（教育学专业论文）高中地理《地球上的大气》地理实验教学中的问题及对策研究.pdf

中文摘要 论文题目：高中地理地球上的大气地理实验 教学中的问题及对策研宄 学科专业：学科教学( 地理) 学位申请人：李芹 指导教师：陈昌文( 副教授) 中文摘要 “实验是科学知识的来源”，地理实验是探索地理原理和规律的有效途径，也是地理 学家们进行地理科研的主要方法。新课程改革后，地理实验在中学地理教学中应用的越 来越广泛，但是，在其发展的过程中，地理实验教学也出现了一些问题。笔者对此进行 了多方面的调查，并分析原因，寻求解决的对策。 本文共分五部分： 第一部分：地理灾验教学的研究背景。阐述了地理实验教学的理沦依据，调查研究 了国内外的地理实验教学的发展状况和地球上的大气地理实验教学在苏州的开展情 况，并对现行教材中的主要地理实验项目进行了分析。 第二部分：笔者分析了调查过程中发现的地理实验教学存在的问题，包括地理实验 设计时、实施过程中以及教师和学生方面存在的问题。 第三部分：针对地理实验教学的问题，探究其深层次的原因。 第四部分：针对地理实验教学产生的问题，笔者提出了解决的对策。 第五部分：采用了案例分析的方法，分析了课堂演示实验和课外兴趣实验两种实验 类型的有利和不利的方面。 本文主要采用了文献法、调查法和访谈法。 关键词：地理实验教学地球上的大气问题对策 英文摘要 一卜海师范大学硕上学位论文 a b s t r a c t e x p e r i m e n t i st h es o u r c eo fs c i e n t i f i ck n o w l e d g e ，g e o g r a p h i c a le x p e r i m e n t si sa n e f f e c t i v ew a yt oe x p l o r et h eg e o g r a p h i c a lp r i n c i p l e sa n dl a w s ，g e o g r a p h e r sg e o g r a p h i cr e s e a r c h ， b u tt h ep r o c e s so ft e a c h i n gi ns e c o n d a r ys c h o o lg e o g r a p h y ，g e o g r a p h ye x p e r i m e n t a lt e a c h i n g h a sn o tb e e nt a k e ns e r i o u s l y t h ea u t h o rh a sc a r r i e do u tm a n yi n v e s t i g a t i o n s ，a n da n a l y z et h e r e a s o n sf o rs e e k i n gt h ec o u n t e r m e a s u r e s ， t h ep a p e ri sd i v i d e di n t of i v ep a n s ： p a r ti ：g e o g r a p h i ce x p e r i m e n t a lt e a c h i n gb a c k g r o u n d i td e s c r i b e st h et h e o r e t i c a lb a s i so f t h eg e o g r a p h i c a le x p e r i m e n t a lt e a c h i n ga n dr e s e a r c h e st h ed e v e l o p m e n to fd o m e s t i ca n d i n t e r n a t i o n a lg e o g r a p h i ce x p e r i m e n t a lt e a c h i n g ，f o rt h et e a c h i n go ft h ea t m o s p h e r eo ne a r t h g e o g r a p h i c a le x p e r i m e n tc a r r i e do u ti ns u z h o u ，ic o n d u c t e das u r v e ya n da n a l y z ee x i s t i n g t e x t b o o k sm a j o rg e o g r a p h i ce x p e r i m e n t a lp r o j e c t s p a r ti i ：ia n a l y z et h ep r o b l e m so fg e o g r a p h i ce x p e r i m e n t a lt e a c h i n gf o u n di nt h ec o u r s eo f t h ei n v e s t i g a t i o n ，i n c l u d i n gg e o g r a p h i c a le x p e r i m e n t a ld e s i g n ，t h ei m