例談高中自然地理實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)

江蘇省江陰長涇中學(xué)（214411） 張 蕾 陳 曉

一、演示類實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)案例

在高中自然地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)時(shí)，根據(jù)演示主體的不同可以將其分為教師演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)。根據(jù)演示手段的不同，教師演示實(shí)驗(yàn)又可分為教師實(shí)物演示和計(jì)算機(jī)模擬演示兩類。

（1）教師實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)

教師實(shí)物演示實(shí)驗(yàn)是指在上課時(shí)，配合講授和談話，把實(shí)物、教具展示給學(xué)生，或者由教師向?qū)W生作示范性動(dòng)作，向?qū)W生提供感性經(jīng)驗(yàn)或用來說明、印證所傳授的知識(shí)。通過實(shí)物演示可以較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，集中學(xué)生的注意力，使學(xué)生獲得生動(dòng)而直觀的感性認(rèn)識(shí)，把書本上的理論知識(shí)和實(shí)際事物聯(lián)系起來，以幫助學(xué)生形成正確、深刻的概念。

案例1 季風(fēng)的形成實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)名稱：演示季風(fēng)的形成

實(shí)驗(yàn)類型：教師演示實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

（1）通過實(shí)驗(yàn)理解冬夏季風(fēng)形成的原因。

（2）培養(yǎng)學(xué)生的觀察技能和思維能力。

（3）培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和熱愛科學(xué)的情感。

實(shí)驗(yàn)器材：衛(wèi)生香兩根、一只 1000 瓦的電爐、一面盆冰塊

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）關(guān)閉門窗，點(diǎn)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。

（2）在衛(wèi)生香的等距離左右兩側(cè)分別放一只 1000瓦的電爐、一面盆冰塊。

（3）將電爐通電 5 分鐘后，讓學(xué)生觀察衛(wèi)生香煙的飄動(dòng)方向。

（4）將電爐和冰塊交換位置，觀察煙的飄移方向。

實(shí)驗(yàn)思考：說出你兩次看到的煙飄動(dòng)的方向有什么不同，并分析產(chǎn)生的原因。

在設(shè)計(jì)演示類實(shí)驗(yàn)方案時(shí)，教師要充分考慮實(shí)驗(yàn)設(shè)備的大小、教室的光線、學(xué)生的觀察視角等，以保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。在演示時(shí)教師還要注意引導(dǎo)學(xué)生觀察的目的性和思考問題的針對性，以保證實(shí)驗(yàn)的有效性。

（2）教師計(jì)算機(jī)模擬演示實(shí)驗(yàn)

對于一些大尺度的地理現(xiàn)象和過程，如太陽直射點(diǎn)的移動(dòng)、大氣運(yùn)動(dòng)、水循環(huán)、洋流、地殼運(yùn)動(dòng)等，由于所跨時(shí)間和空間遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過學(xué)生的感知范圍，所以學(xué)生理解起來就非常困難。對于這些難點(diǎn)可采用計(jì)算機(jī)多媒體技術(shù)，運(yùn)用flash動(dòng)畫將地理現(xiàn)象或地理過程模擬出來，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)、遠(yuǎn)近、快慢的轉(zhuǎn)換，給學(xué)生立體、直觀的視圖信息，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行多元化的觀察，從而化難為簡，突破難點(diǎn)。

案例2 太陽直射點(diǎn)的移動(dòng)

實(shí)驗(yàn)名稱：太陽直射點(diǎn)的周年移動(dòng)

實(shí)驗(yàn)類型：計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

（1）觀察太陽直射點(diǎn)的移動(dòng)范圍。

（2）觀察太陽直射點(diǎn)北移時(shí)，北半球晝夜變化狀況。

（3）觀察當(dāng)太陽直射點(diǎn)在北半球時(shí)，北半球的晝夜長短狀況。

圖1 演示太陽直射點(diǎn)的移動(dòng)

計(jì)算機(jī)模擬演示實(shí)驗(yàn)教學(xué)，需要地理教師具備實(shí)驗(yàn)資源的搜集、處理能力，有一定的計(jì)算機(jī)軟件處理技能，能設(shè)計(jì)出科學(xué)、直觀的演示實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)前，教師要讓學(xué)生明白模擬實(shí)驗(yàn)的原理、模擬動(dòng)畫簡介以及觀察要點(diǎn)，讓學(xué)生帶著問題、帶著目的去觀察。

（3）學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)

學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)是指在教師的指導(dǎo)下，學(xué)生按照一定的要求和步驟進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。在學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)時(shí)，教師可根據(jù)實(shí)驗(yàn)器具的數(shù)量進(jìn)行分組演示，組內(nèi)人員明確分工。

案例3 地轉(zhuǎn)偏向力實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)名稱：地轉(zhuǎn)偏向力實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)類型：學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)器材：雨傘一把、黑墨水一瓶、“尖叫”飲料瓶一個(gè)

實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)：

（1）了解地轉(zhuǎn)偏向力產(chǎn)生的原因，掌握地轉(zhuǎn)偏向力使地表水平運(yùn)動(dòng)物體的方向發(fā)生偏轉(zhuǎn)的規(guī)律。

