地理实验教学内容及方式的探讨(终稿).doc

地理实验教学内容及条件的探讨基金项目: 海南省教育科学规划项目“地理实验教学的有效性研究”（QJY125018），海南师范大学2012年教改项目“中学地理实验教学的有效性研究”。作者简介: 唐少霞( 1964 ) ，女，海南定安，教授，中教法教研室主任，主要从事资源开发与地理教学研究。Tel: E-mail:519635162 唐少霞a，赵志忠a，杨迅捷b（a.海南师范大学地理与旅游学院；b.湖南省长沙市长郡雨花外国语学校）摘要：开展地理实验教学能最大限度地调动学生学习的积极性，吸引学生参与课堂知识的构建，培养学生的创新能力。但目前地理实验教学中没有专门的地理实验场所及配备齐全的规范化的实验器材，教师和行政管理部门缺乏地理实验的观念，教学过程中没有严谨的实验教学方案。本文通过实证研究，指出中学地理实验教学应以验证性实验为主，规范性的实验器材及专用的实验场所是开展地理实验教学的必要条件；严谨的实验方案是提高地理实验教学效度的根本保证。关键词：地理；实验教学；实验场所；实验器材；实验方案中图分类号: G 462.0Discussion on the contents and the conditions of experimental teaching in geographyTANG Shao-xiaa , ZHAO Zhi-zhonga , Yang Xun-jieb（a. School of Geography and Tourism, Hainan Normal University, Haikou 571158, b. Changjun Yuhua Foreign Language school，changsha 410001, China,）Abstract: the experimental teaching of geography can motivate the students activity, appeal students to take part in designing the structure of the knowledge points and cultivate their ability to create. However, there are not specific and professional laboratories and equipment for the experimental teaching of geography. The teachers and executives are lack of the ideas of geography experiment. Besides, there are not strict experimental plans and standard procedures during the teaching process. This study points out that the geography experimental teaching should focus on testifying experiment. The standard equipment and specific laboratory are the foundations. The meticulous experimental programs and procedures are the guarantee of teaching achievement. Key word: geography, experimental teaching, laboratory, experiment equipment, experimental programs.0引言今天的地理学已经是以实验为主要手段，机理探讨为主要目的，数学模型表达为主要特色的现代科学。就地理学整体发展而言，已经从经验科学走向实验科学，从对宏观格局的研究走向微观过程和机理与宏观格局相结合的研究，从要素和过程的分离研究走向综合集成研究1。实验教学能培养学生敏锐的观察能力、严谨的科学思维能力、系统的综合分析能力、高度准确的判断能力和敢于创新的勇气2，此外，实验教学还能使学生将理论知识与实践相结合 ,了解和掌握本课程的实验方法和技能，培养学生的实践能力和实验能力3-4。