高中地理实验教学的几个问题

上海市继光高级中学（200086） 潘红星

由于受传统教育观念的影响，高中地理属于基础教育中的“文科”类，因此，我国中学地理长期忽视实验教学，重理论、轻实践，重书本、忽视实验的教学现象普遍存在。新一轮课程改革明确提出了地理实验的要求：“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”。中学地理实验教学迎来了发展的机遇，地理实验在中学地理教学中被逐渐重视起来。

一、高中地理实验设计的原则

1、 趣味性原则

地理实验设计以引趣、激趣为原则，以帮助学生更愉快、更有效地学习为目的。如，学习月相变化这部分内容时，教师事先准备好一个一半涂黑一半涂白的篮球代表月球，涂黑的半球表示月球背对太阳，涂白的半球代表月球面朝太阳。适当改变学生的座位方式，让学生手挽手，背对背围成圈模拟地球，老师则托住“月球”绕着“地球”运动，让一位学生站在一侧代表太阳，在演示的过程中学生能直观地观察到在新月、上弦月、满月、下弦月四个位置时月相的不同，并能较容易地辨别上、下弦月亮面的差别。经过这样的探究性学习过程，学生对月相变化这部分内容印象深刻，不易混淆，且记忆长久。难怪学完这部分内容后学生发出了这样的感慨：地理原来可以在玩中学，在玩中增长知识，在玩中培养能力。

2、 就近性原则

地理实验无论是实验器材的准备，还是实验设计、实验原理、实验操作等坚持就近性原则，学生可以就地就近取材，实验原理没有高深难懂之处，紧随他们所学的内容，贴近学生的生活实际。如，在学习热力环流之前，笔者让学生回家观察：当橱房的门虚掩，炉上的水煮沸时，人站在橱房和客厅之间，手里举一支点燃的蜡烛，分两种情况观察，一种情况是将蜡烛举过头顶，还有一种情况是将蜡烛贴近地面，分别观察烛火的飘向。这个实验不受家庭条件的限制，只要注意防火安全，每位同学都可以操作。

3、 科学性原则

地理实验所用的器材可以简单，实验原理也并不复杂，但实验的过程要坚持科学性原则，无论是实验知识还是设计原理务必保证正确科学。如，学习地球自转产生地转偏向力时，很多地理同行介绍过：观察水斗水流向的实验。理论上来说北半球水斗中的水应该是逆时针旋转流向下水道。但是，笔者实际观察下来不一定，受水斗底部的形态、水量的大小和倒入水斗时的用力方向等一系列因素的影响，其结果不一定相同。因此，在学习这部分内容时，笔者还是用传统的地球仪实验代替了水斗实验。

4、 安全性原则

地理实验无论实验器材的选择还是实验操作过程要确保学生安全。在实验器材的选择上，教师要把好关；在实验过程的操作上，教师要事先尝试，确保学生实验的安全。如，火山喷发的模拟实验从查阅的资料来看，有的教师用重铬酸铵引燃的方法，从实验现象来看可能更逼真。但考虑到该实验有一定的危险性，且重铬酸铵属于危险药品，中学化学实验室不一定配备，因此，笔者还是用面粉、蕃茄酱的实验来替代。

5、 主体性原则

地理实验关注学生的知识起点，设计贴近学生的能力要求，坚持以学生为主体，鼓励学生参与实验、设计实验，从中培养和锻炼学生的能力。刚开始开展地理实验时，可能教师要考虑得多一些，在师生共同讨论和操作的过程中完成实验。随着时间的推移，教师可以适当地放手让学生自己去设计、准备并操作实验，体现学生的主体性，教师则在一旁指导。

6、 体验性原则

地理实验关注学生的创造性能力的培养，要以学生亲身体验知识的形成过程为主，通过实验培养学生地理学习的兴趣，发展学生地理学习的能力。

二、高中地理实验实施的局限条件

高中地理实验在教学中日益受到重视毋庸置疑，但在实施过程中其实验局限条件也不容忽视。

1. 就实验环境看缺少专用实验室

依据笔者的观察，目前具备专地理专用教室的学校不多，属凤毛麟角，具备地理实验室的学校更是很难看到。中学普遍缺少专用的地理实验室，这在一定程度上制约了地理实验教学的开展。

2．就实验内容看相对集中于《高中地理》上册（高中地理《必修一》）

高中地理的实验相对集中于《高中地理》上册，如在第一篇宇宙与地球，可以进行太阳黑子的观察、月相的观察、月球同步自转的模拟实验、地转偏向力的实验、太阳高度的测量等；在第二篇岩石与地貌，可以进行三类岩石特征的模拟实验、火山喷发的模拟实验、影响地震烈度因素的实验、地震中逃生的实验等；在第三篇大气与天气、气候，可以进行热力环流实验、物候观察实验、锋面的模拟实验等；在第四篇水环境，可以进行风海流、密度流的模拟实验、洋流分布规律的模拟实验等。《高中地理》下册内容相对来说难于开展实验。