（2）培養(yǎng)學(xué)生的演示技能和觀察能力。

（3）激發(fā)學(xué)生的興趣，培養(yǎng)合作意識(shí)。

實(shí)驗(yàn)步驟：

（1）把黑墨水倒進(jìn)“尖叫”飲料瓶。

（2）一個(gè)同學(xué)撐開雨傘，蹲下來，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘，模擬北半球的地球自轉(zhuǎn)。

（3）另外一位同學(xué)把飲料瓶里的黑墨水從傘頂往下倒。

實(shí)驗(yàn)思考：觀察黑墨水的流動(dòng)軌跡，思考有什么規(guī)律？如果順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘，黑墨水的流動(dòng)軌跡會(huì)發(fā)生什么變化？

圖2 演示地轉(zhuǎn)偏向力的實(shí)驗(yàn)

在學(xué)生演示實(shí)驗(yàn)前，教師要對演示者進(jìn)行明確的分工，并提出演示要求，學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，按照實(shí)驗(yàn)步驟盡可能地獨(dú)立操作，當(dāng)實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)偏差時(shí)，教師要鼓勵(lì)學(xué)生找出原因， 必要時(shí)教師可做示范。

二、制作類實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

地理制作類實(shí)驗(yàn)一般是學(xué)生在學(xué)習(xí)了相關(guān)的地理概念、地理原理后開展的。要保證制作成果的科學(xué)性，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)開展前必須掌握準(zhǔn)確科學(xué)的地理知識(shí)，明確實(shí)驗(yàn)的基本原理，腦中有宏觀的地理模型，這樣才能選取恰當(dāng)?shù)膶?shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)出合理的實(shí)驗(yàn)步驟，從而順利地將靜態(tài)、抽象的地理知識(shí)經(jīng)過動(dòng)手制作轉(zhuǎn)變成直觀、形象的地理模型。學(xué)生動(dòng)手制作的過程是一個(gè)手腦并用相互促進(jìn)的過程，這個(gè)過程中不僅學(xué)生的思維能力和動(dòng)手操作能力得到有效鍛煉，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的想象能力和創(chuàng)造能力。

案例4 制作三圈環(huán)流模型

實(shí)驗(yàn)名稱：制作三圈環(huán)流模型

實(shí)驗(yàn)類型：制作類實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)器材：一個(gè)地球儀、透明膠帶、硬紙條、黑水筆

制作要求：

（1）制作北半球的三個(gè)環(huán)流圈，每個(gè)環(huán)流圈各用3～4個(gè)紙條做成環(huán)流圈模式。

（2）在紙條上用箭頭畫出上升氣流、下沉氣流、高空氣流、近地面氣流。

實(shí)驗(yàn)思考：

（1）觀察制作的三圈環(huán)流模型，描述赤道低氣壓帶、極地高氣壓帶與副熱帶高氣壓帶、副極地低氣壓帶分別是怎樣形成的？

（2）用自己的語言描述東北信風(fēng)帶、西風(fēng)帶、極地東風(fēng)帶的形成原因。

圖3 制作三圈環(huán)流實(shí)驗(yàn)

三、實(shí)踐類實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)

地理實(shí)踐類實(shí)驗(yàn)與演示類實(shí)驗(yàn)和制作類實(shí)驗(yàn)相比，更能體現(xiàn)地理學(xué)科的學(xué)科特點(diǎn)，包括地理觀察、地理觀測、地理調(diào)查等。我校為促進(jìn)地理新課程改革，于2006年建設(shè)了地理園和天文臺(tái)。地理園包括世界地形模型圖和中國地形模型圖、河流堆積地貌模型、喀斯特地貌模型、冰川地貌模型、火山、斷塊山及褶皺山模型、地殼內(nèi)部圈層模型等，教師可利用課后時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生觀察這些模型，以獲得感性、直觀的地理知識(shí)。

由于目前高中地理教學(xué)任務(wù)重、課時(shí)緊，因此在開展地理觀測和調(diào)查前，教師要精選觀測主題，以一學(xué)期為單位，地理觀測或調(diào)查安排2—3次，也可根據(jù)學(xué)校情況適當(dāng)增加。在地理觀測前，要做好充足的觀測準(zhǔn)備，設(shè)計(jì)好合理的觀測步驟，并且教師要對學(xué)生進(jìn)行明確的分組和分工。

案例5 “立竿見影”法觀測當(dāng)?shù)氐恼缣柛叨?/p>

實(shí)驗(yàn)名稱：測量當(dāng)?shù)氐恼缣柛叨?/p>

實(shí)驗(yàn)類型：實(shí)踐類地理實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/p>

（1）掌握太陽高度、區(qū)時(shí)、地方時(shí)的含義。

（2）培養(yǎng)學(xué)生的地理儀器使用、地理統(tǒng)計(jì)、地理計(jì)算、地理觀察的技能。

（3）學(xué)會(huì)地理實(shí)驗(yàn)的方法。

（4）培養(yǎng)熱愛科學(xué)的精神，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)地理的興趣，培養(yǎng)合作意識(shí)。

