■程楊鏡

科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科學(xué)家根據(jù)研究目的，運(yùn)用一定的物質(zhì)手段，通過(guò)干預(yù)和控制、觀察和探索等方式來(lái)探究尋求科研對(duì)象的有關(guān)規(guī)律和機(jī)制的一種研究方法，也是科學(xué)家為達(dá)到研究目的而運(yùn)用的搜集客觀事實(shí)、獲取感性材料、檢驗(yàn)科學(xué)假說(shuō)、形成科學(xué)理論的基本過(guò)程和方法?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)不但能夠發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，而且還能夠延伸人的多方思維，并且更能夠引發(fā)人的征服觀念和增強(qiáng)人的突破心理，使科學(xué)家在客觀自然的變化過(guò)程中認(rèn)識(shí)客觀自然，在排除許多不同因素干擾的環(huán)境中揭示研究對(duì)象的本質(zhì)實(shí)際，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)更多的客觀新事物、新現(xiàn)象、新成果。

中小學(xué)所開(kāi)設(shè)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)就是給青少年學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)特定的時(shí)間和空間，引領(lǐng)并指導(dǎo)他們使用科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)研究解決問(wèn)題的方法，去探索科學(xué)世界中無(wú)窮無(wú)盡、妙趣橫生、引人入勝的奧秘。通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以使青少年學(xué)生在獲得科學(xué)知識(shí)、科學(xué)技術(shù)技能的同時(shí)，全面提高他們的科學(xué)觀念、科學(xué)態(tài)度、科學(xué)精神等素質(zhì)。

科學(xué)實(shí)驗(yàn)必須借助一定的載體與平臺(tái)來(lái)實(shí)施。在自然界和客觀社會(huì)中，可供科學(xué)實(shí)驗(yàn)的載體與平臺(tái)不可勝數(shù)，氣象科學(xué)是科學(xué)實(shí)驗(yàn)最優(yōu)秀的載體與平臺(tái)之一。

氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)

一、 隨身攫取，奧妙無(wú)窮，引人入勝

氣象是人們身邊的科學(xué)，人們的生活、生產(chǎn)每時(shí)每刻都與氣象密切相關(guān)。人們對(duì)由于氣象變化所產(chǎn)生的自然現(xiàn)象既熟悉又神秘。而這些既熟悉又神秘的自然現(xiàn)象可以為中小學(xué)學(xué)生提供無(wú)窮無(wú)盡的科學(xué)實(shí)驗(yàn)課題，如《蚊子和天氣》、《神秘的風(fēng)》、《看虹識(shí)天》等，這些都是湖南省懷化市洪江管理區(qū)幸福路小學(xué)紅領(lǐng)巾氣象站的小氣象員們所做的氣象科學(xué)小實(shí)驗(yàn)。

在中小學(xué)生的日常生活中，這類氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)隨身攫取、隨手拈來(lái)，不用去刻意尋找或人為地去創(chuàng)造。而且這類自然現(xiàn)象看似司空見(jiàn)慣，仔細(xì)研究起來(lái)卻奧妙無(wú)窮。同時(shí)在探究的過(guò)程中還給人層層啟迪，引人入勝。在完成這類實(shí)驗(yàn)后，學(xué)生們不僅懂得了一定的科學(xué)道理，也提高了同學(xué)們的科學(xué)素質(zhì)。

科學(xué)是一個(gè)即使最簡(jiǎn)單的發(fā)現(xiàn)也會(huì)令人振奮的學(xué)科。

二、 蘊(yùn)含著多學(xué)科知識(shí)

氣象科學(xué)是人類最古老的科學(xué)，自人類誕生以來(lái)，在日常的生活和生產(chǎn)中，特別是與大自然的斗爭(zhēng)中，首先萌生了氣象科學(xué)。

氣象觀測(cè)是人類最早的科學(xué)活動(dòng)，在遠(yuǎn)古的時(shí)候，人們?yōu)榱吮Ｕ献约旱纳詈蜕a(chǎn)，首先對(duì)天氣變化現(xiàn)象進(jìn)行了觀測(cè)。氣象科學(xué)中蘊(yùn)含著大量的多學(xué)科知識(shí)，中小學(xué)生的氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)也是如此，例如《蠟燭能燃燒多久》、《制造云》的實(shí)驗(yàn)等。這些都是比較簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，其中涉及的學(xué)科知識(shí)有明顯的偏重性。還有很多比較復(fù)雜的氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)，很明顯地涉及多門學(xué)科的綜合知識(shí)，有力地說(shuō)明了氣象科學(xué)中蘊(yùn)含著多種學(xué)科知識(shí)和多門學(xué)科對(duì)氣象科學(xué)的滲透。

