中学课堂自然地理实验教学研究

1、中学课堂自然地理实验教学研究 实验是科学知识的来源，智慧是实验的女儿。 - 达芬奇本课题的研究范围地理实验是一种有目的、有步骤地通过观察、测量、控制或模拟地理事物、 地理现象来认识地理事物和规律的一种实践活动。中学地理实验是一种重要的 教学实践活动，它主要指在课堂教学中，利用地理实验，学生来获得和验证地 理知识, ,学习地理操作技能和方法，培养地理研究能力，培养情感、态度和价值 观。其过程要经过实验的准备、实施和处理等阶段。因为地理实验的主要内容 是集中在自然地理（高中新课程必修 1 1）中，因此，本课题进一步明确为：研究 中学自然地理课堂教学中的地理实验。课题的提出自然地理是自然科学的重要组

2、成部分，而实验正是自然科学的基础，同样， 实验也是自然地理学的基础。虽然，由于地理研究对象在时间和空间尺度上的 宏观特征，绝大多数地理问题是不能通过室内实验来研究的，它更多的需要在 野外进行长期的观察和测量。在大学自然地理学的教学中，一个重要的科目就 是野外实习和实验，但是遗憾的是，在中学自然地理学教学中，野外实习和实 验很难开展。这当然一方面是中学的具体条件所决定的，而另一方面，也反映 了中学地理教学中重书本、重理论而轻实践的倾向。本课题的研究者认为，中 学地理野外实习活动因为经费、时间、安全等种种问题的制约，在短时间内不 可能成为日常性的教学活动。因此，本研究者将研究对象聚焦在地理实验上，

3、 因为，地理实验是可能贯穿于日常课堂教学之中的。一中学地理课堂实验教学的现状在我国，与其它中学理科课程（物理、化学、生物）不同的是，地理实验并 未成为一个独立的体系，甚至并未成为地理教学的基本方法。我国于 19041904 年开始将地理课正式列入中小学课程，直到19561956 年的中学地理教学大纲（草案）中才第一次提到 在初级中学一年级里必须用地球仪做实 验 ，之后的大纲几乎再没有出现过地理实验要求的字样。可以看出，我国在中 学地理教育的最高层面上，对于中学地理实验并未能给予足够的重视。这也是 长期以来我国中学地理教学中重理论而轻实践的一个重要原因。即使大纲中有 了一些有关的规定，大多数中学

4、还没有地理实验室的场所和设备，只有个别学 校的个别教师依靠自己的兴趣和能力，在地理课堂上演示过一些简单的地理实 验，或利用课外时间组织学生开展一些地理小实验。相比较而言，国外地理教学中一直比较重视地理实验和实习。尤其是2020 世纪 9090 年代以来，国际地理教育大兴改革之势。许多国家改革本国地理教育的一 个重要方面就是十分强调地理实验与实习教学，提出了由提出地理问题到解决地 理问题所必需的地理技能是地理能力培养的核心的观点。美国生活化的地理学：国家地理标准 19941994将提出地理问题、收集地理 信息、整理地理信息、分析地理信息、回答地理问题的技能作为五项核心地理 技能。美国地理学杂志上

5、同期发表了大量中学地理实验与实习方面的文章 中，包括课堂演示活动和课外实践活动两大方面。课堂演示活动的方法主要有 地理演示法、地理实验法等；课外实践活动主要包括地理观测法、地理制作法、 地理参观调查法、地理野外考察法等地理教学方法。19911991 年 3 3 月，英国正式颁布了国家地理课程，将地理技能教学目标分为 地图运用与野外技能两个方面。其他如辨认、观察、解释、综合、评价、预测 等能力则渗透在这两项基本技能的培养之中，意在以这两项技能为地理能力培养 的切入点，最终达到提高学生地理思维能力的目的。19921992 年国际地理联合会地理教育委员会颁布的地理教育国际宪章在其 所列的地理技能目标

6、中，把发展学生发现问题、提出疑问、收集和组织信息、处 理资料、分析资料、评估资料、发展通则、作出判断、作出决定、解决难题等 能力作为能力培养目标。这些能力的培养，要以实地考察、绘制地图、进行访问、 理解二手资料和运用统计数据等途径，以技能训练为基础，渗透于中学地理实验 与实习教学的过程之中。19881988 年印度公布的全国参照使用的课程大纲，中学地理大纲中明确规定了 天气观测和地图实习的内容。在讲天气观测中高年级在课堂教学的同时，要让学生做大量的天气观测。新加坡的中学地理课程纲要对野外实地考察的要求也很 详细具体。日本现行的中学课程教育目标中规定培养以直接接触地理事物来进 行正确考察所必要的