觀測器材：

長度為1至2米的直桿一根、卷尺一把、石英表或電子表一塊、三角函數(shù)表一本和量角器一個(gè)、羅盤一個(gè)、白粉筆一盒。

觀測步驟：

（1）在睛天，用羅盤儀在某一開闊的水平地面，測出正北方向。并用白石灰標(biāo)出在石灰線上選一測點(diǎn)，在定點(diǎn)處豎起一根長度為1米的桿，并與地面垂直。

（2）12月22日北京時(shí)間12點(diǎn)開始觀測桿影的方位，等到桿影與石灰線重合時(shí)，測量影長1.4米，記下北京時(shí)間12點(diǎn)04分。

（3）根據(jù)桿長和影長組成的三角形，由反三角函數(shù)算出：即H=arctg（a/b）=arctg（1/1.4）=35°34′，計(jì)算出冬至日本地的正午太陽高度。

四、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問題

1. 實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)要立足校情、學(xué)情

“學(xué)習(xí)對生活有用的地理”是新課程改革中最強(qiáng)調(diào)的理念之一。地理實(shí)驗(yàn)是學(xué)習(xí)生活中地理的最有效的方式之一，是學(xué)生聯(lián)系生活與社會(huì)實(shí)際的橋梁。在高中自然地理實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮學(xué)校所在地的自然地理環(huán)境，例如模擬流水侵蝕作用的實(shí)驗(yàn)：在模擬土坡上堆放5～10厘米粗細(xì)不均的砂土，再在坡面上方澆注水流，寫出觀察到的現(xiàn)象。對平原地區(qū)、干旱地區(qū)和城市學(xué)生而言，可以做此實(shí)驗(yàn)；但對西南山區(qū)、黃土高原等地區(qū)學(xué)生而言，則沒有做的必要。另外在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，還要充分考慮學(xué)校開展地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的硬件條件、學(xué)生已有的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)等，設(shè)計(jì)適合本校實(shí)情和學(xué)生情況的地理實(shí)驗(yàn)方案。

2. 實(shí)驗(yàn)器材的選擇要簡易、合理，鼓勵(lì)自制器具

進(jìn)行實(shí)驗(yàn)教學(xué)必須有一定的實(shí)驗(yàn)器具，但是目前大部分學(xué)校實(shí)驗(yàn)器具缺乏。在這種情況下，教師要考慮自制實(shí)驗(yàn)器具，從生活中取材、就地取材、變廢為寶，這樣不僅易于獲得、成本低廉，可以在很大程度上解決農(nóng)村中學(xué)實(shí)驗(yàn)器具缺少的現(xiàn)狀。對于自制實(shí)驗(yàn)器具，可以是教師自制器具，也可以是教師引導(dǎo)學(xué)生發(fā)揮想象力制作實(shí)驗(yàn)器具，在“小制作”中體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的“大收獲”。例如，在“太陽直射點(diǎn)的回歸運(yùn)動(dòng)”教學(xué)時(shí)，教師通過兩個(gè)杯子、四個(gè)紙片做的箭頭和一個(gè)地球儀，通過自制實(shí)驗(yàn)器具的演示，形象、直觀的向同學(xué)們模擬了兩分兩至日地球的位置。

圖4 太陽直射點(diǎn)的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)

3. 重視實(shí)驗(yàn)的動(dòng)態(tài)生成，讓預(yù)設(shè)與生成共舞

“動(dòng)態(tài)生成”是新課程改革的核心理念之一，它要求我們從生命的高度重新審視我們的教學(xué)：要從教師為中心走向師生互動(dòng)的“學(xué)習(xí)共同體”。所謂課堂動(dòng)態(tài)生成是相對于“預(yù)設(shè)”而言的，是指在教師與學(xué)生、學(xué)生與學(xué)生合作、探究、對話、碰撞的課堂中，即時(shí)生成的超出教師預(yù)設(shè)方案之外的新問題、新情況。地理實(shí)驗(yàn)是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)過程，在這個(gè)過程中學(xué)生會(huì)產(chǎn)生很多狀況，因此在實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)時(shí)，教師要充分預(yù)設(shè)學(xué)生的生成，預(yù)設(shè)學(xué)生有價(jià)值的生成，從而對實(shí)驗(yàn)方案的微調(diào)做好準(zhǔn)備。例如：學(xué)生在演示地轉(zhuǎn)偏向力實(shí)驗(yàn)時(shí)，有學(xué)生提出如果把雨傘翻過來，逆時(shí)針或順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)雨傘，水流在雨傘內(nèi)側(cè)流動(dòng)會(huì)怎樣？赤道處的地轉(zhuǎn)偏向力實(shí)驗(yàn)該怎么演示等問題。對于這些生成，教師在設(shè)計(jì)方案時(shí)要進(jìn)行充分的預(yù)設(shè)，讓地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)預(yù)設(shè)與生成共精彩。