初中地理实验实操攻略：水土流失探究实验设计与实施
初中地理实验实操攻略：水土流失探究实验设计与实施
水土流失是地理教学中的一个重要课题，通过实验探究其影响因素，有助于学生深入理解这一环境问题。本文将详细介绍如何设计和实施水土流失探究实验，包括实验材料准备、实验装置制作、实验方法和过程等关键步骤。
2023年12月，教育部教育技术与资源发展中心（中央电化教育馆）制定的《中小学实验教学基本目录》2023 版中，有初中地理实验教学基本实验活动41个和高中地理实验教学基本实验活动39个，共计80个实验活动。
为了更好地帮助老师们了解该实验目录，能依据基本实验活动建议主题开展相关的实验活动，启星学苑结合在地理教育装备领域多年的研发和教研经验，计划推出系列【实验专题】文章，按照教育部发布的地理实验教学目录，逐一整理每一个实验实施时可以用到的工具样例，并结合自己工作经验进行比较分析，便于老师们参考和借鉴。
本文分享初中地理实验教学基本实验活动中的第一个实验“设计简单的实验方案并实施（如设计水土流失的探究实验等）”。
实验三十七：设计简单的实验方案并实施—以水土流失探究实验为例
课标要求
设计简单的实验方案，利用模拟、虚拟等方式开展水土流失探究实验。
活动目的
通过实践操作和理论与实验相结合的方式，让学生深刻理解水土流失的原理、过程、影响因素及其对环境的后果，并探索有效的防治措施。
模拟实验法
《中国水利百科全书-第一卷》（1990年12月）将水土流失定义为：在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀及水的损失。
关于水土流失实验的设计与实施，学生可根据想要探究的水土流失不同影响因素（降水、土壤、地形、植被等）自主设计控制变量实验方案，就地取材，制作实验装置，在实验室或校园里开展探究水土流失影响因素的模拟实验。
探究坡度因素对水土流失的影响
【准备实验材料】
一次性塑料水杯2个、小号透明塑料瓶2个（编号为A、B）、烧杯4个、胶带1卷、剪刀1把、垫板2块、泡沫板1块、沙土、苔藓、圆规、蜡烛
【制作实验装置】
- 将两个小号透明塑料瓶都用剪刀剪去一个大小适宜的长方形，近似形成槽状，并且在另一侧近瓶口处剪一个小孔。
- 在两个一次性塑料水杯底部相同位置用烧热的圆规各扎三个孔。
- 在两个塑料瓶中装入等量的沙土并覆盖等量苔藓进行实验。
【实验方法】
采用控制变量法进行实验，本实验采用控制土样，植被状况和径流大小相同，垫高一组塑料水瓶使其坡度增高，另一组稍垫高一点，进行对比实验。
【实验过程】
第一次实验：将两个小号塑料瓶放在实验桌上，底部用垫板垫出不同坡度（A＜B），前端小孔悬于空中，底下放两个正对小孔的烧杯。两名同学分别拿着塑料水杯贴近水瓶并拿着装有125ml的烧杯往里同时匀速倒水。观察流出快慢和水的浑浊程度和流出水量多少。
不足：出水效果不好，水的浑浊程度不明显，流出水量过少
改进措施：加大注水量，由125ml增加至250ml，改变出水方式。
第二次实验：其他保持不变的情况下，将两个小号塑料瓶瓶盖拧开，小孔用胶带封住，将B号瓶垫高，直接用装有250ml水的量杯往塑料瓶倒水，进行实验。
不足之处：水的浑浊程度，流出水量的差距仍然不明显。
改进措施：由于之前实验的进行，水流对土样的冲刷不同，植被覆盖也存在差异。因此对实验土样，植被进行整理，使其相同。
第三次实验：在第二次实验的基础上进行改良，再次实验。观察实验现象。
【实验结论】
坡度大的塑料瓶径流稍快，量杯中的水更浑浊，流出水量更多。在相同条件下，坡度越大，水土流失越严重。坡度越大，降雨产生的水流速度越快，水流冲刷，挟带能力更强，更容易造成水土流失。
以上为上饶师范学院刘思源指导下地理师范生开展相关实验实践活动，关于水土流失主题，该学校的同学们开展了一系列的探究实验。
虚拟实验法
此外可以借助信息技术的发展和应用改变学生学习方式和教师教学方式。虚拟现实技术可以提供近似真实的环境，为不能外出的学生提供地理实践的替代性操作体验，为学生提供接受式学习之外的补充学习方式。相较传统实验室或实地开展实验，探究水土流失影响因素的虚拟实验可以不受天气、地点限制，随时随地在线操作，节省准备时间；且无需实物材料的准备，避免产生实验废物。
水土流失虚拟实验
（探究地表植被、土质、坡度、降水强度影响因素）
虚拟实验创设沉浸式场景，使学生直观感受水土流失过程，地形变化，帮助学生进行自主探究，促进主动学习，并对实验结果给出即时反馈，提升学习效率。虚拟实验为水土流失探究活动提供了一个安全、经济、高效、互动且数据丰富的学习环境，促进了理论与实践的深度融合，为学生理解复杂环境问题提供强大工具，培养未来技能。
水土流失成因读图分析
户外实地考察
学校教师也可以组织学生一起去到野外，亲身体验并实地观察自然环境中的水土流失现象及其影响。如选取有明显水土流失现象的场景地（小溪边、山脚、农田），观察并记录植被、地形、土地利用、水道痕迹，讨论成因以及在不同植被覆盖区（林地、草地、裸露土）的对比观察，收集水土流失情况，理解植被对水土保持的作用。
2024年4月，西安高新一中实验中学组织高一、高二年级师生前往秦岭国家植物开展研学活动。秦岭国家植物园是由陕西省政府、国家林业局、中国科学院、西安市政府联合共建的国家级综合植物园，也是唯一冠以“国家”二字的植物园。
全体师生先后去到科普馆和标本馆进行参观。学生们通过丰富的图文、模型、标本、影片等资料，深入了解秦岭动植物的多样性，生物习性、分类与分布，以及对自然生态以及人类社会的贡献，感受生物之美，自然之美。
之后同学们参加扎染、水土流失探究实验等多项营地主题体验课程。水土流失主题课程主要探究水土流失的成因,从而理解水土保持的重要性,通过对比实验验证影响土壤侵蚀程度的因素,在实验的基础上,通过资料介绍，让学生了解由于水土流失引起的地球表面地形的变化。本次活动有利于学生拓展对黄tu土高原等地区水土流失的认识, 同时让学生把自然界的许多现象联系起来，树立爱护环境和可持续发展思想。
开展水土流失实验