p l e m e n t a t i o np r o c e s sa s w e l la st e a c h e r sa n ds t u d e n t st h e r e p a r ti i i ：f o rg e o g r a p h i ce x p e r i m e n t a lt e a c h i n g ，t h ed e e p s e a t e dc a u s e sa r ee x p l o r e d p a r ti v ：t h ea u t h o rp u tf o r w a r dt h ec o u n t e r m e a s u r e st os o l v et h ep r o b l e m sa r i s i n gf r o m g e o g r a p h i ce x p e r i m e n t a lt e a c h i n g ， p a r tv ：u s i n gt h em e t h o do fc a s ea n a l y s i s ，p o s i t i v ea n dn e g a t i v ea s p e c t so ft h ec l a s s r o o m d e m o n s t r a t i o ne x p e r i m e n ta n de x t r a - c u r r i c u l a ri n t e r e s ti ne x p e r i m e n tt w ot y p e so fe x p e r i m e n t s a l ea n a l y z e d i nt h i sp a p e r ，t h el i t e r a t u r e ，q u e s t i o n n a i r es u r v e ya n di n t e r v i e w sa r eu s e d k e y w o r d s ：g e o g r a p h i ce x p e r i m e n t a lt e a c h i n g e a r t h sa t m o s p h e r e q u e s t i o n s c o u n t e r m e a s u r e s 上海师范大学硕上学位论文前言 前言 伴随着知识经济时代的到来，国民的素质对社会经济的发展所起的作用越来越大， 时代对基础教育中的素质教育提出了新的要求，对地理教育提出了新的挑战。 实验法是我们获取或者验证科学原理和规律的一种行之有效的途径，也是科学家们 进行科学研究的主要手段。实验法教学能够很好的培养学生的探索精神，培养学生的创 新能力，开拓学生的思维，培养学生分析问题和解决问题的能力，从而有利于学生素养 的提高。但是，一直以来，实验法教学并没有得到足够的重视，地理实验教学仅仅是一 些有兴趣的老师在使用。2 0 0 3 年新课程改革后，国家推行素质教育，提倡“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”，倡导探究式、自主性 的学习方式，地理实验教学有了前所未有的发展机遇。经过几年的发展，地理教学在实 施的过程中，出现了很多问题。 本文以地球上的大气为例，阐述了自新课程改革以来，地理实验教学在实施过 程中出现的问题，以及这些问题产生的原因，并采用案例的形式提出了解决的对策，最 后，本文以案例的形式，分析了课堂演示实验和课后兴趣实验两种实验在实施过程中的 优缺点，笔者希望本次研究能够对同行在今后的地理实验教学有一定的现实参考价值。 第一章地理实验教学研究背景 卜海师范大学硕上学位论文 第一章地理实验教学研究背景 第一节地理实验教学的研究综述 一、地理实验的概念界定 辞海对实验的定义是：设计来检验一个理论或者验证一种假设而进行的一系列 操作或活动。也有人认为，实验是在教师指导下学生运用一定的仪器设备进行独立作业， 观察事物和过程的发生和变化，探求事物的规律，以获得知识和技能的方法。从以上这 些表述中我们可以看出，实验包括两种：一是指科学实验；二是指教学实验。笔者在本 文研究的是中学地理的教学实验。 东北师范大学曹琦教授在他主编的中学百科全书地理卷中对地理实验的表述 是：地理实验法是运用一定的器材和设备，人为地使所要学习的地理事物和现象及其变 化过程表现出来，以获得和验证地理知识的方法一；福建大学的袁书琪教授则在地理教 育学中主张：地理实验是既包括实验室里的实验，也包括地理观察、野外考察和调查 等的教学活动 ；华东师范大学夏志芳教授则把地理活动课细化成1 0 种类型，地理实验 则是活动类型的一种；徐宝芳教授在中学地理实验教学研究中则把地理实验分为狭 义的地理实验和广义的地理实验，狭义的地理实验主要是指室内的自然地理实验，广义 的地理实验是大的地理实验观，不仅包括狭义的地理实验，还包括地理观察、地理观测、 地理演示、绘制地图、地理制作、地理参观、地理调查等地理实践活动。回 从这些表述可以看出，学者们对地理实验含义的界定，持有不同的观点。笔者总结 认为，地理实验既是一种地理学习方法，又是一种地理教学方法，同时也是一种地理实 践教学活动。