三、 嚴(yán)密嚴(yán)謹(jǐn)，與科學(xué)素質(zhì)零距離對(duì)接

嚴(yán)密和嚴(yán)謹(jǐn)是所有氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)的共同特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)課題的本身就具有嚴(yán)密性和嚴(yán)謹(jǐn)性，在實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，也必須要有嚴(yán)密和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，否則，我們所做的實(shí)驗(yàn)一定會(huì)失敗。同時(shí)，每一個(gè)氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)都包含著一定的學(xué)科知識(shí)，要完成這些實(shí)驗(yàn)，必須把多學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用才能完成。另外，要進(jìn)行氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)，必須運(yùn)用多種方法才能完成，如，動(dòng)手、觀察、記錄、思考、實(shí)驗(yàn)等，有的可以借助儀器、器物來(lái)完成，有的則直接用人體感官來(lái)完成。要完成這些氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)就必須要具備一定科學(xué)素質(zhì)，而人的科學(xué)素質(zhì)可以在氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到培養(yǎng)、完善和發(fā)展。這樣，氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)就與科學(xué)素質(zhì)形成了零距離對(duì)接。

氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)的分類

可以讓中小學(xué)生用來(lái)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的氣象科學(xué)課題非常多，有些課題經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)已經(jīng)整理成型，有些課題經(jīng)過(guò)專家的設(shè)計(jì)可以用來(lái)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)，還有些課題可以隨意拿來(lái)進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)。歸結(jié)起來(lái)，大致有氣象儀器制作實(shí)驗(yàn)、氣象要素成因的實(shí)驗(yàn)、氣象要素變化的實(shí)驗(yàn)、大氣變化影響自然的實(shí)驗(yàn)、氣象情報(bào)運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)上氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)等。

氣象儀器制作實(shí)驗(yàn)是利用簡(jiǎn)單的工具，采用生活中常見(jiàn)的材料來(lái)制作一些簡(jiǎn)單的氣象儀器，如雨量器、風(fēng)向標(biāo)、百葉箱、溫度表的制作等；氣象要素成因的實(shí)驗(yàn)是利用一定的器物，運(yùn)用物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，來(lái)完成探索氣象要素形成原因的實(shí)驗(yàn)，如風(fēng)的形成、云的形成、雨的形成等實(shí)驗(yàn)；氣象要素變化的實(shí)驗(yàn)也是利用一定的器物，運(yùn)用物理、化學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法，來(lái)完成探索氣象要素變化原因的實(shí)驗(yàn)，如氣壓的變化、風(fēng)的變化等實(shí)驗(yàn)；大氣變化影響自然的實(shí)驗(yàn)要在室外進(jìn)行，而且規(guī)模比較大，并要多種自然物進(jìn)行對(duì)比，才能形成實(shí)驗(yàn)，如氣溫對(duì)植物的影響、陽(yáng)光輻射對(duì)植物的影響等實(shí)驗(yàn)；氣象情報(bào)運(yùn)用的實(shí)驗(yàn)就是利用獲取的氣象數(shù)據(jù)，進(jìn)行與氣象要素相關(guān)的探究實(shí)驗(yàn)，如單站天氣預(yù)報(bào)、臺(tái)風(fēng)路徑跟蹤等實(shí)驗(yàn)；網(wǎng)上氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)就是利用現(xiàn)代化的網(wǎng)絡(luò)工具，直接在計(jì)算機(jī)上完成各種與氣象科學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，如網(wǎng)上繪制天氣圖、網(wǎng)上制作氣象要素統(tǒng)計(jì)表等實(shí)驗(yàn)。

氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作

進(jìn)行任何科學(xué)實(shí)驗(yàn)，首先必須做好準(zhǔn)備工作。氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備工作大約有如下幾項(xiàng)。

一、 選擇實(shí)驗(yàn)課題

選擇實(shí)驗(yàn)課題要考慮三方面的因素，一考慮實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)，也就是說(shuō)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)要達(dá)到什么樣的效果目標(biāo)；二考慮學(xué)生的年齡與智力因素，根據(jù)不同年齡段學(xué)生的智力、能力發(fā)展，選擇可以完成的實(shí)驗(yàn)課題；三考慮學(xué)校與學(xué)生的實(shí)際條件，選擇一些符合與適應(yīng)客觀實(shí)際的實(shí)驗(yàn)課題來(lái)實(shí)施。