实验能力是一种综合实验能力，它包括两个方面，即基本实验能力和创造性能力。基本实验能力表现在一般的实验技能、操作技能等方面，创造性实验能力则表现在实验的总体设计、实验方向的选择、实验方案的确定、综合性分析、新知识的探求等方面5。地理学科具有课程内容多、知识范围广的教学特点，与其他学科相比，更需要强调其科学实验和社会实践的环节6，而长期以来，受传统教育观念、师资水平、教育经费不足等诸多因素的影响，地理实践教学的主要模式是教师的“灌输式”讲解，学生被动地听、记、看，这种模式缺乏学生的自我训练，不利于学生形成科学的地理实践观念，也不利于地理科研能力的培养7。地理教学中有很多知识因远离学生生活实际，教师讲述得再到位，学习效果也不甚理想，这些知识常成为教学中的难点，尤其是自然地理学中的许多地理过程及地理现象。自然地理学是一门实践性很强的课程，该课程的教学内容和教学方法强调加强学生的实践能力和创新精神的培养，以适应当今基础教育和社会发展的需要8。初、高中地理课程标准均指出地理课程是一门兼有自然学科和社会学科性质的课程，具有区域性、综合性、思想性、生活性及实践性。地理课程标准同时倡导学生自主学习、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，有条件的学校可以配置地理专用教室。新课标在课程目标的“知识与技能”方面要求“学会独立或合作进行地理观测、地理实验、地理调查”。新课标的内容标准则在多处提出地理实验的建议9-10。1.目前中学开展实验教学中存在的问题1.1没有专门的地理实验室及规范化的实验器材笔者2012年46月份曾组织学生对海南省20所中学进行过详细的调查，其中省市级学校8所，县级学校8所，乡镇学校4所，被调查的学生有2000名，教师有100名。调查结果显示， 20所学校均没有专用的地理实验室和配备齐全的规范的地理实验器材；只有10所学校购买部分教学模型，而且这些模型都只有少数的23套，教师在上课时，即便是使用也仅仅是在讲台上演示，而现在每所学校每个班平均学生人数均在50人左右，因此教师在演示的过程中有相当一部分学生看不清楚或不理解教师所演示的内容，更不用说让学生思考所演示的地理过程或地理事件的意义或作用了；仅有4所学校的学生认为教师偶尔会在教学的过程中带领学生动手制作地理教学模型或让学生动手用地理模型或实验器材探索地理过程或地理事件。1.2自制的实验器材或模型不科学甚至出现知识性错误由于缺乏规范的地理实验材料，老师在开展地理实验时更多的是使用自制的实验器材，一些老师凭想象或能找到的材料来进行演示，出现偷梁换柱、断章取义、类比不当之嫌，最终导致实验过程无法揭示地理事物的真实过程。如有些老师错误地利用红、蓝两种液体来演示冷暖气流形成的锋面，而一些老师让学生使用橡皮泥制作地形模型，再引导学生绘制等高线时，由于忽略了模型固定点，导致学生绘制的等高线无法真实地反映地形模型的形状特点；还有一些老师简单地将粉笔丢在水杯里，表示这就是水污染。1.3没有严谨的实验方案不少老师在开展实验教学时，也按常规的地理课堂教学来编写实验教学设计，导致教学设计中缺失实验教学必须考虑的实验步骤及实验要求。为了将抽象的知识形象化，老师们更多的是运用手中的教学模型将地理过程演示给学生看，根本没有让学生参与动手操作，学生也谈不上通过观察发现问题和规律。一些老师即便是让学生参与模拟操作，但由于缺失科学严谨的实验方案，学生更多的也只是以单纯的机械操作为主，很少甚至不考虑实验中可能会存在什么问题，以及如何去解决这些问题，导致实验教学效果不理想。1.4缺少实验教学的观念长期以来，不少管理部门及地理教师都认为地理教学没有实验，实验是物理学科、化学学科、生物学科应考虑的问题，因此从学校管理层面到教师，基本上没有地理实验教学的观念，导致学校长期缺失实验场地及实验器材，加上自制实验器材和拟定实验方案耗时耗力，于是教师便将一些本应该让学生动手操作的实验或实践改为进行“媒体实验”，即运用计算机进行动态演示，还美其名为“现代技术的运用”。调查时，学生普遍反映用计算机将抽象知识形象化虽然好，但由于演示过程较快，学生对所演示的地理现象或地理过程基本上不理解。在对600名初一学生进行调查时，有70%的学生反映等高线的判读、经纬线和经纬度、地运动产生的现象等知识运用计算机演示效果不好。