本文研究的是广义的地理实验，既包括室内地理实验，也包括室外的地理 观察、观测、地理制作等。 二、地理实验教学的国内外研究综述 ( 一) 、国内研究综述。 西王道俊、王汉澜：教育学，人民教育i 叶 版社2 0 0 1 年版，第2 5 l 一2 5 2 页 昏曹琦：t e e 学百科全书地理卷，东北师范大学 i ；版社1 9 9 4 年版 袁书琪：地理教育学高等教育出版社2 0 0 1 年版，第1 7 2 页。 徐宝芳：中学地理实验教学研究2 0 1 0 年，第3 页 2 卜海师范大学硕上学位论文第一章地理实验教学研究背景 笔者收集的文献主要有三类：第一类是国家的课程标准，第二类是1 9 7 9 年以来的硕 博士论文以及发表于地理教育、中学地理教学参考、地理教学等刊物上的论文。 第三类是一些专著。 我国于1 9 0 4 年第一次将地理课程列入中小学课程，笔者对1 9 0 4 年以来的地理课程 标准和地理教学大纲进行了考察发现，第一次对地理实验提出要求是在1 9 5 6 年的中学 地理教学大纲( 草案) 中，有关表述足“在初级中学一年级里必须用地球仪做实验”， 之后的教学大纲几乎没有对地理实验提出要求。2 0 0 3 年的高中地理课程标准又一次 明确提出“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、地理专题研究等实践活动”。，由此可以看出，目 前，国家对地理实验教学的重视比以往任何时刻都高。 从对论文的数量和研究的方向分析，目前，高中地理实验教学处于蓬勃发展的初期 阶段。据笔者调查，从1 9 7 9 年至今，收集在中国知网期刊论文库里的论文中，题目关键 字为“地理文验”的论文共有1 1 8 篇( 不完全统计) ，其中，1 9 8 7 - 2 0 0 4 年1 7 年问的论 文仅有2 0 篇，2 0 0 5 年，在新课程改革实施了两年之后，有关地理实验的论文开始增多， 尤其是近两年，增长的速度越来越快，每一年都会有近2 0 篇相关论文被中国知网收录 有关“地理实验教学问题”的论文有1 5 篇，占到笔者搜集到的论文的1 2 。 1 9 8 7 2 0 0 4 年间的论文，大部分是高师院校的专家学者们针对地理实验的概念界定、 功能、分类提出一些见解和看法，或者是针对高校地理实验室的开发建设提出一些建议， 几乎没有中学教师参与地理实验的研究。有关专家学者们针对中学地理实验教学进行研 究的论文是从2 0 0 5 年开始出现的，其中，内蒙古师范大学的徐宝芳教授、张卫青教授撰 写了有关中学地理实验教学的一系列研究成果，其中包括中学地理实验的内容设计研 究、中学地理实验与实习教育功能研究等，并成立了“中学地理实验教学研究 和 。中学地理实验教学研究课程教材及建设研究”两个课题。2 0 0 5 年之后，论文中渐 渐出现了来自教学一线的中学教师的教学研究成果，其中包括地理实验在实际教学过程 中的教学模式、教学方法研究，以及大量的地理实验教学实录及分析。近两年，中学教 师对地理实验的研究成果所占比重在迅速上升。 在我国，有关中学地理实验教学的研究专注比较少，1 9 9 6 年首都师范大学出版社出 版了林培英编译的国外中学实验地理，比较详细地介绍了各种地理实验操作，一 国课程教材研究所2 0 世纪中国中小学课程标准、教学大纲汇编一地理卷【z 】北京：人民教育出版社，2 0 0 1 ，第5 2 页 雪中华人民共和国教育部全日制普通高中地理课程标准( 实验稿) 【s 】一匕京：人民教育出版社2 0 0 3 第一章地理实验教学研究背景 卜海师范大学硕上学位论文 度成为我国中学地理实验教学的重要资源。其中，有关地球大气的实验有3 0 个，以制作、 观察、模拟为主。2 0 1 0 年，陕西师范大学出版社出版了张卫青、徐宝芳等教授编著的中 学地理实验教学研究成为我国新课改以来中学地理实验教学研究的重要著作之一，书 中共收集了1 0 7 个实验，其中有关大气的实验有1 9 个，专门为高中学生设计的有9 个。 ( 二) 、国际研究综述 “重视地理实验教学，发展学生的实践能力”是国际地理教学改革的方向，1 9 9 2 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把“发展学生提出问题、 收集和组织信息、处理资料、分析资料、评估资料、发展通则、做出判断、做出决定、 解决难题等能力”m 作为能力培养目标，并要求进行实地考察、绘制地图、进行访问、理 解二手资料和运用统计数据。 1 9 9 4 年，美国生活化的地理学：国家地理标准1 9 9 4 就已经提出“使学生了解地 理科学研究的一般过程，掌握地理科学研究的基本方法 的课程目标。美国的帕迪利亚 主编的科学探索者系列丛书是美国本土5 0 个州，4 2 0 0 所学校普遍使用的理科教材， 该丛书中涉及了大量地理实验教学内容，每章都设计有章节前的探索实验、章节中的技 能实验和迷你实验，以及章节后的地学实验四种类型，体现了设计者的创新思维及对探 究能力的培养。其中，教材中用了四个单元介绍地球上的大气，相关的实验项目有2 0 例。 地理实验教学的理论依据 ( 一) 、实验教育学理论 德国著名的“实验教育学奠基人之一拉伊认为：相对于实验教育学，“旧教育学依 靠知觉、内省观察和观察别人进行研究，可是这些方法本身是不完善的。