低成本实验在普高地理教学中的开发和利用

　　低成本实验即价廉、花费少的实验。低成本实验即通过简易材料的制作、使用身边随手可得的物品进行探究活动和各种实验，可以拉进地理学习和生活的距离，让学生深切感受科学的真实性。
　　
　　一、高中地理教学开展低成本实验的必要性
　　
　　1.地理课程标准的要求
　　地理课程标准其基本理念提出“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”。新课标课程目标的“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”。新课标内容标准则在多处提出地理实验的建议，如“利用身边可以找到的材料（透明塑料袋、塑料薄膜、玻璃瓶等）和温度计，做一次模拟大气温室效应的小实验。”由此可见，地理新课标将实验教学提到了前所未有的高度。
　　
　　2.地理新教材的要求
　　高中地理必修Ⅰ以讲解自然地理原理为主，很多原理在短期内很难掌握，例如，温室效应、水循环、地质运动、昼夜长短变化与正午太阳高度角的变化规律等内容，都超出学生感知的范围，对普通学校的学生更是难上加难，这些知识点可以通过地理实验演示，起到事半功倍的效果。浙江省2006年新课改采用湘教版地理教科书，书本中的活动、探究内容特别多。本校是农村普高，只有地球仪和几幅挂图，其它地理教学配套器材微乎其微，这些客观因素影响了中学地理实验的正常开展，改善中学地理实验的一项重要措施就是大力加强低成本地理实验的开发。“低成本地理实验”其宗旨是：一方面通过利用生活中的廉价材料开展地理实验教学，解决或缓解实验器材短缺问题，尤其能满足农村普高开展地理实验教学的需要；另一方面通过利用生活材料、物品或器具做地理实验，可以提高学生的地理学习兴趣，培养学生创新能力和实践能力。
　　
　　二、开发和利用低成本地理实验的基本途径
　　
　　1.从废旧物品中开发利用低成本地理实验
　　废旧物品得以充分利用可成为地理实验资源，如废旧的纸盒、易拉罐、塑料瓶等。笔者所设计的实验中常用的空矿泉水瓶就是废弃物品，只要善于观察、勤于实践、积极动手，不仅可以变废为宝，培养学生的创新意识，而且有利于培养学生的环保意识和勤俭节约习惯。例如，在“大气受热过程”这部分内容中，“大气的保温作用”是教学的重点和难点。笔者设置了一个温室模拟实验应用到教学中，收到很好的教学效果。
　　实验目的：利用身边的事物理解地理原理，并了解该实验与“大气保温作用”的区别。
　　实验器材：1.5升的空矿泉水瓶（2个）、2.5升空塑料瓶（1个）、温度计（2支）、土壤（少量）、剪刀、手机或手表、纸笔等文具。
　　实验步骤：①将温度计编号为A、B，用剪刀将3个塑料瓶拦腰截断，将2个1.5升的底部碗状部分平放。②将相同量土壤放入这两个碗状部分，分别插入温度计A和温度计B，温度计A用2.5升塑料瓶的下半截套上，温度计B上无任何覆盖物。③将两个装置放置在阳光下，保证两支温度计接收同样的阳光照射，然后观察升温过程，每隔半小时观察一次温度计并记录温度，比较两支温度计的温度差别及各自温度变化。
　　实验结论：温室阻止了空气在室内外对流或湍流方式的热交换，从而使室内增温。
　　实验探讨：本实验可锻炼学生创新能力和动手能力。玻璃温室的原理和大气保温作用原理不一样，后者主要依赖大气逆辐射把热量还给地面。因此，如果是“大气保温作用”实验就不能按上述操作，应该尽量收集CO2，再进行操作。同时，让学生根据自己所得的实验数据，分析实验模拟的原理及其在农业生产中的使用情况。实验后，不少学生联想到农民冬季用塑料薄膜覆盖农田也是这个原理。
　　这样的课外小实验简单易做，取材容易，对学生的独创性、想象能力的培养有极大好处。
　　
　　2.从农业资源中开发利用低成本地理实验
　　农村学校条件落后，但有着特殊的低成本地理实验资源，如用竹子、木材、稻草、泥土、树叶等做地理实验，可达到特殊的实验效果。笔者任教的学校有一座山，实验原料可以取之于山，用于教学。例如，学习必修一第三章第二节“自然地理环境的整体性”时，课本P41活动题“如何保持土壤不被冲刷”，笔者带领学生从学校的小山上挖了泥土和草皮，拾了树叶等，尝试如下实验。
　　将学生分成三组。首先每组学生在篮球场上将3千克泥土堆成形状大体相同的三个圆锥体。A、B两组分别在土堆上覆盖一层草皮、一层树叶，C组无覆盖物。第二步，A、B、C三组分别派一位学生将相同量的水装入洒水壶，并且在距土堆顶部20厘米的高度以相同的流速慢慢淋下来，模拟大气降水，最后大家观察比较沉积在不同土堆边缘泥土的多少。
　　实验结果：沉积在土堆边缘的泥土量，A组最少，B组居中，C组最多。这说明相同情况下斜坡的土壤不被水冲走的最好办法是地表植被覆盖良好。这样通过实验，学生更深刻理解保护植被的重要性。
　　笔者和学生在篮球场做了这一实验后，一位男同学问：“老师，地形坡度不同，水土流失的情况是不是也不同？”笔者顺势引导：“水土流失不仅与地表的覆盖物有关，还与地形坡度有关。开动脑筋思考，并每组都设计一个实验来验证上述情况。”
　　A组设计了一个实验，将3个圆锥体堆成不同坡度，3位同学用相同的水量以相同的流速把洒水壶里的水慢慢淋下来，其他同学仔细观察沉积在土堆边缘泥土的多少。大家得出结论：坡度越大，水土流失情况越严重。
　　B组和C组共同设计了另一个实验，找一块长约1米、宽约0.4米的木板，将土壤平铺在木板上，调节木板的倾角，观察在相同的情况下淋水后土壤流失的情况，得出了相同的结论。
　　笔者又引导学生：“能否再深入思考，设计一个实验，将水土流失的大小与地表覆盖物的不同、地形坡度的大小、降水强度、降水时间长短之间的关系都体现出来。”
　　大家一起讨论，还是用刚才用过的材料，可设计如下实验。
　　首先将相同量的土壤放在木板两侧，一侧土壤上覆盖有草皮，另一侧没有覆盖物；第二步，调节木板的倾斜角，喷水，注意喷水时间、强度；最后，一起观察，有草皮覆盖一侧的土壤，泥土冲下来的极少，水流清澈，而另一侧土壤有很多的泥土冲下来，水流较浑浊。
　　实验结论：水土流失的大小与降水强度、降水时间长短、地形坡度大小、地表覆盖物的好坏成正比，植物对降水有较大的截留作用，要根治水土流失，必须把植树和种草结合起来。江南丘陵地区水土流失很严重，经济损失非常巨大。笔者启发学生“你们现在应该做什么？”大家领悟，将实验用的土壤草皮送回到学校的小山上。
　　实验比语言更有说服力，通过实验化难为易，可激发学生学习地理知识的积极性，又易于掌握地理知识，在实践中获得知识。学生经历了知识的构建过程，学得更好、学得更活，真切感受植物对土壤的保护作用，增强对水土流失严重性的认识，更加爱护校园的花草树木。
　　
　　3.从学习与生活用品中开发利用低成本地理实验
　　学习用具、生活用品等也可以用来设计有趣的地