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 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

2、成部分，而實驗正是自然科學的基礎，同樣， 實驗也是自然地理學的基礎。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，

3、 因為，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 19041904 年開始將地理課正式列入中小學課程，直到19561956 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 了一些有關的規(guī)定，大多數(shù)中學

4、還沒有地理實驗室的場所和設備，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2020 世紀 9090 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 19941994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

5、同期發(fā)表了大量中學地理實驗與實習方面的文章 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。19911991 年 3 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。19921992 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

6、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，滲透于中學地理實驗 與實習教學的過程之中。19881988 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

7、能力。值得欣慰的是，在我國 20032003 年制定的普通高中地理課程標準（實驗） （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。可見，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

8、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

9、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

10、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的事 情。因此，在中學地理課

11、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。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)：1.1. 知識與技能地理知識教育方面：(1)(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)(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)(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)

12、(4)有利于學生分析地理要素之是的關系。地理技能教育方面：(1)(1)地圖、圖表的繪制技能；(2)(2)地球儀的使用技能；(3)(3)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)(4)地球、地形等模型的制作技能。地理能力培養(yǎng)方面：(1)(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。2.2. 過程與方法(1)(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)(2)學

13、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)(3)學生在地理實驗中，可以運用適當?shù)姆椒ê褪侄?，表達、交流、反思地 理實驗的體會、見解和成果。(4)(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。3.3. 情感態(tài)度與價值(1)(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)(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。(3)(3)地理實驗可以培養(yǎng)學生關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)(4)地理實驗可以培

14、養(yǎng)學生的合作意識。(5)(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 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 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。

15、3 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 1、 普通教室內(nèi)實驗主要是教師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 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 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、地質實驗、水實驗、生物實驗等。（四

16、）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 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。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 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?？梢哉f，觀測型實驗在中 學

17、地理教學中占了很大的比例。3 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，可以先進行因素分析， 進而設計不同質地、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 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 5、制作型實驗制作地理

18、教具、地理學具、地理模型以及繪制地圖、編寫程（六）按實驗性質分1 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 2、 模擬實驗根據(jù)地理原理，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 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，實驗的結果要能讓學生得出正確的結論。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