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让学生在体验中感受地理课堂之美 浅谈低成本地理实验在课堂中的应用（以湘教版必修I为例）青田温溪高中文综组 叶灵军内容摘要：普通高中地理课程标准和高考要求我们在地理课堂中开展地理实验等探究性活动。湘教版必修I主要学习自然地理的基本原理和基本规律，学生学习的难度较大，而农村普通高中受经费和多媒体设备等因素的制约，要求我们学会开发低成本的地理实验。本文阐述了开发低成本地理实验对创设教学情境、概念教学、重难点的突破、“活动题”的教学等方面的作用以及低成本的地理实验的开发应注意的问题。关键词：低成本 地理实验 课堂 应用 “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”是普通高中地理课程标准明确提出的课程基本理念。引导学生“学会独立或合作进行地理观测、地理实验、地理调查”是地理课程标准中重要的知识与技能目标。新课程的基本理念和课程目标呼唤在地理课堂中要开展地理实验教学。作为国家选拔性考试的高考，在试题中也出现了地理实验题（例一、例二）。例一：（2007年上海卷考题7-9题）用实验模拟某一天气系统（见右图）：在塑料合中间插一隔板，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8、该实验模拟在天气系统是9、该模拟实验存在的主要不足是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例二：（2005年广东高考35题）设计一个简便易行的小实验，以证明地转偏向力的存在。写出实验用材、实验步骤和所得结论。类似这样的题目，如果教师平时课堂上不开展地理实验教学，不注重学生实践能力的培养，学生答题时很难入手，极容易失分。2012年浙江省普通高考考试说明（文科综合）要求学生能够运用和掌握地理的基本技能。如地理坐标的判别，不同类型地理数据之间的转换，不同类型地理图表的填绘，地理数据和地理图表之间的转换，基本的地理观测、地理实验等。高考的指挥棒要求教师在地理课堂中要重视课堂地理实验。 达芬奇有句名言，“实验是知识的源泉，智慧是实验的产物。”地理实验教学是指师生使用一定的设备和材料，模拟地理现象的发生、发展过程或制成模型，通过操作和观察，认识地理事物的特征、规律、成因和原理的教学方式。地理实验教学的基本模式有课内演示实验、课内动手实验、计算机模拟实验、课外实践性研究等类型。由于城乡教育发展的不平衡，一些农村普通高中目前还没有普及多媒体设备，课堂缺乏计算机模拟实验，又因为经费的欠缺，更不可能购买相应的地理实验器材，课外的实践性研究更无从谈起。湘教版必修I 教材的内容主要介绍自然地理事物或现象的基本过程、基本原理或基本规律。基本规律包括气压带、风带的分布和移动规律，洋流的分布规律，地理环境地域分异规律等。基本过程包括地壳内部物质循环、大气环流、水循环、大洋环流等。内容注重阐述地理的基本原理或规律，对农村的学生来讲，地理的原理或规律具有很强的抽象性特点，课堂上很难理解地理的基本原理或规律。而贴近生活又易取材的低成本地理实验在创设学习情境、概念教学、重点和难点突破、“活动题”的教学等方面发挥了重要作用。 一、有利于创设课堂教学情境。 “兴趣是最好的老师”，在上课前的三至五分钟内，教师如果能够利用恰当的地理实验导入新课，引起学生的共鸣，唤起学生对新知识的学习兴趣，能将学生很快引入到教学情境中去，引发学生深思，很容易的得出地理的基本规律。如讲授第二章第三节“热力环流形成的原理”，很多的教学用书推荐用透明的玻璃缸来演示实验，玻璃钢底部两边分别放置一个电炉和一块冰块，玻璃钢很易受碰撞而破碎，上课期间冰块又难以保存，跨班级上课又得另外准备冰块，这样的演示实验使得老师感到非常累。不妨我们设计另外的简易低成本实验来验证热力环流形成的原理。上课前，准备好酒精灯、盛有半杯水的烧杯一只、平放烧杯的支架一个，课堂上点燃酒精灯，支架放在酒精灯上，把盛有半杯水的烧杯轻放在支架上，让学生观察烧杯底部（酒精灯火焰）水的运动方向和等水烧开以后烧杯内顶部水的运动方向。