由此可见，地理实验教学的现状令人担忧，开展规范化的地理实验教学已迫在眉睫。2.地理实验教学内容及方式地理实验是指对地理事物和现象进行的模拟实验，是一种既能够验证、巩固课本理论知识，又能够帮助学生探索发现新知识的学科探究方式。地理实验教学是指在地理教学中运用科学实验的手段来探寻地理科学规律、原理的一种教学方法。2.1实验教学内容的选择一般来说实验教学可分为验证性实验、设计性实验和综合性实验，至于采用哪一种实验，需考虑学生年龄及地理课程标准中规定的教学内容，笔者认为中学阶段应以验证性实验为主，详细见表1和表2.表1，2011年修订的义务教育阶段地理课程标准涉及地理实验的内容序号课程内容实验方式1地球自转和公转的现象设计性实验：设计方案探索影子长短随时间的变化规律验证性实验：演示地球绕太阳运动，观察昼夜更替和晨昏线的变化2经纬线及经纬度的划分验证性实验：通过动手绘制经纬线、标注经纬度，掌握经纬网地图中位置和方向确定3等高线地形图的运用验证性实验：通过动手绘制等高线，观察三维立体地形与平面等高线之间的关系，进而理解等线地形图的特点4海底扩张、大陆漂移验证性实验：演示海底扩张，观察大陆漂移，理解板块漂移理论5海、陆温度差异验证性实验：动手观测水和沙土不同环境下，温度的差异，理解海陆热力差异对气温的影响表2，普通高中地理课程标准（实验稿）涉及地理实验的内容序号课程内容实验方式1地球自转和公转的意义验证性实验：演示地球绕太阳运动，观察昼夜更替和太阳直射点的南北移动，理解四季的形成及昼夜弧长的季节变化。2地表形态变化的内力因素验证性实验：演示岩层受挤压产生断裂或产生褶皱的过程，理解地壳运动是塑造地表形态的主要方式。3地表形态变化的外部因素设计性实验：提供沙盘、泥块、塑料瓶带小花洒、小瓦片或小石头、酒精炉，让学生利用所提供的材料设计一个展示风化或侵蚀或搬运和堆积的过程，培养学生开展定性实验的思维。4热力环流的形成验证性实验：观察在一个相对封闭的空间内，空气受热和遇冷时运动的方向，理解受热不均是环流形成的根本原因。5风海流的形成验证性实验：观察在定向风的作用下水流方向的变化，理解赤道逆流和南北半球环流的流向规律6植被对水土的保持作用设计性实验：根据学校所在区域的环境条件，提供观测场地带（或带一定坡度的裸地与草地、或带一定坡度的裸地与草灌地、或带一定坡度的裸地与草灌乔地）、水笼头带花洒、自来水管、大口径的塑料盘、雨量筒、天秤称，让学生观测不同下垫面在降雨时的地表径流量及含沙量，理解植被对水土保持的差异性，培养学生开展定量实验的思维。2.2地理实验教学需要具备的条件(1) 规范性的实验器材及专用的实验场所是开展地理实验教学的必要条件 只有规范性的实验器材及专用地理实验场所保证才能保证实验教学质量和实验教学工作的顺利开展11。为了探讨中学地理实验教学的课堂效果，笔者2012年4月份曾在海师附中开展过系列的实证研究。结果证明以小组为单位是开展实验教学的最佳途径。实验教学最主要的目的是培养学生团队协作能力、动手操作能力、观察能力、分析能力，因此开展地理实验教学时，应根据实验内容的要求，对学生进行合理地分组，一般以35人为宜，分组后要让每个组的学生明确实验的内容和要求。实验需要在地理专用课室内开展。目前中学的实际情况是班级过大，尤其是重点学校。如果实验教学也在普通课室内开展，老师必然要利用课间仅有的十分钟来将原来成排的桌椅调成适合小组合作式学习的围桌式，同时分发实验器材。实际证明，这样做的时间非常仓促甚至来不及。笔者在海师附中组织课堂教学前，是带了5名学生帮忙协调才勉强在10分钟内完成桌椅的调整和器材的分发。由此可见，地理实验课必须在专图1，等高线模型图用课室内进行，这样才能让教师有充分的时间做好实验教学前的工作准备。实验使用的模型或器材必须是规格化的定制品。为了完成 “地形图判读”的教学实证研究，笔者课前带领10名本科生按一定的规格，用了一整天时间制作了20套地形模型，使用材料是橡皮泥和PK板，见图1。由于成品模型的牢固性和回归性欠佳，笔者在课堂教学后，收集这些地形模型时，发现部分模型已变形或缺少了零部件。由此可见教师自行制作的实验教学模型或器材不但耗时耗力，而且在使用后不利于收集，如果厂家按一定的规格生产，并配有组装盒子，便能使实验器材多次重复使用，进而调动教师开展实验教学的积极性。