——赤峰红旗中学 王成新
案例名称:
“室内”的野外土壤实践教学案例
案例概述:
教学目的:
本课教学案例对应的课程标准为:“通过野外观察或运用土壤标本,说明土壤的主要形成因素”。解读课程标准明确本课的主要教学目的为:“通过观察土壤样本,建构土壤剖面,说出土壤的物质组成、颜色、质地和剖面结构,掌握观察土壤的基本内容和方法。并结合观察活动说明土壤的主要形成因素,据此解释常见的与土壤有关现象。”将教学目的与本课教学过程相结合,细化为学生的核心素养学习目标,阐释为:(1)综合思维:利用VR教学系统,结合其中的图文信息,运用自然地理环境各要素的综合作用原理,说明土壤的发育过程和形成因素。(2)地理实践力:利用VR教学系统,观察土壤标本,了解土壤的组成、颜色、质地和剖面结构,掌握观察土壤的基本方法。(3)区域认知:通过完成VR教学系统中的教学活动,指出我国土壤分布的特征。(4)人地协调观:人地协调观:通过“南方丘陵地区红壤治理”和“我国黄淮海平原盐碱地的综合治理”案例学习,并观看盐碱地治理视频,掌握土壤养护的方法,辩证地看待人类活动对土壤的影响,形成保护土壤、爱护环境的意识,树立正确的环境观、可持续发展观。
学习内容:观察土壤了解土壤颜色、土壤质地、土壤剖面构造;土壤的主要形成因素;土壤的功能和养护。
活动方式:情境教学、案例教学
地理学科认知背景:学生在初中区域地理的学习中,对中国四大地理区域土壤的颜色、肥力等有了一定的了解,具备较好的阅读能力、动手实验能力。土壤是自然地理五大要素之一,学生通过前面章节的学习应联想到土壤的形成与气候、生物、地貌等其他要素密切相关,认识到土壤的形成是自然地理各要素共同作用的结果。
应用价值:
使用地理创新实验室进行对地理课堂教学的设计和实施指向核心素养培育的地理实践主线教学,不仅能体现学科特色,促进学生地理核素养的发展,还能充分发挥地理实践超越学科面的育人功能,有重要的现实意义和研究价值,值得广大地理教师探索和尝试。如《土壤》这一章节内容的教学主利用创新实验室的“室内”环境和设备为学生提供“野外”学习情境,让学生在学习过程中更加直观深入。“室内”教学环境和设备为学生提供了“虚拟”土壤标本,设置了“虚拟”的野外实践活动,有助于学生根据人地关系思想,在理解土壤性状、形成因素的基础上,了解区域土壤利用现状和存在的突出问题,如水土流失导致的土壤肥力下降、荒漠化、盐渍化等,因地有助于学生形成区域认知、综合地理思维、地理实践力等地理核心素养,提升人地和谐发展观。
实施条件
地理实验室寰宇地理VR教学系统,中国立体地形图,高清多媒体一体机,电子设备与实体地图辅助教学
教学设计
主题
《土壤》(新人教版必修一第五章第二节)
课时:3
内容分析
本节内容共分为三个课时,第一课时利用VR观察土壤,土壤的颜色、质地和土壤剖面构造的学习是第一课时的重点。第二课时通过让学生阅读教材,完成VR系统中的学生活动,掌握土壤的发育过程和形成因素。第三课时利用VR系统中的活动阐明土壤对各圈层的影响和土壤与人类活动的关系,并通过分析“我国黄淮海平原盐碱地的综合治理”认识到人类需要改良、养护土壤,维持土壤功能的可持续性。
学习重点
认识土壤剖面构造;
阐述土壤的主要形成因素;
理解土壤与人类活动的关系。
学习难点
认识土壤剖面构造;阐述土壤的主要形成因素
学情分析
无论是城市还是农村的学生,对土壤的了解都是极少的,因为现代青少年较少关注农业,对土壤的深层次问题更是知之甚少,根据高中阶段学生认知规律,对较为传统的学习任务模式(如习题、学案)难免产生认知疲劳,存在课上参与度不足、学习主动性较低的问题。因此,对土壤的学习,要利用地理创新实验室提供的教学环境和设备,构建“室内”和“野外”教学情境,从基础的土壤概念开始,进行土壤颜色、土壤质地、土壤剖面构造的学习,再到土壤的形成因素,最后以区域为研究和学习对象,了解我国土壤的分布特征,并以黄淮海平原土壤盐渍化治理的实例出发,了解区域土壤利用现状,发现土壤利用中的问题,加深对已采取措施的理解,认识到土壤功能的可持续性与农业乃至人类社会的可持续发展息息相关。
学习目标
(1)综合思维:利用VR教学系统,结合其中的图文信息,运用自然地理环境各要素的综合作用原理,说明土壤的发育过程。
(2)地理实践力:利用VR教学系统,观察土壤标本,了解土壤的组成、颜色、质地和剖面结构,掌握观察土壤的基本方法。
(3)区域认知:通过完成VR教学系统中的教学活动,指出我国土壤分布的差异。
(4)人地协调观:人地协调观:通过“南方丘陵地区红壤治理”和“我国黄淮海平原盐碱地的综合治理”案例学习,并观看盐碱地治理视频,掌握土壤养护的方法,辩证地看待人类活动对土壤的影响,形成保护土壤、爱护环境的意识,树立正确的环境观、可持续发展观。
学法指导
情境教学法、案例教学法,讲授法
知识框架及板书设计
学习
环节
学习任务设计与教师活动
学生活动
设计意图
落实目标
第一课时(观察土壤)
导入
新课
土壤在生活中随处可见,那土的含义是什么呢,说文解字“土”的含义?
