关于河流堆积地貌冲积扇的模拟实验

和模型制作研究

一、研究的背景与意义

1.1研究背景

1.1.1地理新课程改革全面深化推进的要求

随着新课改的深化，教育部正式全面启动从2004年开始应用的普通高中课程标准的修订工作，最终确定人地协调观、综合思维、区域认知以及地理实践力作为地理核心素养的四大方面。教育部根据不同年龄阶段学生的特点，构建合理的学科核心素养体系，说明高中生所需具备的必备品格和关键能力，并明确各学段的学生所需达到的各学科具体的教育标准，此项举动对完善高校和中小学课程教学标准有积极的推动作用。地理综合思维和地理实践力作为地理核心素养四大关键要素，是地理学习研究的重点。

河流堆积地貌冲积扇的实验研究，有利于培养高中学生的地理综合思维和地理实践力。高中地理教师在组织教学时创设情境，设计冲积扇的地理模拟实验，让学生在不同时空尺度下感受冲积扇的不断变化、演进，从而使学生的思维结构不断完善，有利于培养学生的综合思维。在模拟实验得实施的同时，高中地理教师在教学过程中，创设情境，设计地理模拟实验，让学生在实践过程中不断获取、检验和增进对自然人文环境的认识，在真实情境中观察、感悟、理解地理环境及其与人类活动的关系，增强社会责任感，培养学生的地理实践力。

1.1.2地理学科内容和学科特性的需要

髙中地理学习主要包括三个方面内容：自然地理知识、人文地理知识和区域地理知识。首先在自然地理知识方面，涵盖了较多难以理解的地理现象及其形成过程、原理及规律，且多数涉及较大的时空尺度，对高中学生的地理空间思维能力有很大要求。但在地理实际教学中，学生往往不能亲历目睹地理全貌，缺乏生活经验，导致高中学生学习困难，因此地理模拟实验教学成为自然地理知识教学中的较好途径。

地理学研究对象是地球表层环境以及人类活动与地球表层环境之间的关系，因此地理学科具有综合性、区域性、实践性和开放性等特征。地理模拟实验让学生在实验中获得地理认知，从而使学生的思维结构不断完善。在实践性方面，地理学科涵盖了大量的人类社会实践内容，我们在实践的过程中不断获取、检验和增进对自然人文环境的认识，其中，地理模拟实验就是我们在实践过程中获取地理认知的主要途径，其保证学生参与实践活动，以此培养学生的观察、动手、分析等地理技能，

1.1.3社会的进步对高中学生发展的要求

随着时代的进步和社会的发展，人类所面临的问题越来越复杂化，世界对人才的要求也越来越高。我国的教育历经改革，最终的目的在于使学生的学习不再单纯是为了应付高考。学生要在学习的过程中，通过地理知识的内化和迁移，具备面对问题时解决问题的综合思维方法以及实践能力。地理学作为一门研究地球表层环境以及人类活动与地球表层环境之间关系的学科，具有综合性、区域性与实践性的研究特点，肩负着培养学生的地理综合思维和地理实践力的责任。通过指导学生进行河流堆积地貌中冲积扇的实验研究，旨在帮助学生形成全面综合分析问题和解决问题的能力，从而促进学生的发展。

1.2研究意义

1.2.1贯彻落实新课标对地理模拟实验提出的要求

2017 年教育部颁布了《普通高中地理课程标准》中通过对三维目标的整合提出地理学科四大核心素养，其中地理实践力就作为其中之一，由此可以发现国家越来越注重从实践角度对学生能力的培养，同时也反映出学生在这一方面的不足。在新课改中明确提出地理模拟实验是培养学生地理实践力的重要方法，强调一是改革地理学习方式，以学生为主体，突出地理模拟实验在教学中的地位；二是改革地理教师对教材的利用方式，提倡教师既要善于利用教材，又能不断开发地理模拟实验，丰富地理实验教学资源。河流堆积地貌中冲积扇的实验研究，响应新课改对学生和教师提出的挑战。

1.2.2培养学生形成较强的综合思维能力和地理实践能力

高中地理课程内容不仅要求学生认识地理事物，更要学会深度挖掘地理事物的本质和规律，并利用地理事象的发展规律解决地理问题，预测区域发展可能遇到的问题并提供解决方案。因此学习地理不能再是学生机械记忆和积累，仅由教师总结知识的过程，而是要发挥大脑思维作用，通过分析、对比、归纳解释地理成因，把握地理规律。学生要具备综合思维的能力，以及灵活地应用地理知识解决地理问题的地理实践能力。通过冲积扇实验的研究性学习，使学生在模拟实验过程中全面、系统、动态的认识冲积扇，并综合的分析冲积扇的形成原因及其对地理环境和人类社会的影响，让学生在潜移默化中形成分析地理问题的思维习惯，使学生真正的能够把地理知识应用到我们赖以生存的地理环境中。

二、研究现状

模拟实验作为培养学生地理实践力的重要教学方式近年来备受专家学者关注，冲积扇模拟实验是高中自然地理地质地貌试验中的重要模拟实验，在核心期刊、论文中出现的次数靠前。

人教版教材高中《地理》“必修1”第四章《地表形态的塑造》第三节“河流地貌的发育”中展示了一位教师所做的冲积扇实验（图2.1），并让学生思考：①细沙在书本前的堆积体外形是否具有山前洪（冲）积扇的特征？②流水搬运物体的重量与水流速度的6次方成正比，据此推想山前洪（冲）积扇沉积物的颗粒大小分布有什么规律？③这个实验能否反映山前洪（冲）积扇不同颗粒沉积物的分布规律？为什么？④如何改进这个实验。

