高中地理實驗教學的幾個問題

上海市繼光高級中學（200086） 潘紅星

由于受傳統教育觀念的影響，高中地理屬于基礎教育中的“文科”類，因此，我國中學地理長期忽視實驗教學，重理論、輕實踐，重書本、忽視實驗的教學現象普遍存在。新一輪課程改革明確提出了地理實驗的要求：“重視對地理問題的探究。倡導自主學習、合作學習和探究學習，開展地理觀測、地理考察、地理實驗、地理調查和地理專題研究等實踐活動”。中學地理實驗教學迎來了發展的機遇，地理實驗在中學地理教學中被逐漸重視起來。

一、高中地理實驗設計的原則

1、 趣味性原則

地理實驗設計以引趣、激趣為原則，以幫助學生更愉快、更有效地學習為目的。如，學習月相變化這部分內容時，教師事先準備好一個一半涂黑一半涂白的籃球代表月球，涂黑的半球表示月球背對太陽，涂白的半球代表月球面朝太陽。適當改變學生的座位方式，讓學生手挽手，背對背圍成圈模擬地球，老師則托住“月球”繞著“地球”運動，讓一位學生站在一側代表太陽，在演示的過程中學生能直觀地觀察到在新月、上弦月、滿月、下弦月四個位置時月相的不同，并能較容易地辨別上、下弦月亮面的差別。經過這樣的探究性學習過程，學生對月相變化這部分內容印象深刻，不易混淆，且記憶長久。難怪學完這部分內容后學生發出了這樣的感慨：地理原來可以在玩中學，在玩中增長知識，在玩中培養能力。

2、 就近性原則

地理實驗無論是實驗器材的準備，還是實驗設計、實驗原理、實驗操作等堅持就近性原則，學生可以就地就近取材，實驗原理沒有高深難懂之處，緊隨他們所學的內容，貼近學生的生活實際。如，在學習熱力環流之前，筆者讓學生回家觀察：當櫥房的門虛掩，爐上的水煮沸時，人站在櫥房和客廳之間，手里舉一支點燃的蠟燭，分兩種情況觀察，一種情況是將蠟燭舉過頭頂，還有一種情況是將蠟燭貼近地面，分別觀察燭火的飄向。這個實驗不受家庭條件的限制，只要注意防火安全，每位同學都可以操作。

3、 科學性原則

地理實驗所用的器材可以簡單，實驗原理也并不復雜，但實驗的過程要堅持科學性原則，無論是實驗知識還是設計原理務必保證正確科學。如，學習地球自轉產生地轉偏向力時，很多地理同行介紹過：觀察水斗水流向的實驗。理論上來說北半球水斗中的水應該是逆時針旋轉流向下水道。但是，筆者實際觀察下來不一定，受水斗底部的形態、水量的大小和倒入水斗時的用力方向等一系列因素的影響，其結果不一定相同。因此，在學習這部分內容時，筆者還是用傳統的地球儀實驗代替了水斗實驗。

4、 安全性原則

地理實驗無論實驗器材的選擇還是實驗操作過程要確保學生安全。在實驗器材的選擇上，教師要把好關；在實驗過程的操作上，教師要事先嘗試，確保學生實驗的安全。如，火山噴發的模擬實驗從查閱的資料來看，有的教師用重鉻酸銨引燃的方法，從實驗現象來看可能更逼真。但考慮到該實驗有一定的危險性，且重鉻酸銨屬于危險藥品，中學化學實驗室不一定配備，因此，筆者還是用面粉、蕃茄醬的實驗來替代。

5、 主體性原則

地理實驗關注學生的知識起點，設計貼近學生的能力要求，堅持以學生為主體，鼓勵學生參與實驗、設計實驗，從中培養和鍛煉學生的能力。剛開始開展地理實驗時，可能教師要考慮得多一些，在師生共同討論和操作的過程中完成實驗。隨著時間的推移，教師可以適當地放手讓學生自己去設計、準備并操作實驗，體現學生的主體性，教師則在一旁指導。

6、 體驗性原則

地理實驗關注學生的創造性能力的培養，要以學生親身體驗知識的形成過程為主，通過實驗培養學生地理學習的興趣，發展學生地理學習的能力。

二、高中地理實驗實施的局限條件

高中地理實驗在教學中日益受到重視毋庸置疑，但在實施過程中其實驗局限條件也不容忽視。

1. 就實驗環境看缺少專用實驗室

依據筆者的觀察，目前具備專地理專用教室的學校不多，屬鳳毛麟角，具備地理實驗室的學校更是很難看到。中學普遍缺少專用的地理實驗室，這在一定程度上制約了地理實驗教學的開展。