3、就实验过程看不能过于复杂

学习月球专题“由于月球自转和公转方向相同，周期相同，地球上总是看到相同的半个月面”这部分内容时，学生理解起来很困难。为此，笔者在课上加入了一个人体演示实验，一名学生模拟地球，老师模拟月球，在A位置时，教师面朝地球；教师边自转边公转，在B位置时，老师自转了90°，也公转了90°，此时，教师依然面朝地球；同理，在C和D位置，教师始终是面朝地球。具体如下图所示：

通过上述演示实验，学生对“为什么地球上总是看到相同的半个月面”的成因印象深刻。

但在观察实验的过程中，也有学生提出：“模拟地球的同学为什么不能模拟地球的自转？在教师由A位置到B位置的转动过程中，月球自转并公转了90°，地球大约自转了7圈左右。”同学的质疑很有道理，这样更接近月球和地球的真实运动情况，但在实验的过程中如果把地球的自转叠加进去，反而干扰了对月球同步自转的观察，“为什么地球上总是看到相同的半个月面”的教学难点反而没有突破。因此，地理实验的设计和过程依据实验目的，有时不能过于复杂。

4、就实验现象看有些难于观察

学完火山这部分内容后，为加深学生对火山结构和火山喷出物组成的理解，笔者曾开展了一次“模拟火山喷发”的实验，实验过程如下：第一步师生一起来到化学实验室，拿出了从家里带来的面粉，和上水做成中空的圆锥形，放入蒸发皿中，四周和蒸发皿粘合在一起；第二步拿出从食堂要来的蕃茄酱，兑上水稀释后倒入火山通道中，以倒满不溢出为标准；第三步把蒸发皿放在酒精灯上加热，当加热到沸腾时可观察到红色的蕃茄酱从火山锥的顶部沸腾出，以此来模拟火山的喷发。通过这一实验，学生知道火山的结构分为火山口、火山通道、火山锥。但是对于火山的喷出物有熔岩、气体和火山灰难于全部观察到。在实验的过程中水蒸气可以模拟火山喷发的气体，沸腾的蕃茄酱可以模拟火山喷发的熔岩，但对于火山喷发的火山灰及火山喷发的强度与熔岩的性质和它所含的气体量有关等难于模拟。

热力环流是最基本的大气运动方式。热力环流的学习可以帮助学生理解海陆风的成因、山谷风的成因、城郊热力环流的成因，也是学习三圈环流和季风环流的基础。在进行热力环流的实验时，我们准备了一只透明的塑料整理箱、冰块、蚊香、打火机，把冰块放在一侧，点燃蚊香放在另一侧，将透明的塑料整理箱罩在上面，观察烟的飘向。不断地变换蚊香的位置，观察烟的飘向。实验结果是无论怎样变换位置，我们都能观察到点燃的蚊香烟上飘，箱内上部的烟飘向冰块一侧。但是实验过程没能观察到箱内下部的烟飘向蚊香一侧，形成典型的环流。

5、就实验结果看存在一定误差

如学完地球公转运动这部分内容后，为了加深同学们对正午太阳高度定义及其年变化规律的理解，笔者带学生开展了太阳高度角的测量实验。选择天气晴朗的上午第五节课，学生们从体育组借来卷尺、直杆，从数学组借来三角板，事先通过电台校正手表时间。实验的原理学生很好理解，主要运用数学三角知识。一般从11：40分开始每两分钟测量一次，并记录测量结果，一方面利用测量结果验证是否在北京时间11：56分（即上海地方时12：00）时太阳高度角达到一天中的最大值，另一方面利用冬至日前后一段时间或春、秋分日前后一段时间的测量，体验上海正午太阳高度的年变化规律。但实验的结果误差较大。学生在小结中这样写道：要使测量精确，所选的测量杆要细长笔直，杆要固定在地面上，所选的地点要确保杆影观察清晰，用卷尺读数时要耐心细致等。

纸上得来终觉浅，绝知此事须躬行。由于有些地理实验理论上可行，实际操作未必能行，因此，学生实验之前教师先要尝试，确保学生实验的成功；地理实验现象未必全部能观察到，因此，对实验现象局限教师要跟学生解释清楚，确保学生掌握知识的全面科学；地理实验的结果未必精确，因此，教师要引导学生探讨改进实验的方法，或寻找替代实验。