7、能力。值得欣慰的是，在我国 20032003 年制定的普通高中地理课程标准（实验） （简称新课标）中, ,明确提出了地理实验的要求。新课标在基本理念中提出 倡导自主学习、合作学习和探究学习，开展地理观测、地理考察、地理实验、地理 调查和地理专题研究等实践活动 。同时，新课标在课程目标中要求学生 学会 独立或合作进行地理观测、地理实验、地理调查 。在内容标准中，新课标针对 各教学内容给出了活动建议，其中许多活动都属于课堂地理实验。可见，新课 标将地理实验教学提到了前所未有的高度，从而与世界地理教育逐步接轨。二中学课堂地理实验教学的功能（一）促进中学地理教育改革地理课程标准提出了开展地理实验的明确

8、要求。义务教育地理课程标准 明确提出要求学生 掌握地球的基本知识，学会运用地球仪的基本技能；掌握阅 读和使用地图和地理图表的基本技能，初步学会简单的地理观测、调查统计以及 运用其他手段获取地理信息等基本技能。通过各种途径感知身边的地理事物，并形成地理表象 。普通高中地理课程标准（实验）提出 学习对生活有用的地 理知识 、 学习对终身发展有用的地理知识 的新教育理念，提出要 重视对地 理问题的探究。倡导自主学习、合作学习和探究学习，开展地理观测、地理考察、地理实验、地理调查和地理专题研究等实践活动 。在其课程目标中提出让学生 学会独立或合作进行地理观测、地理实验、地理调查；掌握阅读、分析、运用

9、地理图表和地理数据的技能 。从以上地理课程标准可以看出，新地理课程对地 理实验从课程理念到课程目标都明确提出了要求 ，特别强调通过地理实验活动使 学生亲身体验地理知识的产生过程，增强地理实践的能力。地理课程标准指明了 地理基础教育课程改革的方向，因此，加强地理实验的课堂应用，必然会对中学 地理教育改革起到促进作用。（二）培养学生地理能力，培养地理人才自然地理学属于自然科学，从自然科学发展的历史看，自然科学历来注重 实验, ,可以说没有实验就没有自然科学。从科学教育的实践看 ，实验教学也是自 然科学教育不可缺少的重要组成部分，它对学生了解科学的发展，有效地掌握科 学知识, ,培养科学实验兴趣和能

10、力，形成科学态度和科学的行为方式，都有不可替 代的价值。因此，在中学自然地理的教学中也应当运用实验方法开展地理教学 工作。从中学地理课程内容来讲，不少内容都可以引入地理实验，学生在地理实 验中，能获得书本之外的东西，这对于提高学生发现地理问题、进行地理问题 的研究和探索的能力，具有不可替代的效果，同时对发现培养地理人才具有深 远的意义。( (三三) )促进学生的全面发展中学生的生理发育快，心理成熟也处于关键的阶段，他们对于大量的理性 知识，会觉得枯燥、乏味，学习的积极性不高；而对于他们看得见、摸得着、 听得到的感性知识，表现出很大的兴趣和积极性，尤其是和他们切实相关的事 情。因此，在中学地理课

11、堂中大量引入地理实验，能大大提高学生的学习积极 性，培养他们的好奇心和科学精神，提高他们的科学探究能力。许多地理实验都要求学生来合作完成，因此，在进行地理实验的过程中， 学生们可以培养分工合作的意识和团结进取的精神。中学地理实验的具体作用在新课标的三维目标中都能得到体现：1.1. 知识与技能地理知识教育方面：(1)(1)地理实验可以展现地理景观和地理事物，学生容易 形成对地理表象的正确认识，有利于地理概念的学习和掌握。(2)(2)通过对地理模 型及地理统计图表的分析，学生有利于掌握地理分布的规律。(3)(3)地理实验可以模拟展现地理过程，有利于地理演变知识的学习，掌握地理原理和地理规律。(4)

12、(4)有利于学生分析地理要素之是的关系。地理技能教育方面：(1)(1)地图、图表的绘制技能；(2)(2)地球仪的使用技能；(3)(3)天象、气象、水文、地震、环保等方面的简单测报仪器使用技能；(4)(4)地球、地形等模型的制作技能。地理能力培养方面：(1)(1)地理实验可以培养学生的地理观察、测量、实验和 探究能力； 地理实验可以培养学生的阅读、计算、比较、分析、判断、推理、 想象、综合等思维能力。2.2. 过程与方法(1)(1)在地理实验中，学生可以通过多种途径、运用多种手段收集地理信息， 尝试运用所学的地理知识和技能对地理信息进行整理、分析，并把地理信息运 用于地理学习过程。(2)(2)学