学生思考“土”字的含义是什么。
引起学生的课堂学习兴趣。
土壤概念
教师指导一名学生操作VR教学系统,在VR系统中用铁锹向下挖三锹土,观察这三锹土中土量、土质和生物的变化。表土层和底土层有什么差别,了解土字背后的文化含义。
《说文解字》解释:“土者,是地之吐生物者也。”
2.VR系统中演示“岩石的风化”示意过程。指导学生观察示意图思考并说出岩石与土壤的差异,得到土壤的概念。
1.学生观察这三锹土中土量、土质和生物的变化。表土层和底土层有什么差别,了解土字背后的文化含义。
2.观看岩石风化过程示意图,说出土壤与岩石的差异,辨别出土壤的概念:指陆地表面具有一定肥力、能够生长植物的疏松表层。
通过VR系统让学生直观观察土壤、思考、说明什么是“土壤”
土壤组成
1.教师指导学生观察VR系统中动态的土字,说出土壤由哪些物质组成。
学生若不能说出“空气”这一组成成分,教师可稍作提示。
2.呈现“理想”土壤的百分比图片(如下图),要求学生说明有机质的含义、各种比例变化对农作物生长的不利影响。
1.学生观察思考:土壤由矿物质、有机质、水分和空气四种物质组成。
2.学生思考、讨论,说明各种成分比例变化对农作物生长的不利影响。
VR能增强学生直观、形象的认知。数据图片帮助学生理解土壤成分的变化及影响。
土壤质地
教师利用课件呈现黏土、壤土、砂土图片(如下图),指导学生比较三类土壤质地的差异,并思考对农业生产的影响。
提示:从粒径大小、通气透水性、保肥性是否易耕作讨论三类土壤的特征,完成下面表格。
三类土壤对比表
类型
砂土
壤土
黏土
粒径大小
通气透水性
保肥性
土壤质地
是否易耕作
小组合作谈论探究,说出结论。
类型
砂土
壤土
黏土
粒径大小
大
中
小
通气透水性
强
良
差
保肥性
弱
良
好
土壤质地
松散
适中
黏重
是否易耕作
易
最易
不易
利用实验室多媒体显示设备展示三类土壤的高清图片,辅助学生直观观察土壤质地。利用表格进行总结,帮助学生总结归纳。
土壤剖面
教师指导学生完成VR系统中土壤剖面模型填充。
学生完成VR系统中土壤剖面模型填充。并说出各层土壤的突出特点。
直观的土壤剖面模型有利于帮助学生识记土壤剖面
第二课时(土壤形成因素)
五色土的标本观察
教师指导一名学生操作VR系统,其他学生观察完成活动
学生观察VR中的“五色土”土壤样本,回答问题。五色土中含铁元素的是红壤;盐分含量最高的白土。
2.讨论、交流,解析五色土颜色成因
学生难以野外获取多种土壤样本,VR系统中土壤样本更丰富直观,利于土壤观察,解析五色土颜色成因,为分析土壤形成因素打基础
我国五色土分布
教师指导学生在VR教学“五色土”互动填充模型中将土壤标本拖到中国地形图中的对应位置。了解我国土壤的分布位置。
并思考回答:五色土中分布纬度最高的是?五色土中分布于干旱地区的是?
