葉柚鈾 陸陛華

摘要：隨著新課標、新課程的實施，加強地理實驗教學已經得到廣大地理教師的認可和重視，并已頻繁出現(xiàn)在日常地理課堂之中。因此，如何有效開展地理實驗教學，是廣大地理教師需要深入研究的重要課題，本文以湘教版《地理Ⅰ》為例，通過教學案例探討五種類型地理實驗的教學程式。

關鍵詞：地理實驗；實驗類型；教學程式

一、地理實驗教學的內涵及類型

1.地理實驗教學的內涵

地理實驗教學是指師生使用一定的設備和材料，創(chuàng)設特定的“實驗環(huán)境”，采用演示手段，將跨越一定時空的地理過程（地理現(xiàn)象）變得可以接觸與感知，從而獲得和驗證地理知識的一種教學方法。其特點是強調學生的親身經歷，要求學生積極參與到實驗活動中，在“做”、“觀察”、“思考”、“歸納”、“推理”、“探究”、“體驗”和“創(chuàng)作”等一系列活動中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，體驗和感受生活中的地理，增強實驗動手能力和創(chuàng)新能力。地理實驗教學能使學生在較短的時間內獲取知識、鞏固知識、培養(yǎng)實際操作能力，并為掌握其他知識打下基礎，因此其在地理知識教育、技能教育、能力教育、情感態(tài)度和價值觀教育等方面都發(fā)揮著重要作用[1]。

2.地理實驗教學的基本類型

中學地理教育界對地理實驗的分類方法有多種，筆者根據地理實驗操作的主體和地點不同，將地理實驗分為五種類型：教師課內演示實驗、學生課內操作實驗、學生課外驗證實驗、學生課外實踐實驗和多媒體模擬實驗。不同類型的實驗其功能和特點不同，教師要根據具體的教學內容和學生的認知能力選擇恰當的實驗類型開展實驗教學[2]。

二、教師課內演示實驗的教學程式

教師課內演示實驗是指教師利用教具、地理器材構建所需的實驗環(huán)境，采用演示手段并配合導講導問，使學生間接獲得地理感性知識，進而轉化為理性認識，并最終獲得相關結論的過程。此類實驗的最大優(yōu)點是能使宏觀漫長的地理過程或現(xiàn)象變得可以接觸和感知，有助于學生理解和掌握一些宏觀的地理原理和規(guī)律。

湘教版《地理I》中的一些教學重點和難點如地轉偏向力，大氣環(huán)流、洋流等都可以借助此類實驗進行教學。運用此類實驗教學時教師必須注意以下幾點：①所設計的實驗必須與地理原理和規(guī)律相符合，以免出現(xiàn)科學性的錯誤；②課前，教師必須反復操作，確保在課堂中能呈現(xiàn)出想要達到的實驗效果，以免弄巧成拙；③實驗完成后必須及時引導學生回歸到教材、回歸到客觀的地理原理和規(guī)律中來，以免學生只是看個熱鬧，不能達到實驗目的。

案例1：“季風”的成因

雖然我校學生生活在世界上最典型的季風區(qū)，但是“季風成因”這塊內容抽象難懂，是他們學習的難點之一。在學習此塊內容時，教師可以運用課內演示實驗讓學生觀察探究，使他們獲得對地理現(xiàn)象的感性認識，有助于其理解難點提高課堂效率。此實驗的教學過程設計如下。

（1）實驗導入。教師可以通過設疑引入，激發(fā)學生的興趣，為實驗教學作好準備。比如，“同學們都知道嘉興市冬季主要盛行寒冷的西北風，而夏季盛行溫暖的東南風，那么請大家思考一下為什么一年中風向會發(fā)生如此大的轉變呢？變化莫測的大氣運動有規(guī)律可循嗎？”