从教材的叙述中我们可以看出教材编者明白这个实验存在的问题，可是由于课本上没有给出正确答案，加之河流冲积扇知识点的难度及冲积扇实验的复杂性，教学实践中往往会出现一系列错误的冲积扇实验。这些冲积扇实验虽然更换了实验所用颗粒物，但其本质都是在桌面上用书本进行固体颗粒物的滑落实验。它仅反映了颗粒物滑出槽口的沉积形态，即呈锥体，却未反映出河流冲积扇所具有的扇状形态和沉积物分布规律。

图2.1 人教版地理教材中的冲积扇模拟实验

河流冲积扇地貌的形成过程，涉及的新课标内容为“野外观察或者运用视频、图像，识别3-4种地貌，说明其景观的主要特点”。“结合实例，解释内、外力因素对地表形态变化的影响，并说明人类活动与地表形态的关系”。基于冲积扇模拟实验研究存在不足的现状，及课本文字描述比较抽象，冲积扇又与学生实际生活较远，对其地貌特征缺乏直观的感知，很难顺利达成新课标要求的困难。

研究小组依据地理模拟实验的流程，以地理核心素养为目标，以学科必备知识为任务，以地理问题为引导，并结合野外实践活动，设计了新的河流冲积扇为研究对象的地理模拟实验以及制作冲积扇模型。

三、研究方法与过程

3.1研究方法

3.1.1文献分析法

文献分析法是指为探明研究对象的性质和状况，研究者收集文献资料进行研究，并从中提出自己观点的分析方法。通过搜索、鉴别、整理和深入研究相关的地理教育文献，了解目前对于冲积扇模拟实验的研究现状，总结与提炼其主要观点，加深冲积扇的认识，丰富理论基础为模拟实验的进行提供指导。

3.1.2 案例分析法

案例分析法是指对某一案例进行分析，并最终得出普遍性、一般性规律的方法。本研究选取中学地理教材中冲积扇的案例，通过具体的案例设计来帮助教师明确模拟实验的设计原则和方法，培养学生的综合思维能力和地理实践力。

3.1.3实地考察法

实地考察法是指为明白一个事物的真相，势态发展流程，而去实地进行直观的观察，局部进行详细的调查的定性研究方法。在条件允许的前提下，部分学生就近观察居家附近的冲积扇地貌，了解其分布特点，并搜索现状资料进行分析，思考其产生的原因和过程。

3.2研究过程

1.2020年1月：了解常州市中小学研究性学习现状及成果，班级民主选出感兴趣的研究课题，及《河流堆积地貌冲积扇的模拟实验研究》。

2.2020年1月：确认课题组主要成员，明确分工项目，查找相关文献资料。

3.2020年2月：交流所查找的资料，归类、完善、提炼核心观点；部分同学进行实地考察。

4.2020年2月：根据小组分工，进行实验的准备、选择、实验记录、拍照等，集中完成实验。

5.2020年3月：根据实验现象，制作冲积扇模型。

6.2020年4月：课题的结题和汇报工作。

四、相关概念的界定

4.1地理模拟实验

地理实验一般分为广义的地理实验和狭义的地理实验。地理模拟实验属于狭义的地理实验，一般指在室内进行的自然地理实验。但地理事物的分布在时间上久远在空间上广大和沿边，因此在高中地理教学过程中不可能把所有自然过程直接引入地理模拟实验，所以地理模拟实验需利用替代材料从而设置类似的环境和条件，模拟地理事象演变的过程。

因此，地理模拟实验是指研究者利用实验仪器和工具，创造科学的地理实验环境，模拟自然地理现象及其演化的过程，着重强调其应该是研究者依据科学的模拟实验步骤进行的。并且，模拟实验是老师和学生共同进行，是根据真实情境以及学习者的学习需求创设情境，让学习者在情境中从事某种具体的学习活动，从而达成教学目标的教学方式。

图4.1 冲积扇的相关概念

4.2冲积扇

冲积扇模拟实验是自然地理教学中重要的地质地貌实验，要想更好的了解、设计冲积扇模拟实验，必须要掌握关于冲积扇的相关概念（图4.1）。

4.2.1冲积扇的定义

在山区，由于地势陡峭，洪水期水流速度快，携带了大量砾石和泥沙。当水流流出山口时，由于地势突然趋于平缓，河道变得开阔，水流速度减慢，河流搬运的物质逐渐在山麓地带沉积下来，形成扇状堆积地貌，称为冲积扇（图4.2）。在干旱半干旱地区，扇状堆积体被称为洪积扇，湿润地区被称为冲积扇

图4.2 冲积扇航拍照片

4.2.2冲积扇的形成原因

当河流流出谷口时摆脱侧向约束，其携带物质便铺散沉积下来。冲积扇平面上呈扇形，扇顶伸向谷口，立体上大致呈半埋藏的锥形。以山麓谷口为顶点，向开阔低地展布的河流堆积扇状地貌。

