中學課堂自然地理實驗教學研究

1、中學課堂自然地理實驗教學研究 實驗是科學知識的來源，智慧是實驗的女兒。 達芬奇 本課題的研究范圍 地理實驗是一種有目的、有步驟地通過觀察、測量、控制或模擬地理事物、 地理現(xiàn)象來認識地理事物和規(guī)律的一種實踐活動。中學地理實驗是一種重要的 教學實踐活動，它主要指在課堂教學中，利用地理實驗，學生來獲得和驗證地 理知識,學習地理操作技能和方法，培養(yǎng)地理研究能力，培養(yǎng)情感、態(tài)度和價值 觀。其過程要經(jīng)過實驗的準備、實施和處理等階段。因為地理實驗的主要內(nèi)容 是集中在自然地理（高中新課程必修1）中，因此，本課題進一步明確為：研究 中學自然地理課堂教學中的地理實驗。 課題的提出 自然地理是自然科學的重要組成部分

2、，而實驗正是自然科學的基礎(chǔ)，同樣， 實驗也是自然地理學的基礎(chǔ)。雖然，由于地理研究對象在時間和空間尺度上的 宏觀特征，絕大多數(shù)地理問題是不能通過室內(nèi)實驗來研究的，它更多的需要在 野外進行長期的觀察和測量。在大學自然地理學的教學中，一個重要的科目就 是野外實習和實驗，但是遺憾的是，在中學自然地理學教學中，野外實習和實 驗很難開展。這當然一方面是中學的具體條件所決定的，而另一方面，也反映 了中學地理教學中重書本、重理論而輕實踐的傾向。本課題的研究者認為，中 學地理野外實習活動因為經(jīng)費、時間、安全等種種問題的制約，在短時間內(nèi)不 可能成為日常性的教學活動。因此，本研究者將研究對象聚焦在地理實驗上， 因為

3、，地理實驗是可能貫穿于日常課堂教學之中的。 一中學地理課堂實驗教學的現(xiàn)狀 在我國，與其它中學理科課程（物理、化學、生物）不同的是，地理實驗并 未成為一個獨立的體系，甚至并未成為地理教學的基本方法。 我國于1904年開始將地理課正式列入中小學課程，直到1956年的中學 地理教學大綱（草案）中才第一次提到在初級中學一年級里必須用地球儀做實 驗，之后的大綱幾乎再沒有出現(xiàn)過地理實驗要求的字樣?？梢钥闯?，我國在中 學地理教育的最高層面上，對于中學地理實驗并未能給予足夠的重視。這也是 長期以來我國中學地理教學中重理論而輕實踐的一個重要原因。即使大綱中有 了一些有關(guān)的規(guī)定，大多數(shù)中學還沒有地理實驗室的場所和

4、設備，只有個別學 校的個別教師依靠自己的興趣和能力，在地理課堂上演示過一些簡單的地理實 驗，或利用課外時間組織學生開展一些地理小實驗。 相比較而言，國外地理教學中一直比較重視地理實驗和實習。尤其是20世 紀90年代以來，國際地理教育大興改革之勢。許多國家改革本國地理教育的一 個重要方面就是十分強調(diào)地理實驗與實習教學，提出了由提出地理問題到解決地 理問題所必需的地理技能是地理能力培養(yǎng)的核心的觀點。 美國生活化的地理學：國家地理標準 1994將提出地理問題、收集地理 信息、整理地理信息、分析地理信息、回答地理問題的技能作為五項核心地理 技能。美國地理學雜志上同期發(fā)表了大量中學地理實驗與實習方面的文

5、章 中，包括課堂演示活動和課外實踐活動兩大方面。課堂演示活動的方法主要有 地理演示法、地理實驗法等；課外實踐活動主要包括地理觀測法、地理制作法、 地理參觀調(diào)查法、地理野外考察法等地理教學方法。 1991年3月，英國正式頒布了國家地理課程，將地理技能教學目標分為 地圖運用與野外技能兩個方面。其他如辨認、觀察、解釋、綜合、評價、預測 等能力則滲透在這兩項基本技能的培養(yǎng)之中，意在以這兩項技能為地理能力培養(yǎng) 的切入點，最終達到提高學生地理思維能力的目的。 1992年國際地理聯(lián)合會地理教育委員會頒布的地理教育國際憲章在其 所列的地理技能目標中，把發(fā)展學生發(fā)現(xiàn)問題、提出疑問、收集和組織信息、處 理資料、分