（2）猜想假設。學生對以上教師提出的問題進行思考猜測。

（3）實驗操作。該實驗的操作以教師演示為主。實驗演示之前，教師對學生提出該實驗的觀察任務：觀察煙霧在冰塊和電爐之間是如何飄動的。

實驗器材：衛(wèi)生香兩根，1 200W的電爐一只，冰塊一盆，火柴一盒。

實驗步驟：①關閉門窗，使實驗少受室外氣流的影響；②點燃兩根衛(wèi)生香，使衛(wèi)生香的煙垂直向上（不受室外氣流的影響），在衛(wèi)生香的等距離左右兩側分別放一只電爐、一盆冰塊，將電爐通電5分鐘后，讓學生觀察衛(wèi)生香煙的飄動方向；③將電爐和冰塊交換位置，觀察煙的飄移方向。

（4）分析討論。在教師的引導下，學生根據觀察到的現(xiàn)象以小組的形式開展討論。然后教師再引出問題讓同學深入探究：你們發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？

通過觀察，學生可以發(fā)現(xiàn)無論如何變換電爐和冰塊的位置，衛(wèi)生香的煙總是飄向電爐一側（如圖1）。然后在教師的引導下結合已有的知識（熱力環(huán)流和海陸熱力性質差異）探究得出季風形成的主要原因。這樣就形成了季風成因的感性認識，進而能直觀理解季風形成的原因。

（5）班級交流。在教師的指導下，把小組探究而得的實驗結論進行相互交流。

（6）得出結論。對小組探究而得的實驗結論先組織學生互評，再由教師總結性的歸納點評，以鼓勵為主，但也需要指出不足，并且及時引導解決有爭議的問題，最終使學生達成共識，明確季風形成的原因。

（7）還原應用。教師引導學生將模擬環(huán)境中的實驗結論還原為現(xiàn)實地理原理，并進一步引導學生探究出季風的影響范圍、不同季節(jié)不同地區(qū)季風的風向以及對具體氣候的影響。

（8）總結評價。對學生在實驗觀察、分析討論、班級交流等學習過程中的表現(xiàn)進行多元化評價，有助于更好地落實三維教學目標。

小結：筆者認為此類地理實驗的教學程式設計如圖2所示。

三、學生課內操作實驗的教學程式

學生課內操作實驗是指學生利用學具、教具或其他地理實驗器材，在教師事先所準備好的“地理環(huán)境”中，通過合作、探究、動手操作來獲取信息和數據，并通過歸納、演繹等方法得出實驗結論的過程。此類實驗的最大優(yōu)點是教師所設計的“地理環(huán)境”與真實的地理環(huán)境基本保持一致，增加了地理實驗的實效性和客觀性，同時通過學生對實驗的操作來反映真實的地理過程，使學生產生身臨其境的感受，從而加深其對客觀地理現(xiàn)象的理解。

湘教版《地理I》中如“探究外力作用對地表形態(tài)的塑造”、“探究自然地理環(huán)境各要素與水土流失的關系”等可以借助此類實驗進行教學。運用此類實驗教學時教師必須注意以下幾點：①設計的“地理環(huán)境”要盡量與客觀現(xiàn)實的地理環(huán)境相吻合；②要從學生的認知出發(fā)合理設計實驗變量的數量和呈現(xiàn)的順序；③積極引導學生從定量的實驗現(xiàn)象中去歸納定性的實驗結論；④引導學生將微觀的實驗結論轉化成宏觀的客觀現(xiàn)實的地理規(guī)律。