通过这样的低成本而又安全的实验，化“无形”（空气）为“有形”（水），烧杯底部的水（近地面空气）受热向上冒泡（上升运动），等水烧开后，烧杯中部的水位明显向上突出（高压），流向烧杯壁（低压）。这样简易的实验很好的阐述了热力环流的基本原理和基本规律，也非常有利于学生学会热力环流的作图。二、开展低成本的地理实验教学有利于地理名词、地理概念教学。我们平时可以留意采集一些岩石标本、土壤样本、水体样本等，这些都可以丰富我们的课堂实验教学。例如学习“主要陆地自然带”时，老师都会详细讲授各自然带在陆地上的分布模式图。通过讲解，学生对陆地上的自然带分布规律是掌握了，但对于各自然带对应的树种的特点却一无所知，学习知识与生活实际严重脱节。为了扭转这种情形发生，我们要学会辨别各自然带典型树种的特征，加强自然带的概念教学。在课前准备好新鲜的香樟树、梧桐树、马尾松叶片，引导学生将香樟叶与梧桐树、马尾松等进行比较，写出他们各自树叶的特点，做好记录，通过对比发现樟树的叶片叶型较小，呈椭圆形状，叶片要厚，表面有较厚的蜡质层，灯光照耀下会闪闪发亮，而且樟树终年常绿，是典型的亚热带常绿阔叶林树种，由这些树种组成的森林就是亚热带常绿阔叶林。而梧桐树是典型的落叶阔叶林，马尾松是常绿但不是阔叶。这样，经过的学生的观察活动，对常绿阔叶林的概念形成了比较全面的认识，理论与实际相结合，学以致用，真正达到理解和掌握的预期效果。三、开展低成本或零成本地理演示实验有利于变抽象为直观教学。如利用熟鸡蛋剖面来解释地球的内部构造。为了在课堂上更直观的理解地球的内部结构，在课堂上教师把一个熟鸡蛋连同蛋壳切成两半，让学生观察熟鸡蛋的剖面，熟鸡蛋从外到里清晰地分为三层结构（从外到里蛋壳、蛋白、蛋黄），其中最外层蛋壳最薄，熟鸡蛋从外到里的三层结构与地球的内部构造（ 从外到里地壳、地幔、地核）非常相似，其中最外层地壳最薄。学生在兴趣之余，更直观的了解了地球的内部结构。利用手型和手势的演示（零成本）也能很好解释必修I当中的地理原理和规律，避免学生机械背诵基本原理和规律。如握紧拳头（把大拇指包在里面），能很好的解释三圈环流之气压带的分布三低四高，相间排列，均匀分布。摊开手，手心向上，看手相，男（南）左女（北）右地转偏向力的手势演示法。利用左右手演示南北半球的气旋和反气旋。（如下图）四、开展低成本实验有利于突破一些平时一直困扰学生学习的难点内容。对于一些在传统教学中难以突破的难点和重点，有时一个合适的低成本的实验可以很好的解决。湘教版必修I第一章第三节“地球的运动”一直是困扰农村学生学习地理的难题，如讲述地球自转的地理意义“地球自转导致昼夜交替现象”。为更好的帮助学生学习昼半球、夜半球和晨昏线的概念，课堂前准备一个铅蓄电池的手电筒（光照强，效果明显）、一个粘了白纸的地球仪（保护地球仪）、三根不同颜色的大记号笔。上课时，拉好窗帘，让一个学生手持地球仪并让地球仪正对着手电筒，教师打开手电筒，让另一位学生用记号笔画出亮的半球（昼半球）和较暗的半球（夜半球）的分界线（晨昏线），模拟地球的自转方向，让学生多画出几条不同的分界线，转动地球仪，亮的半球和暗的半球不断变化。通过这样一个简便的实验，学生很容易懂得由于地球是一个不会发光又不透明的球体，在同一个时间只能照亮一半，亮的一半是昼半球，较暗的一半是夜半球，亮与暗的半球的分界线叫晨昏线，模拟地球的自转方向，晨昏线自东向西运动。五、开展低成本实验有利于教材中活动题的教学。教育家苏赫曼认为：“实验能够提供探索的途径，实验可以训练学生根据实验结果推导理论的能力。”湘教版必修主要涉及的是自然地理学的内容，教材中有很多的活动题，而教材中的“活动”多为讨论型、观察型和实践型，实验型的活动较少，由于学习日常生活中的地理知识储备不足，在课堂中很难开展讨论等形式，通过一些低成本实验则能很好的理解地理的基本原理或规律。如：第一章第三节活动2，归纳各地线速度和角速度随纬度变化的一般规律。农村学校课堂中没有多媒体的演示，学生很难总结其基本规律。为了总结各地线速度和角速度随纬度变化的一般规律，课堂上出示一个篮球（用红笔仿照地球仪画好经纬网）和三条较粗的白线，让两个学生拿白线沿着不同的“纬线圈”绕一圈，再用刻度尺量出各自的长度并做好记录，启发学生思考，很容易得出结论“纬度越低，纬线圈越长，线速度越大。”