因此，实验教 育学通过全面的观察、统计和实验来补充和完善旧的研究方法。实验教育学是对旧教育 学的补充和完善，因而是一种完整的教育学 固，地理实验教学作为实验教学的一种，也 是对传统地理教学方式的补充，是必不可少的教学组成部分。 ( 二) 、建构主义理论 建构主义对当前科学教育产生了重要影响，它主张“知识不是被动接受的，而是认 知主体主动的建构” 。强调学生是学习的主体，是在一定的情景下主动构建的。所以， 回地理教育国际宪章1 9 9 2 年 。拉伊：实验教育学，人民教育 l j 版社2 0 0 7 年版，第8 页。 。张大均：教育心理学，人民教育：l j 版社2 0 1 0 年版，第7 0 页 4 上海师范大学硕士学位论义第一章地理实验教学研究背景 教师在地理实验教学的过程中，不能把注意力都放在如何呈现、讲解和演示相关信息上， 还要帮助学生创设学习环境，促进学生对知识的意义的主动构建。同时，教师还要密切 关注学生头脑中的构建过程，并适时给予帮助、鼓励，促进学生头脑中的主动构建。 ( 三) 、多元智能理论 美国心理学家加德纳借鉴前人对人类智能结构的划分，提出了多元智能理论，他认 为：“人的智能由语言、逻辑一数理、运动、音乐、自我认知、人际关系、空间、自然观 察等八项智能组成的”乜这八种智能之间既有区别又相互作用，形成一个统一的整体。教 师在地理实验教学的过程中，要充分调动学生的各项相关智能，从而发掘其智能潜力。 比如，通过让学生观看实验现象，调动、发挥其空间智能：通过让学生之间相互交流实 验现象、实验结论，调动发挥其语言智能；通过让学生记录实验数据，绘制实验统计图， 归纳出地理事物的变化规律，调动学生的逻辑一数理智能。同时，为了发挥学生的智能 特长，地理实验教学可采用小组合作学习的方式，使学生间优势互补、相互促进。 ( 四) 、元认知理论 美国心理学家弗拉维尔( f l a v e l l ) 认为：元认知是指主体对自身认知活动的自我意识、 自我评价和自我调控，即对“认知”的认知，又被译作“反审认知”。它包括三种成份： ( 1 ) 元认知知识：( 2 ) 元认知体验：( 3 ) 元认知监控罾。依据这一理论，教师在地理实验的教学 过程中，不仅要知道自己要教什么，还需要知道为什么教以及怎样教，并在地理实验教 学之后进行及时反思、总结、提高。同时，在地理实验的教学过程中，教师不仅需要教 会学生地理实验的内容、原理，还需要教会学生地理认知，使学生在体验地理知识形成 过程中，掌握地理的思维与学习方法。 ( 五) 、地理学习理论 地理学习理论是“关于地理学习过程和地理学习规律的理论，其研究对象是学生进 行地理学习的全过程及其相关问题。” 与其他学科相比，地理学科有其自身的特点：综 合性、开放性、地域性和实践性。我们在设计地理实验教学的过程中，必须遵循地理学 科的规律和特点，地理实验教学需要寻求各种地理资源的支持，比如可以与乡土地理相 结合，还有，地理实验需要强调学生的实践性，给学生更多的创造动手的机会。地理实 验教学必须符合地理学习规律。 回林宪生多元智能理论在教学中的运用 m 】北京：开明出版社2 0 0 3 ：7 9 。杜晓新：元认知与学习策略，人民教育 i ；版社2 0 0 3 年版，第1 2 页。 国夏志芳：地理学习论，广西教育出版社2 0 0 1 年版，第2 页。 5 第一章地理实验教学研究背景 卜海师范大学硕士学位论文 第二节地理实验教学的主要功能及教学现状调查 一、新课程下我国地理实验教学的主要功能 新课程改革以来，我国十分重视地理实验教学的发展，肯定了地理实验教学的价值 与功能。 首先，能够培养学生的地理实验技能。地理实验的技能包括各种地理实验仪器的使 用技能、简单模型的制作技能、地图绘制技能等，这些技能是地理实验操作过程中逐步 培养起来的。地理实验教学通过地球仪、雨量器、气压计等的使用，培养学生使用仪器 的能力；通过制作简易的地理仪器，包括简易气压计、雨量器、毛发湿度计、三圈环流 模型等的制作，培养学生动手制作技能；通过撰写实验报告、实验小论文，培养学生的 分析表达能力。 其次，能够激发学生浓厚的地理学习兴趣。认知心理学告诉我们，“科学兴趣是推动 学生学习的最直接的动力”。自然地理中很多是关于原理和规律的学习，理论性强，内容 枯燥，学生难于理解和接受。采用地理实验教学，学生能够通过自己动手实验，体验和 观察原理和规律的形成过程，从而激发学生的学习兴趣。 再次，培养学生严谨求实的科学态度。在地理实验中学生操作、观察和主动发现实 验现象，能够培养学生尊重事实、严肃认真、实事求是的科学态度，对学生人格的形成 也会产生深远的影响，以“气温和海拔的关系”实验为例。 实验：探究近地面大气的温度随高度变化的规律 实验器材：三支温度计，卷尺，纸，笔 实验步骤：1 测量教学楼的3 楼，5 楼的海拔高度。 2 在1 楼，3 楼，5 楼阳光都能照射到的地方分别放置一支温度计。 3 读出温度计的精确数值，并记录下来。 一楼二楼三楼 第一组 第二组 第三组 “气温随海拔的增高而降低”，这一结论课本上也有介绍，但学生通过以上的实验探 究得出这一结论，或者是验证这一结论，可以避免学生机械学习课本知识，从而培养学 6 上海师范大学硕士学位论文 第一章地理实验教学研究背景 生求是的科学态度。