地理课堂中的实验教学方式研究论文

科学是一种格物致知的路径,主要特点是以怀疑作为审视的出发点、以逻辑作为论辩的武器、以实证作为判别的尺度,学习科学是人类能动的过程。在《国家科学教育标准》中,“能动的过程”指的是身体与大脑的共同活动。光是动手活动还不够,学生学习还必须有大脑的参与。学习科学需要学生亲自动手,而不是要别人做给他们看。教学活动必须让学生们参与进来,以探究为目的,老师和学生应当互相启发、共同发展。学生则需要将各种科学知识相互联系,并且将科学内容应用于新的问题中。学生要参与解决问题的全部过程,最后的评价活动。地理作为一门科学,来源于人们的生活实践,也需要我们从生活中去探索。

普通高中课程标准必修课程地理1的活动建议中有“根据本地条件,进行地质、地貌、水文等的野外考察”、“利用身边可以利用的材料和温度计,做一次模拟大气温室效应的小实验”。因此,只有在课堂教学中充分调动学生学习的主动性,才能更好的达到新课标的要求。学习主动性不仅含有学生作为课堂主体的意味,还包含自主探究意识的形成。若要实现这二者的共同发展,则需要充分发挥地理实验的在课堂中的作用。

一、课堂演示实验

演示实验属于直观教学,与分组实验、课外活动相比有一定的区别。演示实验的基本方式是教师演示实验过程,展示地理现象,引导学生观察、思考、分析实验现象,得出结论。广义的演示实验也可以由学生来演示或同学们在课下自己进行,演示内容不仅包括教材中设计的实验,还应当包括教师根据教学需要自行设计的实验,以及实验标本展示等。

案例:证明热力环流的存在

实验准备:长方形的透明玻璃箱(长约90厘米,宽约30厘米,高约40厘米)、塑料薄膜一张、一盆冰块、一盆热水、一束香、火柴。

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。

学生观察烟雾在玻璃缸内是如何飘动的,能否发现什么规律?由实验可以得出什么样的结论?

实验结论:该实验以玻璃缸模拟大气环境,热水表示热源,冷水表示冷源;观察点燃的香的烟雾飘动,我们可以发现烟雾在热水一侧上升,在冰块一侧下沉。说明空气流动的方向是受热膨胀上升,遇冷收缩下沉和热力环流的基本原理基本一致。把抽象的空气流动,用烟雾的形式直观的表现出来,有利于学生突破热力环流学习的难点。在课堂实际操作中,我们发现,由于玻璃缸空间太小,冷热源相隔太近,没有明显的两股香的上升下沉现象;且受教室环境的影响,本实验效果并不明显。

课堂演示实验的优点为:学生可以在课堂过程中观测到实验过程及实验结果,学生可以在老师的指导下参与实验全过程,有利于提高课堂教学的有效性。其不足之处主要为:受课堂场地及教学时间的限制,课堂操作过程中的影响因素太多,实验结果在呈现的时候有很多不确定性。其适用范围是:在教学过程中可以在短时间内得出实验结论的、易于操作的、实验结论较明确的地理实验。

二、微课视频示范实验

“微课”就是按照新课程标准和教学实践的要求,以视频为主要载体,记录教师在课堂内外教育教学过程中围绕某个知识点(重点、难点或疑点)或教学环节而开展的教与学的活动全过程。

以微课视频录制的方式展示实验则主要是学生在教师的指导下,或教师独立使用一定的设备和材料,通过有意识的控制条件的操作过程,引起实验对象的某些变化,从观察这些现象的变化中获取新知识或验证知识。在物理、化学、生物、地理和自然常识等学科的教学中,实验型微课较为常见。

(一)案例一:模拟大气温室效应

实验准备:2只盘,1个大容量的透明矿泉水瓶,2支温度计,少许土壤,1把剪刀,手表。

实验步骤:(1)在两个盘中分别放入少许土壤,用剪刀将这个透明的塑料瓶拦腰剪断,然后,将塑料瓶倒扣在其中一只盘中,做成“微型温室”;(2)在“微型温室”顶部钻一个小孔,插入温度计;在另一盘中放置一支同样的温度计。(3)将两个盘曝晒在阳光下,每隔1小时观察一次温度计,并记下两支温度计所显示的温度,进行对比分析。