6、析資料、評估資料、發(fā)展通則、作出判斷、作出決定、解決難題等 能力作為能力培養(yǎng)目標。這些能力的培養(yǎng)，要以實地考察、繪制地圖、進行訪問、 理解二手資料和運用統(tǒng)計數(shù)據(jù)等途徑，以技能訓練為基礎(chǔ)，滲透于中學地理實驗 與實習教學的過程之中。 1988年印度公布的全國參照使用的課程大綱，中學地理大綱中明確規(guī)定了 天氣觀測和地圖實習的內(nèi)容。在講天氣觀測中高年級在課堂教學的同時，要讓學 生做大量的天氣觀測。新加坡的中學地理課程綱要對野外實地考察的要求也很 詳細具體。日本現(xiàn)行的中學課程教育目標中規(guī)定培養(yǎng)以直接接觸地理事物來進 行正確考察所必要的能力。 值得欣慰的是，在我國2003年制定的普通高中地理課程標準（實驗

7、） （簡稱新課標）中,明確提出了地理實驗的要求。新課標在基本理念中提出倡導 自主學習、合作學習和探究學習，開展地理觀測、地理考察、地理實驗、地理 調(diào)查和地理專題研究等實踐活動。同時，新課標在課程目標中要求學生學會 獨立或合作進行地理觀測、地理實驗、地理調(diào)查 。在內(nèi)容標準中，新課標針對 各教學內(nèi)容給出了活動建議，其中許多活動都屬于課堂地理實驗?？梢?，新課 標將地理實驗教學提到了前所未有的高度，從而與世界地理教育逐步接軌。 二中學課堂地理實驗教學的功能 （一）促進中學地理教育改革 地理課程標準提出了開展地理實驗的明確要求。義務教育地理課程標準 明確提出要求學生掌握地球的基本知識，學會運用地球儀的基

8、本技能；掌握閱 讀和使用地圖和地理圖表的基本技能，初步學會簡單的地理觀測、調(diào)查統(tǒng)計以及 運用其他手段獲取地理信息等基本技能。通過各種途徑感知身邊的地理事物，并 形成地理表象。普通高中地理課程標準（實驗）提出學習對生活有用的地 理知識、學習對終身發(fā)展有用的地理知識的新教育理念，提出要重視對地 理問題的探究。倡導自主學習、合作學習和探究學習，開展地理觀測、地理考察、 地理實驗、地理調(diào)查和地理專題研究等實踐活動 。在其課程目標中提出讓學生 學會獨立或合作進行地理觀測、地理實驗、地理調(diào)查；掌握閱讀、分析、運用 地理圖表和地理數(shù)據(jù)的技能。從以上地理課程標準可以看出，新地理課程對地 理實驗從課程理念到課程

9、目標都明確提出了要求 ，特別強調(diào)通過地理實驗活動使 學生親身體驗地理知識的產(chǎn)生過程，增強地理實踐的能力。地理課程標準指明了 地理基礎(chǔ)教育課程改革的方向，因此，加強地理實驗的課堂應用，必然會對中學 地理教育改革起到促進作用。 （二）培養(yǎng)學生地理能力，培養(yǎng)地理人才 自然地理學屬于自然科學，從自然科學發(fā)展的歷史看，自然科學歷來注重 實驗,可以說沒有實驗就沒有自然科學。從科學教育的實踐看 ，實驗教學也是自 然科學教育不可缺少的重要組成部分，它對學生了解科學的發(fā)展，有效地掌握科 學知識,培養(yǎng)科學實驗興趣和能力，形成科學態(tài)度和科學的行為方式，都有不可替 代的價值。因此，在中學自然地理的教學中也應當運用實驗