在实验的过程中，三组学生测得的实验数据各不相同，这是一个生 成性的问题，这时，教师提醒学生不能随意更改数据，引导学生探究其原因，从而培养 了学生实事求是、严谨踏实的科学素养。 二、地球上的大气地理实验教学现状调查 为了更真实的了解地理实验教学在中学的开展情况，了解新课程改革后地球上的 大气地理实验教学的现状，笔者通过三种途径进行了调查：第一，通过问卷的形式针 对学生进行调查；第二，通过跟同行的交流，了解地球上的大气实验教学的开展情 况以及看法；第三，通过搜集调查公开课的视频材料，了解地理实验教学在公开课中的 使用情况。由此，对地球上的大气地理实验教学情况有了初步认识。 ( 一) 、对学生的调查 本次调查的对象是苏州市四所高中的学生，其中包括两所四星级学校，两所三星级 学校，调查的方式主要采用问卷的方式，随机发卷2 0 0 份，回收有效问卷1 8 2 份，刚收 率为9 1 ，所发对象包括了高一年级不同层次的学生，调查具有一定的代表性，能反应 出本地地球上的大气地理实验教学的一些现状。 通过调查发现，学生对地理实验的兴趣很浓，有8 2 的学生在“你最喜欢的课堂教 学方式”中选择了“地理实验教学”，在各种地理实验教学的类型中，与“演示实验”、 “视频实验”相比，他们更喜欢“自己动手实验”，在第6 题的调查中，有7 6 的学生选 择了。自己动手实验”。这对于地理实验教学的发展是十分有利的，但是，我们在看到地 理实验教学受到学生欢迎的同时，也看到了地理实验教学在实际的教学过程中使用的还 很少，学生对于地理实验教学还很陌生，第2 题的“你通过哪些方式了解到地理实验教 学? ，只有3 7 的学生是在地理课堂上了解到，于是，我们可以推测到，学生的地理实 验技能非常薄弱，对于本校“有没有地理实验室，9 3 的学生都不知道，只有5 的学 生知道本校有地理实验室，但却从来没有使用过。可见，地理实验进行的场所，基本上 都是在教室里进行。地球上的大气教材中的实验学生只有2 的学生参与过，学生直 接参与实验的机会太少。对于地理实验对个人成长的帮助，2 0 的学生认为高考不考的 话，作用不大。 ( 二) 、对教师的访谈及对公开课的调查 在本次的访谈中，笔者发现教师对地理实验教学在对学生能力培养方面的作用持肯 7 第一章地理实验教学研究背景 上海师范大学硕上学位论文 定态度，但大都并不会选择这种教学方式。在笔者所访谈的2 0 名教师中，只有2 名教师 会在课堂上使用过地理实验教学，当问及不选择地理实验教学的原因时，有的是因为“考 试不会单独考实验操作，没有必要浪费时间，浪费精力”，有的是因为“与其他教学方式 相比，地理实验教学的备课量大，难度大”，有的是因为“地理实验器材不足，地理课时 量不足”，还有几名教师补充说：“公开课会考虑采用地理实验教学”。当笔者访谈到，“本 校是否有地理实验室”时，四所学校只有一所四星级学校原本有一个，但设备很简单， 只有一些简单的模型，如“世界洋流模型”等，由于使用率极低而被取消。当笔者访谈 到“大学时，是否接受过地理实验教学这类课程的教育”时，所有的教师表示都没有接 受过。由此可以看出地理教师由于没有接受过专门的地理实验教育，地理实验教学理念 落后，实验技能比较薄弱。 笔者通过互联网，搜集了大量有关地球上的大气的公开课视频，8 5 的视频中 采用了地理实验教学，有的甚至在一堂课中采用了多个地理实验。尤其是“热力环流” 的实验，使用的频率最多，但是以“教师演示”实验为主，学生动手实验的机会很少。 这跟访谈过程中得出的结论是一致的，在访谈中教师们也表示“如果开公开课，愿意采 用地理实验教学”。笔者还发现，地理实验教学在经济比较发达的东部沿海一带使用的较 多，比如浙江、福建、广东一带。在广东的一些视频资料中，还发现有的学校开展了课 外实验兴趣小组，学生动手实验的机会比较多。 第三节地球上的大气主要的地理实验分析 一、地球上的大气采用地理实验教学的必要性 ( 一) 、新课程呼吁开展地理实验教学 地理实验教学可以促进传统的教学方式的转变。长期以来，我国传统的教学方式以 “灌输式”为主，“教师讲，学生听”，忽视对学生能力的培养，忽视地理实验教学，使 得我们培养出的学生出现“高分低能”的现象，新课程改革力图改变这一状况。2 0 0 3 年 的新课程改革，在基本理念方面提出“重视对地理问题的探究”，“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”哪，同时把这一理念，贯穿到“知 识与技能”、“过程与方法”、“情感态度与价值观”三维目标当中去。具体如下： 母中华人民共和国教育部：全日制普通高中地理课程标准( 实验稿) ，人民教育出版社2 0 0 4 年版 3 卜海师范大学硕士学位论文第一章地理实验教学研宄背景 1 知识与技能：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、运用地理图表和地理数据的技能。 2 过程与方法：尝试从学习和生活中发现问题，提出探究方案，与他人合作，开展 调查研究，提出解决问题的对策。 3 情感、态度与价值观：激发探究问题的兴趣和动机，养成求真、求实的科学态度， 提高地理审美情趣。 