图4.3 冲积扇的扇顶、扇中和扇缘

冲积扇可分成上、中、下3个部分（图4.3），即扇顶、扇中和扇缘。扇顶是指扇体最上部靠近山口的部分，是以片状漫流垂向加积为主的沉积区。扇中是扇体中段，是辫状分支水流活动的地区。扇缘是指潜水溢出点(即交叉点)以下以细粒沉积为主的沉积区。

4.2.3冲积扇的大小

冲积扇大小主要与沉积物供给量、气候因素、物质来源区与堆积区的地形条件有关。在温带或湿润地区，降雨和洪流频率高，侵蚀作用阻碍了冲积扇的增长，湿润区冲积扇的水流把沉积物多半都搬运到冲积扇范围以外去，也阻碍了大冲积扇的发育。未受构造变形或邻近冲积扇增长所限制的冲积扇，其形状近似部分锥体，横剖面呈凸形，纵剖面略呈凹形。扇的坡度受冲积扇大小、物质来源、物质来源区主要岩性、堆积历史和构造运动史的影响。上升区，扇面可以很陡。粗大砾石多形成陡扇，页岩、泥岩区的细粒物质多形成平缓扇。与泥石流堆积有关的小冲积扇很陡，物质来源丰富的大冲积扇也很陡。

4.2.4冲积扇在不同的气候区有不同的形成过程:

（1）湿润区

降水频率大，水量丰沛，水流比较稳定，因此出山口河流形成的冲积扇规模大，组成物质分选较好，砾石磨圆度高，扇面上分流和网流十分发达（图4.4）。扇面物质在湿热气候作用下，土质呈现红壤化。

图4.4 湿润区冲积扇平面分布特征

山区主流两侧的溪沟坡陡水流急，在山洪暴发时形成洪流或泥石流，挟带的大量碎屑物质便在沟口附近堆积，形成由大小不一的砾石、砂土和粘土等组成锥形的冲积锥。这些碎屑物质分选程度和磨圆度均较差，孔隙度较大，透水性较强。一般情况下，冲积锥面积较小，其上段坡度较大，中段坡度锐减，前缘地段地势展平，坡度减至1~2度。

（2）半湿润区

出山口河流在山前多发育大面积的冲积扇。如中国华北平原西部山前的黄河、漳河、滹沱河和永定河等冲积扇，表面形态扁平，坡度较小，形成广阔的冲积扇平原。其中，黄河冲积扇面积达72144平方公里（图4.5），扇面上废弃的古河床高地和河间洼地呈指状分布，波状起伏的微地貌特点十分明显。

图4.5 黄河冲积扇

（3）干旱区

降雨量极少，暂时性洪流在山麓谷口处形成洪积扇。组成洪积扇的泥沙石块，颗粒粗大，磨圆度差，层理不明显，透水性强，扇面网状水系发育不显著（图4.6）。

图4.6 干旱区冲积扇平面分布特征

在山前断裂活动的盆地，洪积扇具有很大的沉积厚度，紧靠山前部分通常厚度达数百米。洪积扇从顶部到扇缘的高差也可达数百米。一系列洪积扇互相联结则形成洪积平原，又称山麓洪积平原。

4.2.5冲积扇的特点

（1）结构特点

1.以山谷口为顶点呈扇形

2.冲积扇到边缘地势逐渐降低

3.水系脉络清晰

4.沉积物的颗粒从顶部到边缘由粗到细，具有分选性

5.厚度从顶端到边缘逐渐降低

（2）环境特征

地势平坦，水源条件好，土壤肥沃

五、冲积扇模拟实验的设计

5.1设计原则

新时代有着广泛的地理信息获取途径和渠道，教师可以通过网络或各类期刊杂志查找众多冲积扇的实验案例，但并不是所有的实验都适合实施。无论是选择已有的模拟实验，还是开发性创造模拟实验，都应该遵循相应的原则，冲积扇模拟实验的设计也不例外，其应该遵循以下原则。

5.1.1可行性原则

在进行冲积扇模拟实验的设计时要遵循的可行性原则主要包含三个因素。

一是在设计冲积扇模拟实验时要确保关键环节和实际情况具有一致性，即其最终呈现的实验结果与真实的地理事物和现象没有太大出入，否则这样的冲积扇实验是不可取的。

二是要考虑到学生的年龄特点及其知识能力的基础，要根据学生原有的知识状况进行教学设计。学习是建立在学生已有知识基础上的主动建构，冲积扇模拟实验探索的内容要让学生从已有的知识中构建新的知识，从学生的认知能力和水平出发，唤起学生的求知意识和热情。

三是要考虑到学校的教学条件，有些实验需要特定的场地、特殊的器材，并且地理模拟实验的实施需要充足的教学时间，这些因素很多时候成为了限制地理模拟实验实施的原因。

5.1.2必要性原则

在设计冲积扇模拟实验方案时要考虑到其必要性，即所设计的冲积扇模拟实验的作用是否有助于教学目标的达成，是否有助于更好的培养学生的地理核心素养。设计的冲积扇模拟实验要锻炼学生收集及处理地理信息的能力，让学生的信息意识（辨别复杂地理信息的价值的能力）和问题意识（提出问题的习惯）逐渐增强，即地理实践能力逐渐增强的同时也能锻炼学生的思维。