案例2：“水土流失”的影響因素

該部分內容需要從自然地理環(huán)境整體性的角度考慮，且屬于長時間、大尺度的地理過程，教師可以通過設計地理實驗來突破這一教學難點，此實驗的教學過程設計如下。

（1）實驗準備。準備實驗器材：透明的整理箱兩只，土壤若干千克，清水若干升，250毫升和500毫升的燒杯各一個，草皮一層。

（2）實驗導入。教師播放黃土高原水土流失的影視資料片段，引導學生思考黃土高原水土流失的原因。

（3）猜想假設。學生在教師的引導下猜想引起水土流失的原因有哪些？

（4）實驗操作。該實驗操作由一個學習小組來完成，其他同學在觀察的基礎上進行合作探究。實驗操作過程如下：①將6千克的土壤等分成兩份，分別置于兩個透明的整理箱中，堆成形狀大體相同的兩個圓錐體，在其中一個土堆上覆蓋一層草皮（如圖3A），分別用燒杯將250毫升水在距土堆頂部20厘米的高度上慢慢淋至兩箱體內，然后觀測比較并做好記錄（出水時間的快慢、出水的清濁、沉積在土堆邊緣泥土的多少）；②將6千克的土壤等分成兩份，分別置于兩個透明的整理箱中，堆成形狀不同的兩個圓錐體（如圖3B），分別用燒杯將250毫升水在距土堆頂部20厘米的高度上慢慢淋至兩箱體內，然后觀測比較并做好記錄（出水時間的快慢、出水的清濁、沉積在土堆邊緣泥土的多少）；③將6千克的土壤等分成兩份，分別置于兩個透明的整理箱中，堆成形狀大體相同的兩個圓錐體（如圖3C），在一箱體內用燒杯將250毫升水在距土堆頂部20厘米的高度上慢慢淋入，在另一箱體內用燒杯將500毫升水在距土堆頂部20厘米的高度上快速淋入，然后觀測比較并做好記錄（出水時間的快慢、出水的清濁、沉積在土堆邊緣泥土的多少）。

（5）分析歸納。在教師的指導下，各小組開展合作探究，根據記錄的情況分析歸納造成水土流失的原因有哪些。教師做好協(xié)調和管理工作，及時解決有爭議的問題。

（6）得出結論。各小組報告實驗結論，并進行交流，教師及時點評，逐步達成共識。

（7）知識拓展。在教師的引導點撥下學生深入探究水土流失的危害及如何防止水土流失等問題，加深學生對此問題的認識。

（8）總結評價。對學生在實驗操作、現(xiàn)象記錄、分析歸納等學習過程中的表現(xiàn)進行多元化的評價，有助于更好地落實三維教學目標。

小結：筆者認為此類地理實驗的教學程式設計如圖4所示。

四、學生課外驗證實驗的教學程式

地理課外驗證實驗是指學生在學習完某地理內容之后，在教師的指導下，利用課外時間，運用一定的學具、教具或地理器材，通過合作探究自行設計實驗來驗證地理原理，并加深對所學知識理解的過程。此類實驗的最大優(yōu)點是通過對地理實驗的設計和操作，在鞏固和加強相關知識內容的同時也培養(yǎng)學生自主探究、合作學習的精神以及實踐操作能力。

湘教版《地理I》中如地轉偏向力、熱力環(huán)流的形成原理等內容可以借助此類實驗來完成教學。在運用此類實驗時教師必須注意以下幾點：精選內容，確保學生能夠設計相關驗證實驗；細講知識，使學生能初步理解地理過程和原理；注重分析，特別需要重視分析設計錯誤的實驗過程和分析發(fā)生錯誤的原因，因為這往往是學生理解知識過程中的難點和易錯點。

案例3：“熱力環(huán)流”的形成原理

“熱力環(huán)流”形成的原理是高中地理的重點也是學習整個大氣環(huán)流知識的基礎，且內容抽象是教與學的難點。為了加深學生對這部分知識的理解及運用，在完成本內容的教學后，要求學生自行設計一個實驗來驗證此原理，并要求在下節(jié)課口述實驗過程。此實驗的教學過程設計如下。

（1）實驗準備。教師認真講解知識點，使學生對熱力環(huán)流的過程和原理有初步的認識。并且準備以下實驗器具：一個長約100cm、高40cm、寬30cm的玻璃缸，一張塑料薄膜，一小盆熱水，一小盆冰塊，一根彎曲的玻璃管，幾支香，一盒火柴。

（2）方案設計。成立學習小組，根據所學原理小組合作探究實驗方案，教師參與其中并作適當指導。

（3）實驗操作。根據設計方案，學習小組分批次進行實驗操作，教師注意觀察，對成功的小組加以表揚鼓勵，對失敗的小組加以引導點撥，并對典型問題做好記錄，以便下節(jié)課進行交流。

