我国中学地理实验设计研究综述

周旸

摘要：本文概括梳理了我国中学地理实验设计研究取得的主要成果，并指出地理实验设计存在的基本问题，提出强化地理实验设计意识、优化实验项目设计等建议。

关键词：实验设计;研究综述;中学地理

地理实验设计是指在一定的地理实验设计理念指导下，遵循一定设计原则，为达到一定的教学目标，对地理原理、规律通过实物演示、模拟、绘制以及计算机模拟等手段而设计和实施的具体操作方案。本文的实验设计包含几层意思：同一器材或模型经过简单改进可设计多项实验;利用地理实验套装操作实验（目前较为成熟的是专业地理实验仪器）;利用数字星球系统做实验;地理实验数字化等。

本研究所收集的文献分为四类：第一类是学术论文，主要来源于2010—2015年的硕博论文共计31篇;第二类是来自2010—2015年5月的 《 地理教学 》、《 地理教育 》、《中学地理教学参考 》三大地理教育期刊刊登的 36篇有关地理实验（内含地理实验项目）、地理实验设计的文章;第三类是《中学地理实验教学研究》、《国外中学实验—地理》等10本涉及地理实验的学术著作。

一、地理实验设计研究主要成果

1.地理课程改革重视实验教学

1904年我国第一次将地理列入中小学课程，1956年在《中学地理教学大纲（草案）》中首次提出地理实验，而在其后相当长一段时间内的教学大纲几乎没有提出有关地理实验的要求。直到2003年新课程标准的颁布，才对地理实验提出明确的要求。如“利用身边可以找到的材料（如透明塑料袋、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”;“用计算机设计气压带、风带的移动，水循环或洋流运动的动画”等。由此看来，国家十分重视地理实验教学活动。

最新修订的地理必修教材中也设计了相关地理实验项目。如湖南教育出版社2012年出版的普通高中地理课程标准实验教科书《地理Ⅰ》，第17页活动，要求学生“动手演示昼夜更替”现象;第31页活动，实验一：用观察颜色和对磁铁的反应方法，区分磁铁矿与赤铁矿;实验二：有滑石、石膏、方解石、萤石和石英等几种常见矿物，你如何将它们快速地区别开来。人民教育出版社2013年出版的普通高中地理课程标准实验教科书《地理 1》，第15页活动，要求学生自选学具演示地球的自转和公转运动;第32页活动，要求学生采用小组合作的方式做一个热力环流的实验。山东教育出版社2004年出版的普通高中地理课程标准实验教科书《地理 1》，第23页活动，要求学生利用手表辨别方向。由此可见，高中地理新教材中设计了不同程度的实验项目。

近几年来部分省市在高考命题中也不同程度地渗透了有关地理实验的内容。如2005年广东高考题要求学生设计一个简便易行的小实验，以证明地转偏向力的存在，并写出实验用材、实验步骤和所得结论。2009年上海高考题第14题：在两个相同的长方形塑料盒的一端用潮湿的土壤分别搭起一座相同坡度的“小山”，从盒子的另一端导入等量的水，形成“湖泊”，不同的是在其中的一个盒子内，将一块微湿的海绵压入小山底端的土壤里。分别用两个喷水壶，往“小山”上洒等量的水，模拟降水，并观察、比较判断两个盒子内水面发生什么样的变化。

1996年，由首都师范大学林培英和曾红鹰共同编译了《国外中学实验：地理》，该书是在1973年版的《联合国教科文组织新编理科教学参考书》的基础上经编译、修订和补充而成，该书介绍了大量地理实验项目。2010年，内蒙古师范大学徐宝芳和张卫青共同编著的《中学地理实验教学研究》，是我国自新课程改革以来有关中学地理实验教学研究的重要著作之一，书中共收录初高中实验107项。

2.地理实验设计原则探析

目前对地理实验设计原则问题的探讨具有代表性的观点有以下几种。

三原则：雷鸣在“实验法在高中地理教学中的应用 ”一文中提出地理实验设计的基本要求：①实验应具有典型性、②实验应具有简易性、③实验应具有启发性。 顾娟在 “地理实验教学设计初探”一文中提出地理实验设计的原则有：可操作性、典型性和开放性。

