中学课堂自然地理实验教学研究.doc

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)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，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1904年开始将地理课正式列入中小学课程，直到1956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20世纪90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1994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。1991年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。1992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。1988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能力。值得欣慰的是，在我国2003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)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.知识与技能地理知识教育方面：(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)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)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)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)地图、图表的绘制技能；(2)地球仪的使用技能；(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)地球、地形等模型的制作技能。地理能力培养方面：(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；(2)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.过程与方法(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)学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)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)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.情感态度与价值(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)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)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)地理实验可以培养学生的合作意识。(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、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、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。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、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、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、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)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、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、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，观测型实验在中学地理教学中占了很大的比例。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、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、制作型实验制作地理教具、地理学具、地理模型以及绘制地图、编写程序等。(六)按实验性质分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、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、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的地方，教师应当给学生说明。(二)可操作性原则实验的设计应从地理教学实际出发，考虑自己学校、学生的条件，尽量选择日常生活中可找到的简易器材做实验，而且难度不宜过大，不能为了做实验而设计高难度的复杂实验，以免弄巧成拙。另外，我国的地理课程为实验留下的时间还较少，因此，应设计一些需要时间少，比较容易组织的实验。(三)针对性原则许多地理原理和规律并不能通过实验的手段再现出来，因而，在地理教学过程中，应有针对性地选择那些能够通过实验手段能够更直观、更有效的理解和掌握地理知识的内容进行实验。同时，教师对实验内容的选择还应该突出教学中的重点和难点，对易理解的内容应减少实验，以避免为追求实验形式，将简单的问题复