实验结论:透明矿泉水瓶做成的“微型温室”,利用了大气受热过程的原理,增强了温室内部的大气逆辐射,提高了“室内”的温度。实验结果也表明,“温室”内部的气温相对另一个地方来说,更高一些。

“模拟大气温室效应”实验持续时间较长,因此,在具体课堂中,往往没有充分的时间可以展示完整,以视频的方式录制、剪辑相关实验步骤和结果,既能让学生直观的感受地理实验,又能将实验视频上传至视频网站,方便学生课后继续观看学习。

(二)案例二:季风的形成

实验准备:长方形的透明玻璃箱(长约90厘米,宽约30厘米,高约40厘米)、卫生香两根、一只1000瓦的电炉、一盆冰块。

实验步骤:(1)在玻璃箱中点燃两根卫生香,观察到卫生香的烟垂直向上;(2)在卫生香的等距离左右两侧分别放一只1000瓦的电炉和一盆冰块;(3)将电炉通电15分钟,观察卫生香烟的飘动方向;(4)将电炉和冰块交换位置,再次观察烟的飘移方向。

实验结论:在这个实验中,电炉上方空气加热,气压降低;冰块上方空气冷却,气压升高。卫生香的烟总是飘向电炉上方,说明高低气压的“季节”转换,产生了季风。该实验是“热力环流”实验的升级版,实验持续时间较长,且对环境质量要求较高。因此,我们采用教师录制微课视频的方式,示范实验,方便学生更好理解季风产生的原理。

微课视频示范实验的优点为:学生可以随时随地通过电脑、平板电脑、手机登设备查看实验的过程和结果;实验过程中可以通过控制变量,达到理想的实验结果。其不足之处主要为:本校学生由于学习自觉性较低,参与度不高,学习效果不太理想,且对学习效果考查方式和方法都比较有限。其适用范围是:在教学过程中需要较大场地或较长时间的地理实验。

三、户外观测实验

地理现象和成因复杂多变,是各种因素相互作用的产物,错综复杂。通过户外观测实验可以把抽象的自然地理学理论与实际的自然地理现象结合起来,真正理解课堂上所学到的知识。因此,户外观测实验是自然地理教学环节的重要组成部分,既能结合实际应用和验证课堂教学所学到的知识,加深和巩固对教材内容的理解;又能学习自然地理各组成要素的调查方法和技能,综合分析观察自然地理现象。

户外观测实验的优点为:有利于学生学习生活中的地理,提升地理的学习能力,培养学生的地理素养。其不足之处主要为:(1)高中学生人数较多,户外观测实验由于空间太大,教学效果有很大影响;(2)高中学生毕竟是未成年人,对于安全的认知度不高,安全问题也是户外观测一个重要的影响因素。其适用范围是:需要结合乡土地理完成教学的综合性地理观测。

从认识论的角度来看,实践-认识-再实践-再认识,是我们认识、了解一切事物的根本规律。学校教育教学作为有目的的培养人的一种活动。当然,也应遵循这一规律。实验教学正是通过运用直观的实验操作、音像、户外观测等手段,使学生在操作实践和模拟实践中获取知识,加深对知识的理解和掌握。所以,它是符合学生的认识规律的一种教学活动,是学生更好地掌握知识,认识世界的需要。

摘要：地理实验教学是一种重要的教学实践活动。通过有目的、有步骤的模拟或控制地理现象和地理过程来认识地理事物和规律。地理实验包括设计实验、模拟实验、观察记录实验、得出结论等多个环节。在整个实验过程中,通过设计实验和假设实验结果培养学生的想象力和创新能力;通过设计实验、分析实验现象及结果,培养学生的地理逻辑思维能力;通过观察记录实验,培养学生的观察能力;在实际操作过程中培养学生的组织能力、动手能力和解决问题的能力等。

关键词：地理实验,高中地理,地理教学

参考文献

[1] [美]国家研究理事.科学技术文献出版社,1999-01。

[2] 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].北京:人民教育出版社.2003。

[3] 朱学尧.试论高中地理实验教学的优化策略.地理教学[J].2010年8月:44,37。