水土流失影响因子实验探究

水土流失影响因子实验探究 一、教学背景分析 基于《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》，我们致力于创新培育地理学科核心素养的学习方式，积极倡导学生运用所学知识和地理工具，通过创设情境、模拟实验等方式主动获取地理信息，从而探索和尝试解决实际问题，增强学生地理实践力。 高一学生已经对自然地理环境各要素有了一定了解，具备一定的实验设计能力和探究能力。但受多方面因素影响，行动意识和行动能力较弱。 基于以上分析，选取生态脆弱区黄土高原水土流失作为典型案例，启发学生设计水土流失影响因子实验探究。 二、实验教学目标 1.理解水土流失成因：通过实验，让学生明确植被、地形、降水、土质等自然因子相互影响，从而导致水土流失。 2.增强地理实践力：通过收集资料、设计实验、参与实验，体验实验过程和学习的快乐。 3.树立环保意识：通过发掘生活中的实验器材，培养学生环保意识，树立可持续发展观念。 三、实验原理 采用控制变量法：在保证其他影响因子相同下，分别探究植被覆盖率、地形坡度、降水强度、土质对水土流失的影响。 1.植被对地表土壤有很好的保护作用。其他影响因子相同时，植被覆盖率越高，土壤越不容易被流水侵蚀。 2.在一定坡度范围内，地形坡度越陡，地表径流流速越快。地表径流对土壤的侵蚀能力越强。 3.强降水容易引起某些地区严重水土流失。其他影响因子相同时，降水强度越大对地表土壤侵蚀越强。 4.土质越疏松，土壤颗粒间隙越大，渗水性越强，越容易被流水侵蚀。 四、实验教学内容 1.分小组收集有关黄土高原水土流失的资料，初步拟定可能引起水土流失的影响因子。 2.分组进行对比实验探究，验证影响因子。 （1）实验一：不同植被覆盖率对水土流失的影响（植被覆盖率100%、50%和无植被覆盖对比试验）。 （2）实验二：不同地形坡度对水土流失的影响（坡度为5°、15°和30°对比实验）。 （3）实验三：不同降水强度对水土流失的影响（小雨、大雨和暴雨对比试验）。 （4）实验四：不同土质对水土流失的影响（粘土、壤土和砂土对比试验）。 3．学生分组实验，并记录相关实验数据，对数据进行分析总结得出结论。 五、实验创新要点 1.实验的影响因子可控性强，采用控制变量法，可进行多组对比实验，保证实验的科学严谨性，增强实验结果的可信度。具体体现在：植被覆盖率可控、地形坡度可控、降水强度可控、土质可控。 2.实验器材主要来源于生活中的废旧塑料瓶改装，节能低碳环保，简单易得受外界环境限制小，可推广性极强。 3.实验器材可回收，秒变懒人养花神器，真正践行绿色低碳环保理念，培养学生环保意识，树立人地协调观。 六、实验器材 1.模拟降水装置：底部开孔数均为20孔塑料杯（分别：开孔直径为0.5mm、1mm和4mm）。 2.模拟地表装置：改装后装土塑料槽，植被覆盖率为100%、50%和裸露的相同土壤，粘土、壤土和砂土。 3.收集水沙装置：500毫升烧杯。 4.其他：铁架台、记录表、笔、量角器和铲子等。 七、实验教学过程 实验开始前，老师引导学生主动思考：如何减少因人为操作造成的实验误差？学生讨论分析得出注意事项。引导学生注意观察实验现象，记录实验数据，定量分析结果得出结论。 1.实验一：由学生设置为不同植被覆盖率对比试验。将改装后的塑料槽分别装入植被率100％的土壤、均匀去除50%植被的相同土壤和完全去除植被的相同土壤。保持降水强度、坡度、土质相同的条件下，进行模拟实验探究。实验结束后，待烧杯静置10分钟后，观察并记录烧杯中水土流失数据。结果显示植被覆盖率为100%时，烧杯中水体比较清澈；当植被覆盖率50%时，烧杯中水体呈现较浑浊，泥沙沉淀厚度较大；当无植被覆盖时，裸露的土壤极易遭受侵蚀，烧杯中水体非常浑浊，泥沙沉淀厚度最大。以此验证，在其他影响因子相同时，植被覆盖率越高，植被对地表土壤保护作用越强，水土流失越弱。 2.实验二：由学生设置不同坡度对比实验，通过量角器测量，并固定塑料槽坡度为5°、15°和30°，保证土质、降水强度和植被覆盖率均相同。实验结束后，待烧杯静置10分钟后，观察并记录烧杯中水土流失数据。实验数据显示坡度为30°（当坡度大于25°时禁止人为开发）水土流失程度明显大于坡度为15°和5°。以此验证，在一定坡度范围内，在其他影响因子相同时，坡度越大造成水土流失越严重。（此处，老师提出课后探究：当坡度设置为50°、65°和80°时，也符合这样的实验结论吗？） 3.实验三：由学生设置不同降水强度对比试验，分别使用开孔直径0.5mm、1mm和4mm，开孔数均为20孔的塑料杯模拟小雨、大雨和暴雨。同时注入500毫升水，保证坡度、土质和植被覆盖率均相同。模拟降水实验结束后，待烧杯静置10分钟后，观察并记录烧杯中水土流失数据。结果显示设置暴雨降水强度时，烧杯中水体最为浑浊，沉积泥沙厚度最大。以此验证，在其他影响因子相同时，降水强度越大，水土流失越严重。 4.实验四：由学生设置不同土质对比试验。将改装后的塑料槽分别装入相同厚度的粘土、壤土和砂土，并平整土壤。保证降水强度、坡度和植被覆盖率相同。实验结束后，待烧杯静置10分钟后，观察并记录烧杯中水土流失数据。结果显示，砂土对应的烧杯中水体最为浑浊，泥沙沉积厚度最大，其次为壤土和粘土。以此验证，在其他影响因子相同时，砂土土质最疏松，土壤颗粒间隙最大，渗水性最强，水土流失最严重。 八、实验效果评价 本次模拟实验采用控制变量法进行了多组对比分析，实验结果不仅直观可视，对实验数据也有量化对比分析，实验效果较明显。达到了预期实验课程目标：理解水土流失成因、增强地理实践力、树立了环保意识。 但由于时间和空间尺度限制，模拟实验和复杂的自然地理环境存在一定差异，该实验仅对目前高一年级学生对水土流失影响因子探究更具实验价值。 学科网（北京）股份有限公司 $$