（4）班級交流。各小組派代表陳述所設計的實驗方案和實驗過程，大多數小組都能很好地設計完成驗證實驗，并能描述整個實驗過程：先把熱水和冰塊放進玻璃缸的兩側然后迅速蓋上塑料薄膜，在冰塊上方的薄膜處開個小孔。接著點燃幾支香，讓煙通過玻璃管慢慢流進玻璃缸內，如圖5A，通過觀察發(fā)現(xiàn)煙會在冰塊一方下沉，然后流向熱水一方，再上升，在玻璃缸上空再流回冰塊一側，形成熱力環(huán)流。在交流過程中驚奇地發(fā)現(xiàn)有些小組不但能夠完成驗證實驗，而且還能在此基礎上對此實驗進行改進：如為了更加清楚地觀察到煙霧的運動方向，有的小組用一塊黑布遮住玻璃缸的一側，有的小組用有顏色的煙來代替白煙，更有一組同學在玻璃缸里面粘貼薄紙，利用薄紙的飄動來指示煙霧運動方向，如圖5B。當然也有一些小組設計的實驗出了一定的問題，如有一組同學不是選擇在冰塊上方的薄膜處開孔，而是選擇在熱水的上方開孔，如圖5C，顯然不能完成驗證實驗。

（5）分析討論。在教師的引導下，學生對各小組所設計的實驗進行分析討論，特別要求重視分析設計錯誤的實驗過程和發(fā)生錯誤的原因。

（6）得出結論。在教師的點撥下，促成學生就實驗設計的要點達成共識，并引導學生進一步理解熱力環(huán)流形成的過程和原理。

（7）應用遷移。在教師的點撥引導下，舉實例讓學生運用該原理進行解釋，如山谷風、海陸風和城郊之間的環(huán)流等。

（8）總結評價。對學生在實驗設計、實驗操作、分析討論、知識點的落實和遷移應用等學習過程中的表現(xiàn)進行多元化的評價，以助于更好地落實三維教學目標。

小結：筆者認為此類地理實驗的教學程式設計應如圖6所示。

五、學生課外實踐實驗的教學程式

學生課外實踐實驗是指學生利用現(xiàn)實中存在的客觀地理事物或地理過程，在教師的指導下，利用課外時間，運用一定的儀器或工具，通過實地觀測、考察和調查，獲得對地理事物的親身感受從而掌握地理原理和規(guī)律的過程。此類實驗最大的優(yōu)點是能激發(fā)學生學習地理的興趣，提高觀察、實踐能力，培養(yǎng)自主探究、合作學習的精神以及理論聯(lián)系實際的能力。

湘教版《地理I》中如正午太陽高度角的簡易測量、觀測某天氣系統(tǒng)一周內的天氣特征等都可以借助此類實驗來完成。此類實驗在具體操作過程中必須注意以下方面：確保實驗過程安全無意外；和學生一起制定合理的實驗過程；指導學生及時準確做好實驗記錄；及時分析實驗結果并回歸課本知識。

案例4：“鋒面系統(tǒng)”的特點及天氣狀況

此部分內容需要學生能夠做簡單的表述、解釋以及比較，這對于理性思維、空間想象能力以及表述能力尚有欠缺的高一學生而言無疑屬于學習的難點。因此，教師可以采用學生課外實踐“冷鋒的特點及對天氣的影響”（選擇冷鋒的原因是按教學計劃執(zhí)教此內容時已是11月，冷鋒較為常見）來突破這一教與學的難點。此實驗的教學過程設計如下。

（1）實驗準備。進行此實驗前引導學生經常關注當地的天氣預報，教師根據具體的天氣情況來確定該實驗進行的具體時間。

（2）方案設計。學生根據教師的要求合作設計出實驗的草案，然后在教師的指導下修改草案并最終確定實驗的具體方案，包括實驗的目標、器材的準備、數據的記錄（實驗期間每天的降水量、氣溫、氣壓）以及數據統(tǒng)計圖表的設計等。

（3）實驗操作。學生按時準確地記錄每天的降水量、氣溫、氣壓等數據，并在設計好的統(tǒng)計圖表中（如圖7）畫出相關統(tǒng)計圖，教師適時參與到實驗中指導和修正以保證實驗能正常進行。

（4）分析討論。首先教師在課堂上講授與鋒面有關的基礎知識，然后在教師的指導下，學生以小組的形式開展合作探究，對降水量、氣溫、氣壓的統(tǒng)計圖進行研究，先定量再定性，進而得出冷鋒的特點及其過境前、時、后對天氣的影響。