2．就實驗內容看相對集中于《高中地理》上冊（高中地理《必修一》）

高中地理的實驗相對集中于《高中地理》上冊，如在第一篇宇宙與地球，可以進行太陽黑子的觀察、月相的觀察、月球同步自轉的模擬實驗、地轉偏向力的實驗、太陽高度的測量等；在第二篇巖石與地貌，可以進行三類巖石特征的模擬實驗、火山噴發的模擬實驗、影響地震烈度因素的實驗、地震中逃生的實驗等；在第三篇大氣與天氣、氣候，可以進行熱力環流實驗、物候觀察實驗、鋒面的模擬實驗等；在第四篇水環境，可以進行風海流、密度流的模擬實驗、洋流分布規律的模擬實驗等。《高中地理》下冊內容相對來說難于開展實驗。

3、就實驗過程看不能過于復雜

學習月球專題“由于月球自轉和公轉方向相同，周期相同，地球上總是看到相同的半個月面”這部分內容時，學生理解起來很困難。為此，筆者在課上加入了一個人體演示實驗，一名學生模擬地球，老師模擬月球，在A位置時，教師面朝地球；教師邊自轉邊公轉，在B位置時，老師自轉了90°，也公轉了90°，此時，教師依然面朝地球；同理，在C和D位置，教師始終是面朝地球。具體如下圖所示：

通過上述演示實驗，學生對“為什么地球上總是看到相同的半個月面”的成因印象深刻。

但在觀察實驗的過程中，也有學生提出：“模擬地球的同學為什么不能模擬地球的自轉？在教師由A位置到B位置的轉動過程中，月球自轉并公轉了90°，地球大約自轉了7圈左右。”同學的質疑很有道理，這樣更接近月球和地球的真實運動情況，但在實驗的過程中如果把地球的自轉疊加進去，反而干擾了對月球同步自轉的觀察，“為什么地球上總是看到相同的半個月面”的教學難點反而沒有突破。因此，地理實驗的設計和過程依據實驗目的，有時不能過于復雜。

4、就實驗現象看有些難于觀察

學完火山這部分內容后，為加深學生對火山結構和火山噴出物組成的理解，筆者曾開展了一次“模擬火山噴發”的實驗，實驗過程如下：第一步師生一起來到化學實驗室，拿出了從家里帶來的面粉，和上水做成中空的圓錐形，放入蒸發皿中，四周和蒸發皿粘合在一起；第二步拿出從食堂要來的蕃茄醬，兌上水稀釋后倒入火山通道中，以倒滿不溢出為標準；第三步把蒸發皿放在酒精燈上加熱，當加熱到沸騰時可觀察到紅色的蕃茄醬從火山錐的頂部沸騰出，以此來模擬火山的噴發。通過這一實驗，學生知道火山的結構分為火山口、火山通道、火山錐。但是對于火山的噴出物有熔巖、氣體和火山灰難于全部觀察到。在實驗的過程中水蒸氣可以模擬火山噴發的氣體，沸騰的蕃茄醬可以模擬火山噴發的熔巖，但對于火山噴發的火山灰及火山噴發的強度與熔巖的性質和它所含的氣體量有關等難于模擬。

熱力環流是最基本的大氣運動方式。熱力環流的學習可以幫助學生理解海陸風的成因、山谷風的成因、城郊熱力環流的成因，也是學習三圈環流和季風環流的基礎。在進行熱力環流的實驗時，我們準備了一只透明的塑料整理箱、冰塊、蚊香、打火機，把冰塊放在一側，點燃蚊香放在另一側，將透明的塑料整理箱罩在上面，觀察煙的飄向。不斷地變換蚊香的位置，觀察煙的飄向。實驗結果是無論怎樣變換位置，我們都能觀察到點燃的蚊香煙上飄，箱內上部的煙飄向冰塊一側。但是實驗過程沒能觀察到箱內下部的煙飄向蚊香一側，形成典型的環流。

5、就實驗結果看存在一定誤差

如學完地球公轉運動這部分內容后，為了加深同學們對正午太陽高度定義及其年變化規律的理解，筆者帶學生開展了太陽高度角的測量實驗。選擇天氣晴朗的上午第五節課，學生們從體育組借來卷尺、直桿，從數學組借來三角板，事先通過電臺校正手表時間。實驗的原理學生很好理解，主要運用數學三角知識。一般從11：40分開始每兩分鐘測量一次，并記錄測量結果，一方面利用測量結果驗證是否在北京時間11：56分（即上海地方時12：00）時太陽高度角達到一天中的最大值，另一方面利用冬至日前后一段時間或春、秋分日前后一段時間的測量，體驗上海正午太陽高度的年變化規律。但實驗的結果誤差較大。學生在小結中這樣寫道：要使測量精確，所選的測量桿要細長筆直，桿要固定在地面上，所選的地點要確保桿影觀察清晰，用卷尺讀數時要耐心細致等。

紙上得來終覺淺，絕知此事須躬行。由于有些地理實驗理論上可行，實際操作未必能行，因此，學生實驗之前教師先要嘗試，確保學生實驗的成功；地理實驗現象未必全部能觀察到，因此，對實驗現象局限教師要跟學生解釋清楚，確保學生掌握知識的全面科學；地理實驗的結果未必精確，因此，教師要引導學生探討改進實驗的方法，或尋找替代實驗。