壤中的空氣和水分的關系。結合異常實驗現象，學生得出水分和空氣隨著外界氣溫、濕度、降水等條件的變化而此消彼長，呈現負相關的關系。

2.課堂土壤性質的實驗教學

(1)課前實驗總結與問題解決

學生根據課前實驗現象逐一說出土壤成分，強化概念認知。隨后提示學生根據月球環境特點，比較月壤與土壤在成分上的差異。

教師給出土壤定義，讓學生找出定義中最重要的關鍵詞。學生應能判斷肥力是重要的關鍵詞，進而得出月壤不是土壤的結論。教師追問影響肥力的主要因素，并介紹理想土壤體積比重，進一步加深學生對土壤的認識。

(2)提出問題

在課堂實驗中，利用學生對校園菜地土壤的初步接觸，提出問題：校園菜地的蔬菜長勢是否跟土壤有關？校園菜地的土壤性質及其優勢如何？

(3)提出猜想

有部分學生認為校園菜地土壤顏色偏黑，腐殖質含量較高。還有部分學生認為，這與校園土是壤土有關。

(4)提出假設

教師引入蓄水性概念并介紹三種不同質地的土壤，引導學生作出假設：粘土的蓄水性最強，壤土次之，粘土最弱。

(5)變量控制

教師給各個小組提供了實驗用品：干燥的砂土、壤土、粘土樣品，水。實驗器材：鐵架臺，漏斗，濾紙若干張，20毫升量筒，50毫升、10毫升燒杯。教師提問該實驗需要控制的實驗變量，引導學生討論完成表格（見表3）。

表3 課堂實驗變量控制

(6)實驗步驟排序

在實際的課堂中，學生自行安排實驗步驟難度較高，因此采取教師給出實驗步驟，由學生排序的方式來提高課堂效率。學生經過反復試錯和優化，自行安排實驗流程，有利于培養學生的地理實踐力。

本節課的實驗步驟：①量取20毫升水量和適量的土壤樣品；②漏斗中放入濕潤好的濾紙；③濾紙上放入土壤樣品；④將水緩緩倒入漏斗中；⑤土壤樣品不再滲水；⑥記錄燒杯中的水量。

(7)分組操作實驗

將全班同學分為甲組、乙組兩個大組，每個大組下有三個小組分別進行砂土、壤土、粘土的蓄水性實驗。甲組采取方案1的變量控制方式，乙組采取方案2的變量控制方式。

(8)解釋實驗現象

解釋實驗現象環節如下（見表4）。

表4 課堂異常實驗現象分析與優化

(9)報告實驗結論并推論

各小組總結實驗現象，報告實驗結論。利用土壤孔隙的大小影響土壤蓄水性這一結論，教師引導學生猜想粘土、壤土、砂土的通氣性、保肥性的差異。學生推論得出，壤土兼有砂土和粘土的優勢，有利于蔬菜的生長。

為了教學的完整性，土壤顏色的教學采用講授法，主要說明東北黑土腐殖質含量較高，呈黑色。教師提問東北黑土腐殖質含量高的原因，為成土因素的教學作鋪墊。

六、課堂小結

教師利用板書梳理核心知識，并構建知識網絡（見圖3）。布置“閱讀教材，總結不同土壤剖面的成分和性質的差異”的作業，為土壤剖面和成土因素的教學作鋪墊。

圖3 板書設計