10、方法開展地理教學 工作。從中學地理課程內(nèi)容來講，不少內(nèi)容都可以引入地理實驗，學生在地理實 驗中，能獲得書本之外的東西，這對于提高學生發(fā)現(xiàn)地理問題、進行地理問題 的研究和探索的能力，具有不可替代的效果，同時對發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)地理人才具有深 遠的意義。 (三) 促進學生的全面發(fā)展 中學生的生理發(fā)育快，心理成熟也處于關(guān)鍵的階段，他們對于大量的理性 知識，會覺得枯燥、乏味，學習的積極性不高；而對于他們看得見、摸得著、 聽得到的感性知識，表現(xiàn)出很大的興趣和積極性，尤其是和他們切實相關(guān)的事 情。因此，在中學地理課堂中大量引入地理實驗，能大大提高學生的學習積極 性，培養(yǎng)他們的好奇心和科學精神，提高他們的科學探究能力

11、。 許多地理實驗都要求學生來合作完成，因此，在進行地理實驗的過程中， 學生們可以培養(yǎng)分工合作的意識和團結(jié)進取的精神。 中學地理實驗的具體作用在新課標的三維目標中都能得到體現(xiàn)： 1. 知識與技能 地理知識教育方面：(1)地理實驗可以展現(xiàn)地理景觀和地理事物，學生容易 形成對地理表象的正確認識，有利于地理概念的學習和掌握。(2)通過對地理模 型及地理統(tǒng)計圖表的分析，學生有利于掌握地理分布的規(guī)律。(3)地理實驗可以 模擬展現(xiàn)地理過程，有利于地理演變知識的學習，掌握地理原理和地理規(guī)律。(4) 有利于學生分析地理要素之是的關(guān)系。 地理技能教育方面：(1)地圖、圖表的繪制技能；(2)地球儀的使用技能； (3

12、) 天象、氣象、水文、地震、環(huán)保等方面的簡單測報儀器使用技能；(4)地球、 地形等模型的制作技能。 地理能力培養(yǎng)方面：(1)地理實驗可以培養(yǎng)學生的地理觀察、測量、實驗和 探究能力； 地理實驗可以培養(yǎng)學生的閱讀、計算、比較、分析、判斷、推理、 想象、綜合等思維能力。 2. 過程與方法 (1) 在地理實驗中，學生可以通過多種途徑、運用多種手段收集地理信息， 嘗試運用所學的地理知識和技能對地理信息進行整理、分析，并把地理信息運 用于地理學習過程。 (2) 學生可以從學習和生活中發(fā)現(xiàn)地理問題，提出實驗設計方案，與他人合 作，提出解決問題的實驗方法。 (3) 學生在地理實驗中，可以運用適當?shù)姆椒ê褪侄危?/p>

13、表達、交流、反思地 理實驗的體會、見解和成果。 (4) 學生在地理實驗中，可以制定規(guī)劃、分工協(xié)作、組織調(diào)配、人際交往。 3. 情感態(tài)度與價值 (1) 地理實驗能夠激發(fā)學生的地理學習興趣，調(diào)動學生學習的積極性。 (2) 地理實驗能夠幫助學生養(yǎng)成求真、求實的科學態(tài)度、嚴謹細致的工作作 風、堅韌不拔的意志、不畏困難、百折不撓的精神品質(zhì)。 (3) 地理實驗可以培養(yǎng)學生關(guān)心我國的基本地理國情，培養(yǎng)熱愛祖國、熱受 家鄉(xiāng)的情感。 (4) 地理實驗可以培養(yǎng)學生的合作意識。 (5) 地理實驗與實習能夠培養(yǎng)學生正確的審美觀念，提高他們感受美、鑒賞 美、創(chuàng)造美的能力。 三中學課堂地理實驗的基本類型 在許多文獻中，都

14、可看到對地理實驗的類別的用語，如 *型實驗、*類實 驗等，但往往是單獨出現(xiàn)，有很大的隨意性，因此，需要按不同的側(cè)面對中學 課堂地理實驗進行系統(tǒng)分類。 （一）按實驗時間分 1、即時實驗時間很短，在一節(jié)課內(nèi)足以完成的實驗。如：太陽高度的測定、 觀察巖石和礦物標本、空氣熱對流實驗等。 2、短期實驗不能在一節(jié)課完成，需要一天甚至一周的時間來完成的實驗。 如：一日內(nèi)太陽高度、日影長度或太陽輻射強度的變化；天氣因素（氣溫、氣壓、 濕度、風）的變化等。 3、長期實驗需要一周以上的時間來完成的實驗。如：太陽黑子的變化、月 相的變化、正午太陽高度的變化、季風等。 （二）按實驗場所分 1、普通教室內(nèi)實驗主要是教師