二、 實(shí)驗(yàn)工具與材料的準(zhǔn)備

很多實(shí)驗(yàn)要借助一定的工具來(lái)完成，因此，在完成實(shí)驗(yàn)課題的選擇以后，就要準(zhǔn)備相應(yīng)的工具。如，在進(jìn)行氣象儀器小制作實(shí)驗(yàn)時(shí)，要置辦一些必需的刀、鋸、剪、鉗等工具和塑料片、鐵皮、代用品等材料；在進(jìn)行網(wǎng)上氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，要準(zhǔn)備計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。另外，還要搜集一些氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)的參考書(shū)籍，如上海科技出版社出版的《青少年科技活動(dòng)大全》、中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社出版的《少年科學(xué)實(shí)驗(yàn)》、安徽美術(shù)出版社出版的《小實(shí)驗(yàn)大學(xué)問(wèn)》叢書(shū)、浙江教育出版社出版的《科學(xué)探索者》、香港現(xiàn)代出版社出版的《實(shí)驗(yàn)系列》叢書(shū)《氣象學(xué)實(shí)驗(yàn)》等書(shū)籍。

三、 設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程就是把所選擇的氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)課題細(xì)化成“準(zhǔn)備（工具與材料）——實(shí)驗(yàn)步驟——實(shí)驗(yàn)記錄——實(shí)驗(yàn)分析——實(shí)驗(yàn)結(jié)論”。在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)流程的時(shí)，也要考慮四方面的問(wèn)題，一考慮相應(yīng)工具的使用安全問(wèn)題，如刀、剪、鋸、玻璃器皿等；二考慮實(shí)驗(yàn)流程的科學(xué)性和合理性，也就是說(shuō)，所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)流程能否達(dá)到預(yù)期目的；三考慮所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)流程實(shí)施起來(lái)是否簡(jiǎn)單、便捷，能夠從根本上說(shuō)明科學(xué)道理；四可以結(jié)合中小學(xué)課程涉及的內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)，使課本知識(shí)在實(shí)施的科學(xué)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中得到延伸。

氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)的實(shí)施

氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)是中小學(xué)進(jìn)行氣象科技活動(dòng)的一個(gè)重要項(xiàng)目。這個(gè)項(xiàng)目從簡(jiǎn)單到復(fù)雜，諸多的實(shí)驗(yàn)貫穿和覆蓋了氣象科學(xué)整個(gè)體系。因此，在實(shí)施氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，不論處于什么學(xué)齡段的學(xué)生，進(jìn)行氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)都應(yīng)該由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，由淺入深，循序漸進(jìn)，但盡量避免重復(fù)。

各種不同類型的氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)課題要穿插起來(lái)使用，也可以把不同類型的實(shí)驗(yàn)分別安排、同時(shí)使用，盡量使實(shí)施的實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)出多樣化；根據(jù)季節(jié)的不同和學(xué)校所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)選擇課題，使科學(xué)實(shí)驗(yàn)與當(dāng)?shù)氐臍庀罂陀^實(shí)際相結(jié)合。

氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)有各種不同的規(guī)模，可以是學(xué)生個(gè)人的探究，可以是小組活動(dòng)，可以是一個(gè)班級(jí)或一個(gè)學(xué)校學(xué)生的集體活動(dòng)，也可以是多所學(xué)校聯(lián)合或整個(gè)地區(qū)學(xué)校的大型活動(dòng)。如，2000年香港天文臺(tái)舉辦的全港中學(xué)生參加的“雨量筒設(shè)計(jì)制作”比賽，就是一個(gè)大型的氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)活動(dòng)。

氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)是科技教育中的首先選項(xiàng)之一，是推進(jìn)素質(zhì)教育的優(yōu)秀載體，是非常適合中小學(xué)生全面發(fā)展的最佳項(xiàng)目。隨著素質(zhì)教育的不斷推進(jìn)，越來(lái)越多的中小學(xué)配備了氣象科學(xué)儀器設(shè)備，一些學(xué)校還建設(shè)了校園氣象站、天文臺(tái)等。越來(lái)越多的中小學(xué)積極開(kāi)設(shè)氣象科學(xué)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)真實(shí)施，使廣大中小學(xué)生科學(xué)素質(zhì)得到全面發(fā)展。

[1]杜建成.身邊的氣象/我們身邊的科學(xué)[M].北京:中國(guó)林業(yè)出版社,2004

[2]李建云.趣味氣象小百科[M].成都:四川辭書(shū)出版社,2006

[3]于啟齋,于春曉,于盛晨.氣象新世界[M].上海:少年兒童出版社,2007