学生完成“五色土”互动填充模型,将土壤标本拖到中国地形图中的对应位置。了解我国土壤的分布位置。
五色土中分布纬度最高的是黑土;五色土中分布于干旱地区的是白土。
学生动手完成模型有助于识记我国五色土的分布位置,结合对应解释,加深理解
土壤形成因素
教师指导学生使用VR系统。
1.学生将土壤样本在VR系统中进行排序,得出影响土壤形成的因素是:时间。
2.学生完成图层叠加活动。据此推断影响土壤形成的因素之一为气候。
3.观察并点击火山灰图、珊瑚砂土、寒漠土的标本回答问题
4.完成动手活动。简述生物在土壤形成中的作用。
5.根据提示完成VR活动,得到如下图土壤相应位置的资料,分析与自然地理环境的关系
6.观察并动手点击三个模型,说出土壤形成三个阶段的特点
7.总结土壤形成的地理原理,完成填空。
以前一课时的岩石风化和土壤剖面为基础,了解土壤发育过程,通过逐步分析土壤的形成因素,掌握分析土壤形成的因素,明确土壤的形成是多种因素综合作用的结果。
第三课时(土壤的功能和养护)
土壤的功能
教师讲授土壤的功能:土壤处于岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互紧密接触的过渡地带,是联系有机界和无机界的关键环节。(1)土壤与其所在的环境之间有着活跃的物质和能量交换,是联系有机界和无机界的关键环节。(2)为植物生长提供了扎根立足的条件,从而促使地理环境以至地球面貌发生了根本的改变。(3)具有重要的蓄水、保水功能。(4)土壤和人类的关系十分密切。人类种植农作物是以土壤为物质基础的;人类饲养动物,也主要以植物为饲料。
学生根据观看教材图片,通过教师讲解,理解土壤的功能。
利用讲授法简要总结土壤的功能,利用教材图片辅助学生理解。
土壤的养护
案例一:南方丘陵地区红壤特性及探究。
1.教师指导学生观看实验室内的中国地图立体地图,提出问题,说明该区域土壤与其他自然地理要素之间的关系。
2.展示我国南方某山区红
壤图片,引导学生回顾、再认红壤特点:土层薄,土质又黏又重,有机质含量低,呈酸性。以此提出问题:红壤有机质含量低的原因。进一步提出问题:如何改良红壤贫瘠(即有机质含量少)的问题。
3.案例二:我国黄淮海平原盐碱地的综合治理。
1.学生读中国立体地形图思考讨论说明土壤与其他地理要素的练习
2.学生识记 红壤突出特点,思考、讨论教师提出的问题,交流展示。
3.学生在VR系统中观看视频,结合阅读的教材文字材料,交流讨论并展示。
实验室内的中国立体地形图能够直观展示我国的地形特征,辅助学生读图分析。
利用地形图、景观图、视频开展案例教学,引导学生通过案例掌握分析土壤养护的方法,形成人地协调观。
拓展
VR系统中试着点击地图上不同的热点,看看这些土壤的相关事件
学生操作系统,拓展知识面
VR展示不同地区的土壤热点事件
将同一种土壤不同使其的样本按照一定的逻辑关系进行排序(从样本的颗粒大小、生物多少等角度观察)据此推断影响土壤形成的因素是什么?
利用VR系统进行图层叠加,在标有五色土的中国地形图上分别加载气候类型、年降水量线、年等温线。据此推断影响土壤形成的因素。并做相应解释。
观察并点击火山灰图、珊瑚砂土、寒漠土的标本回答以下问题:形成这三种土壤的成土母质有和差异?那种土壤中的有机质含量会更多一些?
将图片中的生物拖到土壤模型中的合适位置,简述生物在土壤形成中的作用。
阅读资料,根据提示将黑土、潮土、水稻土、灰化土、寒冻土拖曳到图中相应位置,观察五种土壤发育程度的差异、土层厚度的差异,尝试分析。
土壤形成需要漫长的实践,形成一厘米厚的土壤层可能需要上百年的时间。观察并点击三个模型,说出土壤形成三个阶段的特点。
总结土壤形成的地理原理,完成填空。
观察五色土样本,对五色土颜色进行解析,完成表格。
观察“五色土”的土壤标本并阅读资料回答下列问题:五色土中含铁元素的是?五色土中盐分含量最高的是?
经验总结和反思
在地理教学中,野外考察是培养学生地理实践力的有效方法。通过野外示范,能够向学生传递地理学科探究方法,培养科学精神。但也为考察对于教学来说是巨大的挑战甚至是困难。以土壤这一节内容为例,首先如果让老师带领学生野外考察会受到多方面条件的限制。其次,即使野外考察也难以找到、找全符合要求的土壤标本或土壤剖面。最后,土壤标本的挖掘、包装、运输和保存都有一定的技术标准要求,中学师生难以独立操作。
因此,在室内观察建构、设计地理探究活动,建构认知规律就成了培养学生动手能力、合作能力、交流表达能力,提升地理实践力的必要方法。
地理创新实验室的教学环境和各类设备可以用“室内”的教学环境演示“野外”学习环境,利用VR教学系统能够直观观察土壤及土壤剖面,达到课程标准的要求。此外地理创新实验室还具备世界立体地形图和中国立体地形图等直观地理教学设备,便于学生迅速直观找到并分析世界各地的地形分布特征,强化学生的地理区域识记。
通过《土壤》一节内容的教学,教师应以地理实验室为辅助教学工具,依据教学内容和过程及时调整并合理利用此类工具。以本节内容为例,寰宇地理VR教学系统是本节课主要使用的地理创新实验室设备,但其中关于土壤的部分操作过程过于复杂,如在叠加气候、降水、气温等图层分析土壤形成因素此环节时,过多的图层叠加会使得画面混乱,学生分析不便,在实际教学时只叠加气候图层效果会更好。