（5）班級交流。在教師的指導下，以小組為單位相互交流探究而得的實驗結論。

（6）得出結論。對小組探究而得的實驗結論先組織學生進行互評，再由教師總結性的歸納點評，以鼓勵為主，但也需要指出不足，并且及時引導解決有爭議的問題，最終使學生達成共識，明確冷鋒的特點及其對天氣的影響。

（7）應用遷移。在教師的引導下，學生能結合生活經驗舉例說明在冷鋒影響下我國的一些災害性天氣，如冬季的寒潮、冬春季節(jié)華北的沙塵暴等。然后進一步引導學生深入探究暖鋒的特點及其對天氣的影響。

（8）總結評價。對學生在課外實驗過程中以及課內探究、交流等學習過程中的表現(xiàn)進行多元化評價，以便于更好地落實三維教學目標。

小結：筆者認為此類地理實驗的教學程式設計應如圖8所示。

六、多媒體模擬實驗的教學程式

多媒體模擬實驗是指以計算機為媒介，應用計算機軟件模擬演示地理現(xiàn)象、地理過程、地理規(guī)律，并把得到的結論反饋到客觀現(xiàn)實的地理環(huán)境中，使學生直觀獲得地理知識的過程。此類實驗最大的優(yōu)點是可以利用計算機軟件所創(chuàng)設的模擬動畫將抽象難以理解的地理現(xiàn)象、地理過程、地理規(guī)律形象化，使學生獲得直觀而生動的感性認識，并理解實驗所揭示的地理現(xiàn)象和規(guī)律，從而使學生能輕松突破一些教學難點。因此，一些時空尺度較大且難以觀察的地理現(xiàn)象和過程，如湘教版《地理Ⅰ》三圈環(huán)流、水循環(huán)、洋流、地質循環(huán)等都可以用計算機軟件立體直觀地模擬出來。在運用此類實驗進行教學時教師必須注意以下幾點：不斷提高自己的計算機水平，設計出高水平的模擬動畫；如若自己不能設計，在挑選他人所設計的實驗時要注意鑒別，注重實驗的仿真效果。

案例5：“洋流”

課前教師參照教材“全球洋流分布圖”做成動態(tài)演示大洋環(huán)流的多媒體模擬動畫。此實驗的教學過程設計如下。

（1）模擬演示。在教師的引導下學生觀察動態(tài)的大洋環(huán)流模擬動畫，使學生有身臨其境之感，能充分感知模擬實驗環(huán)境。教師適時設疑提問，引導學生自主探究。如歸納南北半球大洋環(huán)流的基本模式；判斷洋流的性質及成因。

（2）分析討論。組織學生進行小組探究討論，教師做好管理和調控工作，并積極參與到學生的討論中，及時解決小組討論中有爭議的問題。

（3）班級交流。在教師的指導下，把小組探究而得的結論進行相互交流。

（4）得出結論。對小組探究而得的實驗結論先組織同學進行互評，再由教師總結性的歸納點評，以鼓勵為主，但也需要指出不足，并且及時引導解決有爭議的問題，最終使學生達成共識。實驗的結論可以采用示意圖的形式呈現(xiàn)出來。

（5）還原應用。在教師的點撥下，學生從多媒體虛擬實驗環(huán)境回歸到客觀現(xiàn)實的地理環(huán)境中，并引導學生深入探究洋流對地理環(huán)境的影響。

（6）總結評價。對學生在分析討論、班級交流等學習過程中的表現(xiàn)進行多元化評價，以便于更好地落實三維教學目標。

小結：筆者認為此類地理實驗的教學程式設計應如圖9所示。

實踐證明，只要有效地開展地理實驗教學，不但能夠成功解決教與學中的難點，而且還能更有效落實三維教學目標。與此同時，也能促進生生合作，溝通師生交流，活躍課堂氣氛。作為地理教育工作者，筆者期待地理實驗作為地理教學方法的新生力量、一種行之有效的教學方法，能早日全面走進中學的地理課堂。

參考文獻：

[1]李家清.新理念地理教學論[M].北京：北京大學出版社，2015.

[2]葉柚鈾，陸陛華.淺談中學實驗教學[J].地理教學，2011（14）：29-31.