同时，在必修一的模块活动建议中，针对地球上的大气提出“利用身边可以找 到的材料( 如透明塑料袋、塑料薄膜、玻璃瓶等) 和温度计，做一次模拟大气温室效应 的小实验 ，并提出了具体的建议。 地理实验教学可以使学生走出“被动接受式”的传统教学方式，培养学生动手实践 能力、空间想象能力。地理实验教学对于培养学生的地理素养也十分有利，不仅可以使 学生获得地理知识，还会形成良好的地理思维，培养地理实验的技能，形成正确的情感、 态度、价值观，这也是新课程“培养学生的地理素养”的要求。同时，地理实验教学还 有利于改变传统的评价方式，形成过程评价和结果评价相结合的新的评价模式。 ( 二) 、学科知识要求开展地理实验教学 地理学习理论强调“地理教学设计必须符合地理学习的规律，而地理学科本身具有 综合性、开放性、地域性和实践性的特点，其中的“实践性”要求我们采用地理实验教 学，给学生更多的动手的机会。辞海中对“实验”的辞条解释是“用来探究事物的发 展规律或验证某一假设而进行的操作，它更多的运用于自然科学的探究方面，比如物理、 化学、生物这几门学科。2 0 0 3 年的新课标把地理划分为“人文与社会与“科学”两部 分，其中“科学”属于自然地理，地理实验教学主要应用于这部分内容。当然，并非所 有的地理原理和规律都可以采用地理实验的方法探究，而那些模拟地理演化过程的内容 比较适合采用，同时还应该注意突出教学的重点和难点。 “地理1 ”是高中地理课程的基础，侧重于自然地理部分，阐述了自然原理及对人 类活动的影响。地球上的大气是自然地理的重要组部分，主要研究大气的运动状况， 以及在其影响下形成的各种天气和气候。这部分内容与我们日常生活息息相关，但大气 本身是透明的，看不见，摸不着，大气运动平常更是很难观察到，所以，学习起来难度 大，这个时候，我们需要借助实验等直观手段，才能为学生所理解。比如说“热力环流” 国中华人民共和国教育部：全日制普通高中地理课程标准( 实验稿) ，人民教育出版社2 0 0 4 年版 9 第一章地理实验教学研究背景上海师范大学硕r 上学位论文 它真实地存在于现实生活中，时时相伴在我们身边，但我们却常常觉得它飘忽不定，对 它视而不见。在地理实验中，我们可以借助“烟”或者“纸条”的飘动，真实的观察到 它的存在，使得抽象的问题具体化、复杂的问题简单化，从而突破了难点。 二、地球上的大气主要的地理实验项目分析 目前，全国使用的地理教材有多个版本，人教版、鲁教版、湘教版等，而对于地 球上的大气采用的方法并不相同，鲁教版和湘教版主要采用读图思考、读材料思考、 填图、填表格等活动的形式，完成教学目标，地理实验项目在人教版教材中出现了两个： 实验1 ：“热力环流”实验 请采用小组合作学习的方式进行一个实验： 材料：长方形的玻璃缸( 长10 0 厘米左右，宽3 0 厘米左右，高4 0 厘米左右) 、 胶合板或塑料薄膜、一盆热水、一盆冰块、一束香、火柴等。 实验步骤：( 1 ) 将一盆热水和一盆冰块分别放置在玻璃缸的两端。 ( 2 ) 用平整的胶合板或塑料薄膜将玻璃缸上部开口处盖严： ( 3 ) 在胶合板或塑料薄膜的一侧( 装冰块的盆上方) 开一个小洞 ( 4 ) 将一束香点燃，放进小洞内。 观察烟雾在玻璃缸内是如何飘动的，你们发现了什么现象? 由实验可以得出什么结 论? 实验2 ：制作三圈环流模型 材料：一个地球仪、透明胶布、硬纸条 要求：( 1 ) 分别用不同颜色的纸条表示上升气流、下沉气流、高空气流近地面气流 ( 2 ) 只制作北半球的三个环流固，每个环流圈各用3 4 个纸条做成环流圈模式。 “热力环流”是最基本的大气运动形式，可以帮助学生理解海陆风、山谷风、城市 风的成因，也是学习“全球性大气运动 的基础，但与此相关的正文内容很少，只是简 单的描述了热力环流产生的原因和形成过程，学生对此形成不了深刻的认识，而“热力 环流”实验则帮助学生体验热力环流形成过程，加深学生对热力环流的理解，同时也激 发了学生的学习兴趣。“热力环流”实验既符合学生的认知水平、又紧紧围绕教学内容， 是一例成功的实验设计。 国袁孝廷普通高中课程标准实验教科书地理1 北京：人民教育出版社，2 0 1 0 年 国袁孝廷普通高中课程标准实验教科书地理1 北京：人民教育出版社，2 0 1 0 年 l o 上海师范大学硕士学位论文 第一章地理实验教学研究背景 “三圈环流”这部分内容抽象，学生理解起来非常困难，再加上课本上的插图以静 态的形式展示，而学生的读图能力和空间思维能力有限，这部分内容成为“必修l ”中 最难突破的内容之一。“三圈环流”模型制作实验很好的解决了这个问题，学生通过亲自 动手制作立体模型，不仅直观的看到三圈环流的形成过程，而且培养了学生的动手实践 能力和合作学习的能力。 第二章地球卜的大气地理实验教学存在的主要问题卜海师范大学硕士学位论文 第二章地球上的大气地理实验教学存在的主要问题 伴随着新课程的改革，地理实验教学被越来越多的使用，但由于受传统教学观念的 影响，我国的基础教育存在着“重理论、轻实验”、“重高考科目、轻其他基础学科”的 现象，地理实验教学属于非高考科目的实验教学，在很多学校里不被重视，表现出课时 量严重不足，地理实验的器材缺乏，很少有学校有专门的地理实验室，地理实验教学的 场所缺乏等问题。 