教师设计的冲积扇模拟实验必须符合手脑并用的原则，引导学生从要素组成、时空变化、区域特征等方面去思考分析，在锻炼学生综合思维的同时让学生能从感觉、知觉等层面加深对区域认知的理解。学生对冲积扇的特征及其动态演变有全面的认识时就会自然的生成了人地协调观，会科学理性的思考冲积扇区域的现状和未来发展可能，最终实现对学生地理核心素养即人地协调观、综合思维、区域认知、地理实践力的培养，否则冲积扇模拟实验是没有设置的必要的。

5.1.3科学性原则

冲积扇模拟实验是研究者模拟冲积扇的模拟实验，进行实验最基本的要求是保证其科学性。冲积扇模拟实验虽然是复原性的模拟，其与所模拟的地理事象完全不同，但设计者要保证其表达内容符合科学的原理，若实验设计不科学并与真实的地理事象存在一定偏差，会直接导致实验现象和实验结果出现错误，那么设计的地理模拟实验也失去了其教育价值。

科学的冲积扇模拟实验所模拟的冲积扇必须与真实的地理现象相符合，其最终得到的数据能让学生分析出正确的结论。其次，参与冲积扇模拟实验的软件和仪器必须是合理的、科学的。最后，冲积扇模拟实验的设计必须符合高中地理课程标准，要以教材的内容为支撑而不能盲目开发，地理课程标准是地理教学的依据和标准，同样也是冲积扇模拟实验设计的依据和标准。

5.1.4探究性原则

冲积扇模拟实验不仅要为冲积扇提供直观的感性认知，还要在此过程中培养学生的观察能力、动手能力、思维能力和想象能力，所以学生的自主探究尤为重要。教师在进行冲积扇模拟实验设计时要注重探究性问题的设计，要让学生参与到冲积扇模拟实验过程中，逐步引导学生从不同的角度发现问题和探究问题，并对实验现象、实验结果进行分析。

具有探究性的冲积扇模拟实验让学生多感官共同参与，选用学生熟悉的周围环境和事物作为实验场所和实验器材，最大程度的激发学生的探究欲望和好奇心，拓宽学生想象的思路，在探究问题的过程中主动获得地理知识、应用地理知识及解决地理问题。

5.1.5开放性原则

冲积扇模拟实验设计的开放性主要体现在能够打破空间和时间的制约，能够让学生自主的选择学习环境并且在此过程中实现学生的自主学习，因此在进行冲积扇模拟实验教学时，应该提倡开放性给学生提供更好的学习平台，方便学生自主学习、学生间相互合作学习。

首先，教师在进行冲积扇模拟实验设计时不再局限于单一的教学媒介，随着地理信息技术的发展，传统的模型模拟实验的地位受到挑战，计算机模拟实验逐渐走入地理教学，教师可以给学生播放冲积扇的三维动态图，让学生更好的认识冲积扇的形成。其次，冲积扇模拟实验时不再局限于教师的演示，更注重学生主动的参与，鼓励学生在真实的现实环境中发现有趣的地理现象和问题，自主的设计模拟实验。

5.2设计环节

虽然并不是所有的地理模拟实验设计都严格的遵循一定的步骤和顺序，但是其设计的环节还是有一定的规律可循的，冲积扇模拟实验也不例外。冲积扇模拟实验的设计大致包括“预设性的环节”、“过程性的环节”及“反思性的环节”（图5.1）。

图5.1 地理模拟实验的设计环节

5.2.1预设性的过程设计

冲积扇模拟实验的设计首先要确定模拟实验的主题，并根据课程标准设计实验目标。为更好地达成冲积扇模拟实验的实施效果，需要预设学生在模拟实验中要解决的问题及其为此提出的实验假设，并以此设计实验方案，故预设性的环节包括“提出实验问题”、“构建实验假设”和“设计实验方案”（图5.2）。

图5.2  预设性的过程设计

（1）提出实验问题

问题的提出有利于帮助学生明确短期目标，冲积扇模拟实验中实验问题的提出就是确定实验目的的所在，确定明确的实验问题，通过冲积扇模拟实验收集地理信息、获得地理数据、得出问题答案，最终帮助学生进行有效的学习。提出一个问题比解决一个问题更加重要，问题质量的好坏直接决定模拟实验的效果。

提出问题的途径有很多，只要能让学生产生深刻思考，有很多的问题素材。在提出冲积扇地理模拟实验问题时，需要满足一些要求。首先要注意问题的科学性，问题的提出既要理论联系实际，要考虑理论依据的同时联系现实依据，又要从学生的实际情况出发，不同年龄阶段的学生有特殊的的心理需求和个性特征，要考虑学生的认知能力和水平；其次要注意问题的主题性，地理模拟实验需要明确的主题作为实验的核心，学生围绕这一核心问题根据自身原有的知识和经验进行各自的假设，并为验证其假设设计具体的模拟实验或者有侧重的观察实验现象；最后要注意问题的适中性，问题的范围要是适中，不能太大否则探究难易入手，不能太小否则开放性不够，问题的难易要适中，不能太难否则学生无法做出解答，不能太简单否则无法激发学生的思维。综上，问题的提出需要结合学生已有的知识经验、具备的认知能力、现存的发展水平及潜在的发展能力，在充分考虑个体学生差异性的基础上，设计出不同层次水平的模拟实验问题。

（2）构建实验假设

假设是对客观事物的假定的说明，科学研究上的假设要根据事实提出，再通过实验的证明以及实践的检验才能成为理论。在冲积扇模拟实验中有必要对实验结果提前进行的假设，即对冲积扇模拟实验可能出现的现象和结论进行预测，这种假设必须建立在以往知识经验和实验观察的基础上，并且其是能够被检测的预测。

