实验目录 | 高中地理实验实操攻略25——模拟褶皱的形成过程
实验目录 | 高中地理实验实操攻略25——模拟褶皱的形成过程
在高中地理实验教学中，模拟褶皱的形成过程是一个重要的实验活动。通过这个实验，学生可以直观地观察和理解地壳内部力量（内力）如何导致地表形态变化，尤其是褶皱山脉的形成过程。本文将详细介绍这个实验的目的、所需器材、自制学具的实验方案以及一些学校的实践案例。
在前面我们转载了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。
今天分享高中地理实验教学基本目录“选择性必修1-自然地理基础-自然环境中的物质基础与能量交换”中的实验活动25：模拟褶皱的形成过程。“实验26：模拟断层的形成过程”与实验25所用到的工具类型都是类同的，甚至许多工具都是将这两个知识点融合到一起进行模拟，故实验26不再专门单独介绍。
实验25：模拟褶皱的形成过程
课标要求：结合实例，解释内力与外力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。
活动目的：通过模拟实验，让学生直观地观察和理解地壳内部力量（内力）如何导致地表形态变化，尤其是褶皱山脉的形成过程。这有助于学生掌握地壳运动，特别是水平挤压作用下岩层弯曲变形的原理。该实验活动将抽象的地质学理论知识转化为具体的操作实践，加深对地质构造形成机制的认识。学生通过亲手操作，可以更好地将理论知识与实际现象联系起来，提高学习兴趣和效果。
褶皱是指岩层在外力作用下由原来的近于平直的各种面发生弯曲变形，但仍能保持岩层的连续性和完整性。褶皱是地壳中最基本的构造形式，也是地壳中非常引人注目的一种地质构造。
一些常见的形式如下
A：背斜，褶皱面向上弯曲，两翼相背倾斜。
B：向斜，褶皱面向向弯曲，两翼相向倾斜。
C：单斜褶皱，是指所有层都朝同一个方向弯曲，类似于台阶，通常上覆在断层上面。
D：倾伏背斜，倾伏褶皱就是指枢纽倾伏的褶皱。
E：穹隆，类似于一个倒转的碗，在地质结构学上是由于对称的背斜彼此交叉深入到彼此顶部形成的。它的形成原因是再折叠的水平应力和大气冲击/穿刺作用(更深又更轻的部分向表面移动的竖直位移)。
F：盆地，类似于一个直立的碗，在某种程度上是与穹隆相反的褶皱，因为先前平躺在地面的岩层构造变形导致大规模岩层结构重构。构造盆地就是地质凹陷。
舒良树教授的课程中也介绍了褶皱形态，并提供了实景案例，借用过来，方便大家理解。
（一）模拟褶皱的形成过程的标准器材
在高中阶段，教师可以采用多种模型和技术来有效地模拟褶皱的形成过程，例如在20世纪80年代以后，地理教室就出现了地质地貌模型来模拟褶皱断层，教师可以直接在课堂上用于该知识点的讲解；后来PPT幻灯片普遍使用之后，也有褶皱和断层的flash演示动画，可以用来动态的呈现该地质过程。2010年以后，随着三维建模技术的发展，可以用3D技术来建立褶皱和断层的立体全息模型，模型支持360°的旋转、观察、放大来进行岩层特征的观察。
除了以上技术手段以外，如果想要学生深度参与和理解，也可以利用不同颜色的粘土或泡沫板来模拟岩层的分层堆积，然后用木板或手掌施压，模拟岩层受力变形的过程，观察褶皱结构的形成。
断层褶皱模型
该模型可以模拟'背斜成山，向斜成谷'的过程。去掉上面的模型，又可以模拟'背斜成谷，向斜成山'的地形倒置现象。
褶皱地貌模型
全息技术模拟褶皱断层