再例如，在学习“自然地理环境的整体性”时，根据教材的活动设计“如何保持土壤不被冲刷”。课前准备好两组用土壤做好的各2个形状基本相同的圆锥体放在木板上和一块平整覆盖土壤的长约80CM、宽约40CM的木板。课堂上，教师在引入新课之后，先搬出第一组圆锥体准备实验，让学生在其中的一个圆锥体上四周覆盖上草皮，另一个圆锥体不覆盖任何物体，让两位学生手持小喷壶，从距离圆锥体20CM的高度向圆锥体淋水，学生观察沉积在不同土堆旁的泥土。结果显而易见，说明相同情况下土壤不被水冲走的最好办法是地表植被覆盖率好。接着搬出第二组圆锥体，把其中的一个圆锥体坡度加大，让两位学生手持小喷壶，从距离圆锥体20CM的高度向圆锥体淋水，其他同学观察沉积在土堆边缘泥土的多少。同学们几乎同时得出结论：坡度越大，水土流失情况越严重。最后出示平整覆盖土壤的长约80CM、宽约40CM的木板。一侧土壤上覆盖草皮，另一侧没有任何覆盖物，调高木板一端的角度，均匀洒水，得出的结论：有草皮覆盖一侧的土壤，泥土冲下来的较少，水质较好。而没有覆盖物的一侧则有很多的土壤冲下来，水流非常浑浊。总结上述的三个实验，学生很快得出结论：水土流失的大小与降水强度、时间长短、地形坡度大小、植被覆盖率的高低成正相关。再深入分析，说明地形、气候、水文、土壤、植被等五要素之间是相互影响、相互制约的，其中一要素发生变化，“牵一发而动全身”，其他要素也会随之发生变化，具有整体性的特点。虽然低成本地理实验在创设学习情境、概念教学、重点和难点突破、“活动题”的教学等方面发挥了重要作用，但开发低成本实验需注意以下的几个问题：一、开发低成本实验要保证实验的科学性、可操作性及针对性。科学性是实验最基本的要求。实验要能科学反映地理学科知识及地理原理，模拟情景要尽量接近真实情况，应有针对性地选择那些通过地理实验能直观、有效的理解和掌握地理知识的内容进行实验。整个实验过程要让学生明确实验的要求和目的，严格注意实验的可操作性，实验的前后顺序要严谨、准确。实验过程要求学生仔细观察实验过程和做好相关数据的记录，严格按照实验结果得出地理的基本原理或规律。二、低成本的地理实验设计要从实际出发，考虑学校和学生的实际情况，尽量选择生活中的简易器材和生活中的废弃物做实验，不要为了做实验而设计复杂的实验。我国的物理教育家朱正元曾提出了“坛坛罐罐当仪器,拼拼凑凑做实验”的教育思想。低成本地理实验的开发尽量从生活紧密联系、简单易得的物品或废旧物品中开发，培养学生的动手操作能力和探究精神，如文中所提到的利用鸡蛋剖面解释地球的内部构造，用篮球验证纬度与线速度的关系，用手电筒和地球仪解释昼半球、夜半球、晨昏线的概念及运动的规律，用木板、小土堆和草皮、小喷壶来证明地形、气候、植被、土壤等要素之间的相互关系。三、低成本地理实验花费时间不宜过长。为了提高课堂的实效性，实验应简单而又比较快速的得到实验结果。在某些教学参考书曾看到一个演示“水循环”的简易实验（如右图）：用一个较大的容器，底部放些水，再把一个盛有沙子的小容器放在水中，然后用透明的塑料纸蒙住瓶口，再用橡皮筋勒紧塑料纸，用强白炽灯照射，观察实验的结果。这个实验设想的结果应该是：容器顶部有水滴生成并滴入沙子里。但从实际的实验过程来看，短时间的强光照射根本就不会产生水滴。因为这样，也就失去了课堂实验的意义。四、要引导学生正确面对“失败”的实验。由于低成本地理实验投入少或其它因素的影响，不可能都能顺利完成实验。面对实验现象不明显或与应有的实验结果差异很大的时候，可以适时引导学生反思原因，充分利用“失败”的实验，启发学生从侧面理解地理知识，引导学生对实验进行多角度、全方位的分析讨论。那么如文中例一：（2007年上海卷考题7-9题）“9、该模拟实验存在的主要不足是”的一类问题也能很好的得出答案。总之，在课堂中开展低成本实验，有利于学生学习知识的兴趣和培养学生的实践能力与创新精神。低成本实验的开展对培养学生的分析、比较、判定、推理等逻辑思维能力具有十分重要的意义。低成本的实验开展更贴近实际生活的，能将所学到的地理原理和基本规律运用到生活当