冲积扇模拟实验中的假设促使学生在实验开始前就进行深度思考，辨析假设的真伪，根据自身原有的知识和经验猜测实验现象，再进行模拟实验检测假设。在进行“冲积扇”模拟实验时，学生控制变量坡面的坡度，对实验结果进行预测和猜想，坡度每增大一度冲积扇的大小增加多少个百分比。这个假设需要学生根据自身的知识积累和生活经验进行预测，学生由于个体的差异性其得出的假设也各不相同，但不妨碍其进行模拟实验去验证假设，最终分析结果得出最终的结论。

（3）设计实验方案

设计实验方案即设计一个模拟实验来检验之前的假设。在冲积扇模拟实验设计中应该明确具体的实验器材以及阐明实验步骤。

①  明确实验意图

明确实验意图就是说明冲积扇模拟实验设计的意义，在设计模拟实验之前有必要阐明其需要对哪些地理问题进行探究，说明在模拟实验过程中能培养学生的哪些能力，为什么能培养学生的这些能力。在“冲积扇”模拟实验实验中，明确要探究冲积扇的形成原因，其特征受那些因素影响，冲积扇对地理环境的影响，在模拟实验的过程中培养学生的综合思维能力和地理实践力。冲积扇模拟实验需要在明确的指示说明下展开，这也是明确模拟实验设计意图的价值所在。

②进行实验准备

首先，明确课标要求。地理课程标准是一切地理教学活动的依据，要根据课标把握教学重难点的选择。 “冲积扇”模拟实验对应的课标要求为“结合实例，分析造成地表形态变化的内外力因素”，因此在进行实验设计时要突出其地表形态发生了哪些变化，并要合理控制变量，体现降水量、河流流速、坡度、植被等因素与冲积扇特征之间的关系。冲积扇模拟实验要根据高中地理课程标准进行实验内容的选择，并且在设计的过程中不能把知识内容复杂化，更不能将复杂的内容简单化，最终导致教学效率的降低。

其次，收集相关资料。冲积扇模拟实验的过程需要学生的全程参与，这就要求学生要掌握一定与实验相关的知识，在实验开始前通过教科书、课外书籍、网络视频等途径预先了解实验内容，并尽可能收集一些试验中可能使用到的工具或者优化实验的道具，做好实验开始的准备。

最后，确定地理实验器材。冲积扇模拟实验用替代性的材料或者工具创设情境，模拟地理事象的演化过程。这些替代性的材料最好选择生活中经常应用的、随处可见的东西，能够便捷得到的简易材料。实验器材的甄选要注意与生活相结合，选择便宜、简单、安全、使用以及环保的实验器材。

③确定实验方案

实验方案是对冲积扇模拟实验的总体设计，一般情况下一个地理模拟实验的设计方案应该包括实验名称、实验目的、实验准备、实验实施、实验现象、实验结论以及实验评价，不同个体设计出的冲积扇模拟实验也可能不同，因为其控制的变量可能不同。

冲积扇模拟实验在设计时，要高度重视对实验变量的控制。变量即可以变化的量，自变量是首先发生变化的量，因变量是自变量变化之后发生变化的量。控制实验的变量最重要的是理解因变量随着自变量而变化的规律。当控制的变量不同时，地理模拟实验设计的方案也就具有了多样性，实验方案的设计是一个合作探究的过程，不同的人就有不同的设计思路。

5.2.2过程性的环节

预设性的环节明确实验的主题及要实现的教学目标，并据此进行模拟实验方案设计，过程性的环节则着重进行模拟实验的实施步骤设计，即“完成实验实施”。

实验的实施是任何一个实验都不可缺少的环节，记录和获取地理数据、地理信息都依赖地理模拟实验的实施。实验实施的过程也是学生观察和操作的过程，更是学生能力培养的过程。在教师的指导下学生通过操作实验的方式，运用比较法、观察法、演绎法、归纳法以及综合分析的方法，在提升地理实践力的同时，获得相应地理知识，培养自身的综合思维能力。

教师在指导学生进行冲积扇模拟实验的操作时，要根据学生的反馈调整实验的节奏，激发学生观察实验的兴趣并引导学生使用正确的观察方法。教师运用各种问题来引导学生观察、思考，让学生通过对冲积扇模拟实验现象的观察，自己做出问题的结论。这种观察是全面细致的观察，是能深刻理解实验地理意义的观察，其有助于实现学生感性认识到理性认识的升华。

5.2.3反思性的环节

为进一步完善冲积扇模拟实验，需要对实验的数据进行分析并评价实验的实

施过程。因此反思性的环节包括“分析实验结论”和“进行实验评价”（图5.3）。

图5.3 反思性的过程设计

（1）分析实验结论

实验结论是对实验现象和实验得出的数据进行分析以及概括的过程。有些地理模拟实验可以直接在实验演示的过程中得出结论，但有些实验需要分析实验数据，从中寻找实验对象存在的变化规律和发展趋势。在“冲积扇”模拟实验实验中需要学生对各个小组的实验进行总结归纳并填写实验记录表，最终对比得出冲积扇的影响因素。表格和图表的形式能更好的展示实验数据，其能更直观的反映实验存在的规律，帮助学生挖掘数据背后隐藏的原理和规律。分析数据得出的结论将与实验前的假设进行对比，是学生产生深刻的思考，并能在此过程中揭露实验过程可能存在的问题，因此实验结论的分析至关重要。