第一节地理实验教学设计方面 一地理实验教学的设计缺乏科学性 科学性是地理实验的首要原则，缺乏科学性的地理实验会给学生能力的培养和科学 理论的探索起到负面作用。地球上的大气的原理性强，因此，教师在进行有关的地理 实验教学设计时，更需要注意其科学性。 一位教师在进行“冷热不均引起的大气运动”一节的课堂上，为了突破“大气的受 热过程”这一重难点，帮助学生理解“地面是大气主要直接的热源”，进行了如下实验： 实验准备：大试管两只( 带瓶塞) ，其中一只放沙土，一只为空；温度计两只，台灯 一盏。 实验过程：在实验前，请一名学生到讲台前，读取温度计温度，此时两只温度计均 显示为1 4 。将这两只温度计分别插入事先准备好的两只试管中，平放桌面上，用台 灯加热试管，十分钟以后，再请学生读取温度计的温度，此时，在沙土的温度计温度显 示为3 4 ，空试管的显示为2 4 。 实验结论：假如台灯为太阳，试管中的沙土为地面，空气为大气，带有沙土的试管 温度计显示的温度高，是因为沙土代表着地球的地面，传递了更多的热量给大气，而空 试管的温度低，是因为空试管中的大气只吸收了台灯代表的太阳释放的能量。从而得出 结论，地面是大气的直接热源。 该实验有几处有问题的设置：首先太阳光线应该是平行光线，不能用台灯模拟，其 次，实验操作的过程中，a 管中温度计接触到了沙土，沙土把热量直接传导给了温度计， 改变了热量的传递方式，第三，试管接触了桌面，桌面也释放了地面辐射给试管。当然， 1 2 上海师范大学硕士学位论文第二章地球卜的大气地理实验教学存在的主要问题 这些问题都可以修改，比如光线改为平行光线，温度计不能直接接触沙土，将两试管吊 于空中，不与桌面接触。这说明教师在设计这个实验教学的时候缺乏科学理论的指导， 缺乏地理实验教学应有的科学素养。 二地理实验教学的设计缺乏探究性 新课程倡导探究性学习，在地理实验教学中要求教师以学生为主体，设置实验情景 引导学生透过实验现象发现实验原理，从感性知识上升到理性知识。这是一个理性思维 的过程，而不是简单的动手操作。同时，地球上的大气研究的是大气的运动以及大气 运动的规律、产生的原因、影响，具有很强的探究性。但是，目前有关大气的地理实验 教学却停留在简单的表面现象模拟，缺乏深层次的探究。 实验：模拟锋面的形成 实验准备：鱼缸一个( 不要太小) 、宽度略小于鱼缸宽度的玻璃隔板一块、可作为密 封条的材料如糠荃若干，防水胶若干、食用红、蓝色素若干或红、蓝墨水若干 实验步骤：1 将密封材料裁成窄条，中间开一浅槽。用防水胶将其牢牢地粘在鱼缸 底部中线和相连的两侧位置，形成一防水导槽，把玻璃隔板插入导槽，这样就将鱼缸分 成体积相等、防水隔板分开的两部分。 2 在鱼缸隔板的两侧分别灌入温水和冷水。在温水中加入食用红色素， 在冷水中加入食用蓝色素以示区别。 3 迅速撤出隔板，观察两种颜色水的运动。 这个实验能够很好的模拟锋面产生的过程，但对于锋面的分类以及锋面形成后对天 气的影响都无法模拟探究。在对公开课的视频调查中发现，有的教师在锋面的教学过程 中使用该实验，仅仅是引导学生观察实验现象，完成锋面的知识目标，而没有引导学生 进一步向深层次探究，比如在冷水中加入食盐，结果会怎样，实验中冷水与温水的温差 要多大才能看出实验效果等。 伽林培英国外中学实验地理，首都师范大学出版社，1 9 9 6 年第5 5 页 第二章地球卜的大气地理实验教学存在的主要问题 k 海师范大学硕上学位论文 第二节地理实验操作过程方面 一、以视频实验、教师演示实验为主，学生缺乏参与度 教育心理学指出：“只有手脑并用和多种感官的刺激，会强化大脑的记忆功能，生动 的、形象的、有意义的实践操作比抽象无意义的材料容易记忆并保持持久”，在地理实 验教学的过程中，学生亲自动手做实验，有利于知识目标与技能的完成。在对地球上 的大气地理实验教学的调查报告中也显示，与“模拟实验”、“教师演示实验”相比， 学生们更愿意选择“自己动手实验”。 但是，在地球上的大气教学过程中，教师主要采用的却是视频实验，偶尔会在 课堂上做演示实验，邀请个别同学参与，班级里绝大部分学生只是被动地在听、在看， 课堂上所有的学生动手实验的情况基本上没有，学生在地理实验中的参与度很低。 视频实验和教师演示实验虽然占用的时间较少，成功率高，但学生对于过程的学习 不足，也失去了实验操作和技能学习的机会。在实验进行的时候，许多同学因为看不清 楚或没有任务，只作壁上观，不进行积极思考，甚至有个别同学开小差影响课堂纪律。 二、以被动操作实验为主，学生缺乏自主性 建构主义认为“知识不是被动吸收的，而是由认知主体主动建构的”。学生是认知的 主体，为了帮助学生主动构建认知体系，应该让学生了解、思考实验的原理，鼓励学生 开动脑筋，自主开发设计实验，而不仅仅是会简单实验步骤的操作。地球上的大气人 教版教材中提供的两个实验，都有实验步骤，绝大部分选做的实验，教师也提供实验步 骤，参与的学生只是一个操作者、教师预设方向的忠实执行者。这对于开发学生的创造 性思维，培养学生的创造性方面是不利的。 新课程呼唤创造力的培养，我们要鼓励学生自己开发实验项目，培养学生自主性实 验，要求在自主探究活动中学生发挥真正的作用。 三、教师对地理实验的使用缺乏合理性 虽然地理实验教学有很大的使用价值，但也有一定的局限性，并非“灵丹妙药”，任 何内容都可以采用。