13、生可以从学习和生活中发现地理问题，提出实验设计方案，与他人合 作，提出解决问题的实验方法。(3)(3)学生在地理实验中，可以运用适当的方法和手段，表达、交流、反思地 理实验的体会、见解和成果。(4)(4)学生在地理实验中，可以制定规划、分工协作、组织调配、人际交往。3.3. 情感态度与价值(1)(1)地理实验能够激发学生的地理学习兴趣，调动学生学习的积极性。(2)(2)地理实验能够帮助学生养成求真、求实的科学态度、严谨细致的工作作 风、坚韧不拔的意志、不畏困难、百折不挠的精神品质。(3)(3)地理实验可以培养学生关心我国的基本地理国情，培养热爱祖国、热受 家乡的情感。(4)(4)地理实验可以培

14、养学生的合作意识。(5)(5)地理实验与实习能够培养学生正确的审美观念，提高他们感受美、鉴赏 美、创造美的能力。三中学课堂地理实验的基本类型在许多文献中，都可看到对地理实验的类别的用语，如 *型实验、*类实 验等，但往往是单独出现，有很大的随意性，因此，需要按不同的侧面对中学 课堂地理实验进行系统分类。（一） 按实验时间分1 1、 即时实验时间很短，在一节课内足以完成的实验。如：太阳高度的测定、 观察岩石和矿物标本、空气热对流实验等。2 2、短期实验不能在一节课完成，需要一天甚至一周的时间来完成的实验。如：一日内太阳高度、日影长度或太阳辐射强度的变化；天气因素（气温、气压、湿度、风）的变化等。

15、3 3、 长期实验需要一周以上的时间来完成的实验。如：太阳黑子的变化、月 相的变化、正午太阳高度的变化、季风等。（二）按实验场所分1 1、 普通教室内实验主要是教师在讲台上进行的各种演示实验，以及学生在 课桌上进行的实验。2 2、 地理专用教室（地理实验室）实验在地理专用教室或地理实验室中，在较 大的实验台上利用准备好的实验器材进行的实验。如：地球仪的制作、岩石和 矿物的鉴定、褶皱的橡皮泥实验、水土流失实验等。3 3、 操场及地理园实验在校园内的操场或地理园中进行的实验，如太阳高度 的测定、植物物候观测等。（三）按实验内容分可分为天文观测、气象实验、土壤实验、地质实验、水实验、生物实验等。（四

16、）按实验主体分可分为教师演示型实验和学生操作型实验（五）按实验目的分1 1、 提出问题型实验主要通过实验展示地理现象或地理过程，从中提出问题， 引发学生思考和探究。例如，热力环流实验（参见附录）。教师通过实验演示，引导学生观察热力 环流现象，提出问题：热力环流是怎样形成的 ？进而引导学生分析热力环流形成 的过程和成因，最后放在地球背景下进行分析，完成教学目标。2 2、 观测型实验对地理事物和地理现象进行观测，进而统计、分析、比较， 最后找出规律，探究成因。例如，正午太阳高度、太阳黑子、昼夜长短、月相、行星、流星雨、日食、 月食、云、气象、河流、岩石和矿物标本等的观察。可以说，观测型实验在中 学

17、地理教学中占了很大的比例。3 3、 探究型实验针对一个地理课题，通过设计实验来探究地理要素、地理联 系及地理成因。例如，水土流失实验。为探究水土流失的影响因素，可以先进行因素分析， 进而设计不同质地、不同降水强度、不同植被的控制实验，定量地探究这三种 因素对水土流失的影响。4 4、验证型实验对已学习的地理原理、地理规律，通过实验进行验证。例如，热力环流实验，也可以先讲解热力环流的原理，然后发动学生分组 设计验证实验（学生曾设计出玻璃缸烟雾实验、燃纸实验、门缝纸条实验、烛火 实验、温室实验、冰霜实验等），然后共同进行评价，从而巩固所学知识，展现 创新思维，提高动手能力。5 5、制作型实验制作地理

18、教具、地理学具、地理模型以及绘制地图、编写程（六）按实验性质分1 1、 科学实验对实际的地理现象、地理过程进行研究的实验。主要是各种观 测实验。2 2、 模拟实验根据地理原理，用有相似特征的简单事物来代替实际地理事物, 进行的模拟实验。包括实物模拟实验和数据模拟实验。如地震、火山喷发、洋 流运动的模拟实验或计算机演示互动实验等。3 3、 想象实验根据已知的科学原理，通过头脑中的想象来进行的虚拟推理实 验。通常是在不具备实验条件时，辅助以简单示意图或影像进行的理论推导实 验。如宇宙的演化、恐龙的灭绝、大气的运动、水的循环等。四地理实验教学设计的基本原则（一）科学性原则科学性是实验教学的最基本要求。地理实验的设计要能正确反映某一地理 过程的内在规律，实验的结果要能让学生得出正确的结论。当然，由于大量地 理实验是模拟实验，并不需要精确的实验数据，只要能正确说明地理事实即可， 对于与实际情况不同