（2）进行实验评价

冲积扇模拟实验评价是对实验设计及实施的过程是否科学的评价，是对学生能力培养目标是否达成的评价，其是对学生的评价，更是对老师的评价。评价实验过程中如何培养学生的能力，哪些步骤培养学生的能力，并对实验过程中存在的逻辑关系进行总结和说明，发现实验中的亮点以及不足，以便进行实验的改进和优化。例如在“冲积扇”模拟实验实验中，学生可以从以下四个方面评价自身在实验过程中的表现：1.在实验设计的过程中是否有完整的思路，自主提出实验假设，并优化实验设计方案；2.是否积极与同伴合作共同完成实验操作，并且清晰的指出本组实验的漏洞或其他组实验的不足，进行实验操作的优化；3.对冲积扇模拟实验进行全面的、系统的、综合的观察，清晰的分辨影响冲积扇的要素及各要素之间的关系，从冲积扇的形成现象、冲积扇的影响、以及冲积扇未来发展的趋势等方面进行科学的、系统的阐述，并填写实验报告。

六、实验的实施

6.1第一次实验

为了帮助学生对所学地理知识有较深入的理解，引导学生利用自主探究的学习方法学习地理，人教版新课标高中地理教材设计了大量探究性学习活动。其中，该教材“必修1”中的“河流地貌的发育”一课中，探究性实验“冲积扇的形成”就是一个很好的例子。但是从教学实践的情况看，教材中所设计的实验方案需要进一步改进。以下为本研究性学习小组进行的三次改良试验：

第一次实验在一定程度上探究了冲积扇的形成过程，但是仍有很大的改进空间，例如其只采用了一种粒径的颗粒物，不能很好的模拟冲积扇的特征，基于此，又进行了第二次的改进实验。

6.2第二次实验

总结第二次实验的失败教训，研究性学习小组进行了第三次实验，无论是实验设计，还是实验的科学性都有了较大的提升。

6.3第三次实验

在冲积扇的模拟实验中，我们逐渐了解了冲积扇的形成过程，及冲积扇的特征。通过这次实验，我们也学会了取舍。在初次实验的过程中，我们研究坡度对冲积扇实验的影响，采用了五种不同的变量，但是在完成实验的过程中，由于现象不明显，实验没有意义，我们做出了取舍。

其实模拟实验也是我们人类对于不可控的自然现象，要采取什么方式来改善我们生活质量，生活水平的一种体现。就像这次的模拟冲积扇的实验，我们查阅资料，了解到由于地形崎岖坎坷，在真实的冲积扇地区，没有居民区的分布，而是分布在扇形的边缘。制作模型的最终目的是为了更加了解自然，走近自然，形成自然与人的高度融合。

七、冲积扇模型

冲积扇模型制作过程表
制作目的	（1）学会设计并制作自己心目中的冲积扇模型，增强自己动手，思考和完善方案的能力，培养团队协作精神，增强团队凝聚力。 （2）将形象思维转化为现实中的模型，通过制作立体模型，更好的了解冲积扇的内在空间结构及特征，增强我们对冲积扇及其设计的理解。 （3）通过模拟及制作模型，我们可以更好的了解自然，探究自然，模型恰恰使得自然和艺术结合，给人视觉上的震撼，冲击与美感。
制作准备	双面胶（宽、细）量多，海绵胶（宽），透明胶带（宽、窄），硬纸板，超轻粘土，普通黏土，小牙签，白纸，胶水，餐巾纸，美工刀，长签。
制作步骤	概念设计：   图7.1 概念设计 第一步，设计模型制作的方案，我们参考了一些资料，小组内部商量讨论，决定出了最终的模型样式，在原有材料的基础上，增加了几处细节改进完善。 第二步，我们找来了几块硬纸板，将它们裁剪成六个长方体，同时确保长方体的宽相同，将六个长度不同的硬纸板按照从小到大的顺序从上到下依次叠加。并用宽的双面胶粘贴，同时我们按照错开的方式，将小牙签一根根的固定在基底的侧面，这样基底部分就做好了。   图7.2 模型制作过程   第三步，在基底的表面，我们先填补梯田，再用棕色的超轻粘土糊住，制作的过程中，注意到在现实的情况中，坡地是有隆起，有凹下去的地方的，所以在中间阶梯部分我们缓和一些来填补住之间的高度。在基底的侧面和背面，用薄薄的一层超轻粘土糊住。随后，我们把白纸揉成条状，插进签子里固定，用餐巾纸包住尖的地方，再糊上粘土，在要放置的地方先贴上双面胶再插上牙签，把做好的山固定上去，这样就完成了蓝色部分的山脉。在有坡度的地方，我们用粘土在相应部分粘上。   操作注意事项： （1）事先准备好较宽的双面胶粘贴，短小的牙签固定。 （2）在制作基底部分的时候，各板之间的距离要控制恰当，以便形成一个较真实坡地，在粘土使用的时候要控制量。
模型成果	第一次制作模型因不熟悉及对冲积扇的认识不足，模型相对简陋，因此有进行了第二次模型和第三次模型的制作。 图7.3 第一次制作的模型       图7.4 第二次制作的模型             图7.5 第三次制作的模型