15、在講臺上進行的各種演示實驗，以及學生在 課桌上進行的實驗。 2、地理專用教室（地理實驗室）實驗在地理專用教室或地理實驗室中，在較 大的實驗臺上利用準備好的實驗器材進行的實驗。如：地球儀的制作、巖石和 礦物的鑒定、褶皺的橡皮泥實驗、水土流失實驗等。 3、操場及地理園實驗在校園內(nèi)的操場或地理園中進行的實驗，如太陽高度 的測定、植物物候觀測等。 （三）按實驗內(nèi)容分 可分為天文觀測、氣象實驗、土壤實驗、地質(zhì)實驗、水實驗、生物實驗等。 （四）按實驗主體分 可分為教師演示型實驗和學生操作型實驗 （五）按實驗目的分 1、提出問題型實驗主要通過實驗展示地理現(xiàn)象或地理過程，從中提出問題， 引發(fā)學生思考和探究。

16、例如，熱力環(huán)流實驗（參見附錄）。教師通過實驗演示，引導學生觀察熱力 環(huán)流現(xiàn)象，提出問題：熱力環(huán)流是怎樣形成的 ？進而引導學生分析熱力環(huán)流形成 的過程和成因，最后放在地球背景下進行分析，完成教學目標。 2、觀測型實驗對地理事物和地理現(xiàn)象進行觀測，進而統(tǒng)計、分析、比較， 最后找出規(guī)律，探究成因。 例如，正午太陽高度、太陽黑子、晝夜長短、月相、行星、流星雨、日食、 月食、云、氣象、河流、巖石和礦物標本等的觀察。可以說，觀測型實驗在中 學地理教學中占了很大的比例。 3、探究型實驗針對一個地理課題，通過設計實驗來探究地理要素、地理聯(lián) 系及地理成因。 例如，水土流失實驗。為探究水土流失的影響因素，可以先進

17、行因素分析， 進而設計不同質(zhì)地、不同降水強度、不同植被的控制實驗，定量地探究這三種 因素對水土流失的影響。 4、驗證型實驗對已學習的地理原理、地理規(guī)律，通過實驗進行驗證。 例如，熱力環(huán)流實驗，也可以先講解熱力環(huán)流的原理，然后發(fā)動學生分組 設計驗證實驗（學生曾設計出玻璃缸煙霧實驗、燃紙實驗、門縫紙條實驗、燭火 實驗、溫室實驗、冰霜實驗等），然后共同進行評價，從而鞏固所學知識，展現(xiàn) 創(chuàng)新思維，提高動手能力。 5、制作型實驗制作地理教具、地理學具、地理模型以及繪制地圖、編寫程 （六）按實驗性質(zhì)分 1、科學實驗對實際的地理現(xiàn)象、地理過程進行研究的實驗。主要是各種觀 測實驗。 2、模擬實驗根據(jù)地理原理，

18、用有相似特征的簡單事物來代替實際地理事物, 進行的模擬實驗。包括實物模擬實驗和數(shù)據(jù)模擬實驗。如地震、火山噴發(fā)、洋 流運動的模擬實驗或計算機演示互動實驗等。 3、想象實驗根據(jù)已知的科學原理，通過頭腦中的想象來進行的虛擬推理實 驗。通常是在不具備實驗條件時，輔助以簡單示意圖或影像進行的理論推導實 驗。如宇宙的演化、恐龍的滅絕、大氣的運動、水的循環(huán)等。 四地理實驗教學設計的基本原則 （一）科學性原則 科學性是實驗教學的最基本要求。地理實驗的設計要能正確反映某一地理 過程的內(nèi)在規(guī)律，實驗的結(jié)果要能讓學生得出正確的結(jié)論。當然，由于大量地 理實驗是模擬實驗，并不需要精確的實驗數(shù)據(jù)，只要能正確說明地理事實即可， 對于與實際情況不同的地方，教師應當給學生說明。