中教启星自主研发的地理全息教学系统主要利用全息投影机、立体视频播放器、地理全息资源包三者结合的方式将全息投影技术应用于地理教学当中。可以将传统的许多实物模型都置入到该系统中，进行数字化的展示和呈现，按照模拟观察的需求进行人机互动。
（二）模拟褶皱断层的自制学具实验方案
除了使用以上制作好的模型或数字资源外，还可以组织学生利用自备的橡皮泥或者海绵板，进行自制学具，参考方案如下：
方案目标：通过动手制作模型，直观理解褶皱和断层的形成过程，加深对地质构造和地表形态变化的认识。
材料准备：
·大块彩色橡皮泥或塑形黏土（至少两种颜色，以便区分不同岩层）
·一块平整的硬纸板或塑料板作为基底
·尺子或直尺
·塑料刀或牙签（用于切割和雕刻）
·图钉或小木棍（用于固定和施加压力）
以上材料学生可以根据手边有的工具自行替换，只要可以实现效果即可。
实验步骤：
- 准备工作：在硬纸板上用尺子划出均匀的网格，有助于在制作模型时保持岩层的直线和平行。将橡皮泥分成若干小块，每种颜色代表不同地质时期的沉积层。
- 建造岩层：从纸板基底的一端开始，交替铺设不同颜色的橡皮泥条，每层之间尽量薄且均匀，模仿沉积岩层的累积过程。用手指轻轻按压，使每一层紧密贴合但不混杂。可以在某些层中嵌入小石子或纸屑模拟化石或特殊沉积物，增加模型的真实感。
- 模拟褶皱：模型堆好后，用双手从两侧向中间轻轻挤压，模拟地壳的水平挤压作用。观察并记录随着压力的增加，岩层如何开始弯曲形成背斜和向斜。使用图钉或小木棍在模型的两侧固定，维持一定的压力，让褶皱形态固定下来。同时，用牙签或塑料刀在褶皱顶部刻画出轻微的断层线，表示因挤压可能导致的微断裂。
- 模拟断层：同样制作层层堆积的岩层模型上，用塑料刀在岩层中切开一条直线，模拟断层面。然后，轻轻地将一侧的岩层向上或向下移动，形成正断层或逆断层的模型。
- 观察与分析：完成模型制作后，从各个角度观察褶皱和断层的形态特征，讨论它们的形成原因、形态分类（如对称褶皱、不对称褶皱、平移断层等）以及对地表形态的影响。分组讨论，每组选择一种特定的地质事件（如地震、板块碰撞）进行模拟，分析其对褶皱和断层形成的影响。
- 总结与展示：各小组向全班展示自己的模型，并解释褶皱和断层的形成过程，讨论实验过程中遇到的问题和解决方案。整理实验观察结果和学习心得，撰写简短的实验报告，包括模型照片和分析结论。
注意事项：
实验过程中要注意安全，避免使用尖锐工具时伤到手。
模型制作要耐心细致，确保岩层的分层清晰，便于观察。
鼓励创新，学生可以根据自己的理解添加额外的地理特征，如河流、山脉等，使模型更加生动。
**（三）学校实践案例**
福建师范大学附属中学李明老师指导学生进行模拟褶皱实验
**褶皱：背斜和向斜**
陕西省周至中学高一地理组组织学生开展“地理模型制作”活动，学生自制的背斜
向斜模型。
原文链接：方寸之间看世界——高一《地理模型制作》第二课堂活动
山东省泗水二中行知地理工作室组织学生开展内力作用演示实验，还提供了完整的实验方案。
原文链接：内力作用演示实验
吉林师范大学地理科学与旅游学院的师范生袁毓同学向大家展示了背斜向斜构造，详细描绘了背斜与向斜的形成过程，并讲述了如何通过岩层形态与岩层新老关系去判断背斜与向斜。
许多中学在组织的校级地理模型制作活动中，会建议学生制作一系列具有代表性的地质地貌模型，褶皱断层也是其中之一。相比其它的地貌模型制作，该实验原材料容易获取，制作难度不大，还是非常适合学生进行实践的活动之一。
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