第一次拼搭的时候，基底没有固定好，使用短小的牙签不能参加将每层很好的固定，制作的过程中会出现摇晃的现象。第二次的时候，我们又重做了实验。使用硬纸板竹签搭好，基底从下往上一层层叠加，一共五层。我们将一些废旧报纸充当填充物，塞入硬纸板的夹层中（在没有填充之前相当于架空），其中用单面胶固定，以确保其基底制作稳定。接下来我们用紫砂泥将基底表面糊住，使层与层之间的过渡，看上去没有那么突兀，然后，我们要做的是山脉将废报纸揉皱，然后将其形状变成类似于山脉的长条状用双面胶固定，其中山脉的长度要贯穿模型的五层固定好之后，我们用紫砂泥覆盖在上面糊住缝隙，形成一个比较真实的山脉，然后开始做河流，河流的变化是从高到低，从矮到宽在河流下游附近，我们用各种大小不一的食物来模拟冲积扇。

八、小组成员反思

（1）高一12班朱俐萱

探究实验是彼此思想的交融，既可以培养动手能力，又可以小组分工合作的良好契机。由于河流流出山口，坡度变缓，河道变宽，河流分汊，流速减慢，搬运能力减弱，导致大量碎石和泥沙在山前堆积，形成冲积扇。这是冲积扇的成因。而我们好奇于了解冲积扇的形成与哪些因素有关，所以产生了此次实验。在这次实验中，我负责的是写实验报告这一部分，其中还参与了填写模型报告。

通过本次实验，我们可以更好的了解并学习冲积扇的形成过程。但是在操作实验的过程中，由于不能真正模拟一个现实的情况，现实中间应该是水体不断流动的，我们仅仅是把颗粒物放在一个斜面上，当接触地面的时候，无法将它继续推动。并且在现实中无法真正控制小米流速是相同的，这也是实验的不足之处。

    其实在做实验的环节中最主要的是实验的严密性，因为，实验只有严密，才更有说服力。我们考虑到现实中间应该是水体不断流动的，如果我们仅仅是把颗粒物放在一个斜面上刚接触地面时，就无法将它继续推动，所以在我们的第三组实验中设想是增加模拟降水这一环节。在现实过程中,书本下方与桌面存在一定的空隙?所以土壤和颗粒物没有办法完全吻合于平面内，直接导致堆积体的扇形特征不明显而在改进实验中，我们采用泡沫塑料来代替书本做实验。

    通过这次实验，我们也学会了取舍。在初次实验的过程中，我们研究坡度对冲积扇实验的影响，采用了五种不同的变量——90度，60度，45度，30度，15度共计五组，但是在完成实验的过程中，由于九十度现象不明显，现实中的九十度就是悬崖，实验没有意义，而15度的坡度过于平缓，故我们做出了取舍。

其实模拟实验也是我们人类对于不可控的自然现象，要采取什么方式来改善我们生活质量，生活水平的一种体现。就像这次的模拟冲积扇的实验，我们查阅资料，了解到由于地形崎岖坎坷，在真实的冲积扇地区，没有居民区的分布，而是分布在扇形的边缘。制作模型的最终目的是为了更加了解自然，走近自然，形成自然与人的高度融合。

（2）高一13班王裴先

在寒假初时开展的地理合作探究，至此已告一段落，开学的日子近在咫尺。这一个寒假因为疫情的影响，致使不少材料来源被中断，但这没有阻碍我们小组继续做合作探究的信心。

1.从一开始的手忙脚乱到后来的井然有序。

本来应该聚在一起讨论的会议因为疫情的影响被打断，在我们陷入迷茫之时，我们的班主任兼负责教师----何飞让班长把我们用群聊的方式聚在一起。通过不断的讨论来完善预定方案从混乱中一丝一缕的找到条件，安排日期。不断地规划任命，渐渐地手忙脚乱被有条不紊代替，探究开始走上了正路。

2.关于我的分工

我的任务是寻找常州附近的冲积扇以下是我的结论：常州，别称龙城，江苏省地级市，处于中国华东地区，江苏南部，北濒长江，东临太湖，西倚茅山，南扼天目山麓；常州属于亚热带季风气候，雨热同期，冬季温暖，降水以夏雨为主，但常州附近并无山脉，所以无法形成冲积扇所需的地势条件，所以常州并无冲积扇。

冲积扇在干旱、半干旱地区发育最好，由暴发性洪流形成，在一些山间盆地区尤为突出，通常被视为荒漠地形的特征。冲积扇有几种重要的类似物:例如河流三角洲，不同之处是后者在河流入海或其他水体处的水下形成，例如中国上海地区就是典型的河流三角洲;

3.  关于我去过的地方

图8.1   阿尔卑斯北坡山麓

2019年的暑假，我去了瑞士，到过日内瓦，但最要的还是阿尔卑斯山，在阿尔卑斯山附近就有冲积扇。阿尔卑斯山由于非洲板块与亚欧板块相互碰撞形成，在山麓地区形成的冲积扇蔓延到布里恩兹湖（ＢＲＩＥＮＺＥＲＳＥＥ）附近。因其冲积扇扇面较大，许多城镇都在冲积扇上。在中国，也有这样的冲积扇。北京城市，坐落于华北冲积扇上。由于它的地形和气候的影响，使冲积扇变成洪积扇（湿润扇）。