而笔者在访谈和视频材料的调查中发现，教师在使用地理实验教学 。张大均：教育心理学，人民教育出版社2 0 0 5 年版 1 4 e 海师范大学硕上学位论文第二章地球上的大气地理实验教学存在的主要问题 的时候，并没有很好的考虑这个问题，以至于实验教学的效果不理想。比如，有的教学 内容简单，没必要采用实验教学法，教师为了“实验”而“实验”，反而会削弱学生实验 的积极性：有的教师对实验的选择缺乏合理性，实验所表现出来的规律跟课堂内容有所 出入。以下是一个有关“气旋”的实验设计，具体步骤如下： 实验器材：两只气球，丝线、透明胶，教鞭 实验过程：( 1 ) 把两只气球吹成苹果大小，用长约3 0 厘米的丝线扎紧口子； ( 2 ) 用透明胶把两条丝线粘在教鞭上，两只气球相隔约8 厘米； ( 3 ) 平举起教鞭，让气球离实验者的脸部约8 厘米； ( 4 ) 向两只的中间吹气，观察两只气球的运动。 有的教师在对该实验进行教学设计时，缺乏合理性。这个实验反映的仅仅是气旋形 成时大气的垂直运动与水平运动的关系，在学习气旋形成的时候使用最为恰当，有的教 师却把它使用在气旋的探讨结束之后，甚至是反气旋探讨也结束了，才开始做这一实验， 或者是用来介绍气旋影响下的天气，都足不恰当的。 四、以传统的评价方式为主 评价是教学过程中一个不可忽视的环节，地理实验教学也不例外。实施有效的地理 实验教学的评价，不仅能促进学生更加有效地进行地理实验，而且有利于提高学生的地 理实验的意识和技能。目前，我们对地理实验教学的评价方式，仍然以传统的对实验结 果的评价为主。2 0 0 5 年，广东的高考试卷中出现了对地理实验的考察，之后，各地的高 考卷中纷纷呈现。比如，0 7 年上海高考试卷中出现关于冷锋与暖锋的模拟试题： 用实验模拟某一天气系统：在塑料盒中间插一隔板，两侧分别注入同体积红色暖水 ( 代表暖空气) 与蓝色冷盐水( 代表冷空气) 。 7 在向上抽出隔板后的数秒内，冷暖水之间 a 出现水平交界面，蓝色水在上b 出现水平交接面，红色水在上 c 出现倾斜交界面，蓝色水在上d 出现倾斜交界面，红色水在上 8 该实验模拟的天气系统是 a 气旋b 锋c 高气压d 低气压 9 该模拟实验存在的主要不足是 国沈海燕为地理实验课喝彩，地理教育2 0 0 6 年第4 期 雪2 0 0 7 年上海高考试卷 第二耄地球卜的大气地理实验教学存在的主要问题 卜| 海师范大学硕：上二学位论文 没能模拟出主导气流的运动方向没能模拟出成云致雨的天气现象 没能模拟出冷锋与暖锋没能模拟出冷暖空气的密度差异 a b c d 高考出现对地理实验教学的考察，对地理实验教学的发展起了很大的促进作用，但 这也会让人们误以为只需要这种评价方式就可以了。传统的评价方式认为只要学生能够 在考试的过程中把有关地理实验的题目做对，拿到高分，就会认为该学生对于地理实验 的学习是优秀的，至于这个学生会不会使用地理器材，能不能正确的操作实验步骤，这 些都不在评价的范围内。而有的时候，学生即使不会做地理实验，同样也可以把地理实 验的题目做对，这种传统的评价方式是片面的，不利于学生地理实验素养的培养。 第三节教师和学生的实验素养和技能方面 一、教师缺乏地理实验的技能和素养 具备好的地理实验技能和素养是顺利进行地理实验操作的前提，在访谈中发现，由 于受传统教育的影响，我国的中学地理教师在高等师范院校接受专业培养的时候，以理 论知识培养为主，地理实验方面的培养相当缺乏，因此表现出地理实验的技能和素养不 高，对学生地理实验方面的指导更加不足。地球上的大气的实验操作的过程中，需要 精确的测量，严格控制变量，对实验技能和素养的要求较高，教师对此显得很吃力。以 下是一节“热力环流”实验的课堂实录： 教师邀请两名学生到讲台前，共同进行课堂演示实验，当实验进行到最后一个步骤 时，一名学生将点燃的香放进小洞内，发现，香并没有像实验之前预想的那样，按照一 定的方向有规律的运动，而是一片混乱，教师解释说：“本次实验由于某些原因没有成功， 但是，我在上课之前所做的实验现象是，烟雾在冰块所在的一侧下沉，而在热水所在的 一侧上升”。于是课堂继续进行，开始请学生画热力环流，并请学生解释热力环流的形成 原因。 实验中，教师极力的追求实验结果与教材结论的吻合，当实验结果与教材结论“不 配合 时，简单将其归为“因为某些原因”。至于什么原因，如何改进，只字不提，也没 有布置学生课后探究。实际上，现在很多教师面对上述情况时，都会采用相同的办法， 他们“唯结论是瞻”，深究其原因，不难发现，教师缺乏基本的地理实验素养，缺乏地理 1 6 上海师范大学硕上学位论文第二章地球 ：的大气地理丈验教学存在的主要问题 实验的科学精神。 二、教师缺乏对学生合作学习的培养 新课程倡导“积极探索和运用合作学习”，“提高学生的地理学习、合作交流、批判 性思考以及分析解决地理问题的能力。采用合作学习进行地理实验与学生独立实验相 比，有很大的优点，它能够提高地理实验的效率，还能充分发挥学生进行地理实验的主 动性与积极性，培养学生的合作意识与技能，从而有利于培养学生正确的合作观。地球 上的大气中很多实验，比如“热力环流”实验、“三圈环流”模型制作实验、酸雨问题 的实验等，都需要小组成员之问共同准备实验材料，共同进行实验操作，共同探讨实验 现象，如果实验失败了，还需要共同探讨失败的原因