(2)严谨的实验方案是提高地理实验教学效度的根本保证开展地理实验教学的目的是为让学生更好地参与课堂知识的构建，进而提高课堂教学质量。因此，地理实验教学方案不仅应该包含常规教学设计中的：课标及教学背景、教学知识的内在联系、学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学时数安排、教学辅助器材、教学过程，而且还应该包含：实验器材说明、实验操作步骤、实验过程中应思考的问题。例如，中学 “地形图判读” 实验方案中的实验器材、实验操作步骤、实验过程应思考的内容可以拟定为实验器材的说明：1）模型的比例是1:10000；橡胶泥模型每一层厚度是2cm ，即等高距是200米；PK模型每一层厚度是0.5cm,即等高距是50米；2）PK板模型左边山地共五层，右边山地共六层；而橡皮泥模型左边山地共四层，右边山地共五层。从底部往上，依次命名为第一层，第二层，第三层，第四层，第五层、第六层；3）每个模型的山顶各有一根固定棒。实验操作步骤：第一步，用笔沿着模型底部轮廓画一曲线；第二步，将模型全部取出；第三步，将第二层模型套回固定棒并往下滑至底部，然后用笔沿着模型底部轮廓画一曲线；第四步，取出第二层模型；第五步，将第三层模型套回铁棒并往下滑至底部，然后用笔沿着模型底部轮廓画一曲线；第六步，重复第四步和第五步，逐一将左边山地的第三层至第五层底部轮廓线画在纸上，同时将右边山地第六层底部轮廓线画在相应的线上；第七步，在所画的等高线上标海拔高度：（1）PK板绘制的等高线图，最外一条等高线的海拔如果是150米，因等高距是50米，则从外往内逐一高度是：150m、200m、250m、300m、350m,或边山顶附后近的等高线是400m；（2）橡胶泥绘制的等高线图，最外一条等高线的海拔如果说是200米，因等高距是200米，从外往内逐一高度是：200m、400m、600m、800m、1000m、或边山顶附后近的等高线是1200m；第八步，将模型按大至小全部套回固定棒上，恢复模型原状。实验过程需要思考问题：1）观察所绘制等高线等高值的分布规律（提示：规律从外圈往内，数值大小的变化规律）；2）观察模型山脊、山谷与所绘制等高线弯曲形状有何不同？（提示：注意等高线凸向数值的分布规律）；3）观察模型鞍部地区对应等高线图中曲线的分布规律；4）观察模型左边山脊与右边山脊的陡缓程度，并对照等高线图中相应地区等高线的疏密程度。笔者在海师附中组织“等高线地形图的判读”实验教学结果表明，全班的学生都能在等高线地形图上，准确地识别山峰、山脊、山谷，并判读坡的陡缓，90%的学生能通过图文资料估算海拔与相对高度。可见严谨的地理实验教学方案是提高课堂教学的保证。许振文等人（2011）认为，以学生实践为主、教师指导的教学模式的验证性实验是地理科学专业实践教学发展趋势,是提高学生地理素质的有效途径12；张思冲等（2012）也认为实验的创新与设计要注意实验步骤的顺序； 实验步骤的重复、重叠运用；重复某些经典实验，颠覆某些实验结论13。(3)统一的地理实验教材有利于实验教学的推广。实验教学内容是一项系统工程，必须有适合本专业的实验教材，才有利于学生动手能力的训练和创新能力的培养14-15，考虑到各中学师资力量的不均一性，各省级教育主管部门可以组织当地高师院校地理专业的教授充分利用课题研究的成果来编写实验教学大纲及教材，并将此大纲及教材作为地方课程资源随课本统一配发，以促进地理实验教学的进一步推广。3.结语实验教学强调演示与参与，它能够有力地改变被动接受式的学习方式，让学生在实验设计、实验操作、实验观察记录、实验分析研究的过程中主动获取知识、得出结论。开展地理实验教学能最大限度地调动学生学习的积极性，吸引学生参与课堂知识的构建，培养学生的创新能力。但地理实验教学的推进和创新是一个循序渐进的过程，既需要地理教师们的不断探索和论证，把新理念、新技术和新知识融入其中，更需要教育主管部门及教具研发部门的积极配合和大力支持，只有研发出具有科学性和规范性的便于师生开展地理实验教学，且能重复使用的地理实验器材，学校层面对地理实验教学引起足够重视，开辟地理专用实验室，地理实验教学才能顺利开展，提高地理课堂教学的有效性才能落到实处。参考文献：1宋长青,冷疏影. 当代地理学特征、发展趋势及中国地理学研究进展. 地