图8.2  瑞士附近的阿尔卑斯山脉冰碛堆积

4.关于合作学习的反思和收获

因为疫情原因，团队不能直接聚在一起面对面讨论，造成了思维不够活跃的弊病，致使整个团队效率较低。但是大家通过网络讨论，也有不同的收获，本次的学习合作使我们更加了解成员的爱好和特长，经历短短几个月，我们已经初步形成了一个团结的集体。让我了解到合作往往是人与人互动的一个重要部分，不是所有的事都能一个人完成，正确客观的认识自己也是成长的一部分。

图8.3寒假期间的研究性学习网上研讨

（3）高一13班孔心语

研究性学习是一项需要投入大量的人力和精力的活动，这就需要我们非常地团结配合。当老师下达任务的时候，我们有些许的手足无措，因为这是我们第一次接触设计实验类的研究性学习。设计，意味着我们要摒弃书本上的实验方案重新开始。前期的准备工作因此显得至关重要，它决定着本次研究性学习的成功与否。在老师的一番指导下，我们进行了冷静仔细地分析。

蒋可冰根据我们每个人自身的优势，合理地给我们分配了任务。搜集资料的同学内容很详细，让我们对冲击扇的形成有了一个初步的了解；设计实验流程的同学面面俱到，材料、过程以及实验中的注意事项都有提及；拍摄地形地貌的同学，踏遍每一寸土地，只为寻得那几张能够完美体现出冲积扇的照片。

一、实验过程，仔细谨慎

有了前期细致的准备，实验如火如荼地开展了。第一次实验我们将书上使用黄沙，换成了奶粉和各种大小不一的豆子，来模拟自然中大小不同的石块。但试验后，我们经过分析总结发现，我们遗漏了水对冲积扇形成的影响, 因此流水的沉积作用没有得到直观的体现, 也缺少可靠的实验数据以及没有考虑弯曲的河道 , 缺少考虑河谷宽度的变化、山前的开阔地形、河床比降的差异。在之后的一次又一次的实验中，我们增强了试验的直观性和科学性，不断改进，控制干扰变量，改变实验材料，进行多次实验以探究出冲积扇形成的根本原因。

二、分析总结，提升自我

在本次的研究性学习活动中，我们小组群策群力，各司其职。不过我们做模型的过程也不是一帆风顺的。我们三个每人绘制一张图，后再融合每张图的优点，接着制作模型。而第一次却不尽如人意，重来；第二次冲积扇面位置错误，重来；第三次我们小心谨慎再三确认模型上每一块黏土的摆放位置。后期还用了水彩颜料进行润色。

我们每个人都十分认真地完成任务，在实验的过程中，我们不断地发现问题，解决问题，坚持不懈地进行一次又一次的实验。在进行实验的这段时间里，我们互相帮助，积极进取，学会了团结合作，提升了社会实践的能力。我们在开放的情境中主动探索，亲身实践；在愉快谨慎的心境里，自主学习，提升能力。不仅如此，它还培养了我们的创新意识和创新能力，使我们在学习的过程中不拘泥于书本，不迷信权威，不墨守成规。在老师的鼓励和指导下，我们都充分地发挥了自己的想象力和主观能动性，独立思考，大胆探索。

（4）高一14班邓添译

在开放的情境中主动探索，亲身体验，在愉快的心情中自主学习，提高能力，我在硏究性学习中不断收获，得到锻炼，提升自我。

通过此次研究性学习活动，我收获很大，首先是研究问题的能力得到了很大程度上的提高，另外，在和同学们一起研究，撰写最后的研究论文和研究性学习报告的时候，我的人际交往能力也得到了很大的提高。其次是通过这次研究性学习活动，使我更客观和准确的认识冲积扇的形成.

我们研究了近两个月，研究过程并不是一帆风顺的。在研究性学习的初期阶段，我们组员都感到有点不耐烦，毕竟要做一个调查报告，也不是一件简单的事情，这时老师一直在我们身边鼓励我们，并且告诉我们明确的知道自己想研究什么内容，研究的具体对象是谁，研究的目的与意义是什么，想取得什么样的实验结果等等这些具体的事项，才能髙效率，高质量的完成硏究。这令我们顿时恍然大悟，于是收拾好心情，调整好心态，安下心来做准备。

   这次活动使我清晰的认识到只有一个综合能力强的人，才能更好地在今后的社会上站住脚，更好地适应社会的发展，才能创造更美好的未来。研究性学习的目的就是提前让我们接触社会，锻炼自身的活动能力与实践能力，为我们以后走向社会积累经验，丰富阅历。

   这个活动，使我们懂得了更多，培养我们对学习的热情，看问题也更全面了，不会像以前那样一根筋地思考问题了，在碰到问题时，我们会想得很多，尽量从各个方面来思考，尽量使我们解决问题的方法更加得完美，这样就能使得我们的研究性学习更加完美。

  虽然在研究过程中我们感觉很累，还花了我们不少的休息时间，遇到了几次挫折，但最终我们还是挺过去了，看见条条自己研究出的规律，心里有说不出的高兴，就如衔过枚青橄榄，酸酸的，涩涩的，最终尝到了丝丝的甘甜，感觉美滋滋的。

   这次研究性学习有很多值得以后借鉴的成功之处，比如说，这次研究性学习在每一步活动实施的时候都采取了成员合作的方法，这使得研究性学习的效果得到了提高，良好的学习效果也为最后撰写出成功的研究性学习论文奠定了基础。