四原则：王海军的“将实验课融入地理教学中”文中认为实验设计的原则有：①学科性原则;②简洁性原则;③趣味性原则;④实用性原则。朱雪梅、吴敏的“从新课程标准谈地理实验教学”文中认为地理实验教学的原则有：科学性原则;可操作性原则;启发性原则;针对性原则。 夏志芳的“地理实验与学生智力发展”文中认为地理实验的设计与指导有以下原则：①科学性;②知识巩固性;③智力培养;④可接受性原则。

五原则：董锦春在“地理实验教学原则刍议”中认为地理实验教学的原则需符合：①必要性原则;②针对性原则;③科学性原则;④可行性原则;⑤完整性原则。

六原则：徐宝芳、张卫青《中学地理实验类型与内容设计》 书中地理实验设计的基本理念有：①科学性;②目的性;③表现性;④多样性;⑤探究性;⑥可行性 。潘红星在“高中地理实验教学的几个问题”中提出地理实验设计六大原则：趣味性;就近性;科学性;安全性;主体性;体验性。

由此看出，不同学者已关注到地理实验设计原则，但因大家对地理实验设计应遵循的原则主张有所不同，因此对原则提出依据、 理论分析、 贯彻要求等均有待进一步深入探讨。

3.对具体地理实验操作提出反思

随着地理课程改革不断推进，地理实验越来越受到一线地理教师的重视，但由于地理规律、原理的发生、发展具有一定的时空特性，地理教师在操作地理实验时不一定能达到预期生成的效果。对此，不同教师根据具体实验操作情况提出反思性意见，使得地理实验在“失败”中反思原因，在探寻原因中学会科学探究方法，逐步培养学生的科学素养和求实精神。如陈利清在“‘失败的地理实验也是教学成功之母”一文中提到：为验证热力环流形成过程，作者和学生共同在实验室一个密闭容器的底部一侧加入冰块，一侧用100瓦的灯泡加热，一段时间后在冰块上方插入香烟，观察烟的运动方向。很可惜，没有出现预设中十分清晰的环流现象。经过师生不断深入探讨，反思失败原因，最终有学生提出容器太小这种可能。教师更换一个较大的容器，再实验，结果获得成功。教师应充分利用现有资源，耐心引导学生求证，让学生体会到发现、探究的乐趣。学生在讨论和实践中得到解决问题的快乐，培养在实验意外中探究失败的原因，改进实验的能力。

4.地理实验教学有效方法总结梳理

随着高中地理新课程改革的实施和深入推进，地理教师依据高中地理课程标准，利用地理实验进行地理教学越加受到关注。但是，地理实验耗时长、效率低等现象，一直困扰着地理教师，不少教师有“为实验而做实验”的心态。基于此，不同学者结合教学实际提出提高地理实验教学的有效性方法。雷鸣在“新课程下提高地理实验教学有效性的探讨”一文中总结了五条基本策略：精选实验内容，彰显实验教学价值;精心设计实验方案，提高实验教学效益;重视实验动态生成，实现精彩与创新共舞;强化实验结论迁移，提升学生解决地理问题能力;完善实验过程评价，促进实验教学增值。孙尚楼在“浅谈地理实验教学的有效性”中提出三项做法：实时、适量、适度;省时、省钱、省事;联系生活、联系实际、联系相关学科。

二、 地理实验设计研究存在问题

1.一线教师对地理实验设计重视不够

根据收集的文献资料发现，国家地理课程标准、地理教材、地理高考试题中已设计了一些地理实验项目，但是部分中学地理教师对地理实验并不十分了解，地理实验理论薄弱，地理实验教学观念不强，为达到预设而讲实验，地理实验设计能力有待提高。 因此，转变地理教学观念，树立地理实验教学思想，积极设计地理实验项目，努力开展地理实验教学，是目前地理教育工作者亟待解决的问题。许多文章中的案例设计思路几乎相似，而设计理念独特、设计方案新颖的地理实验项目很少。

2.单一地理实验和定性地理实验偏多

在查阅的文献资料中，多是关于单一的地理实验案例设计，而实验项目之间或在同一器材、仪器下经过简单地加工和处理后可以再做出相关实验的项目，能够兼顾实验器材共享的组合实验研究却很少。地理实验材料多是生活中的日常用品，由于在过于简易的实验中，实验器材、实验环境与真实情况可能存在较大差异，因此某些实验项目不能真正、清晰地反映地理事物和现象的发生、发展过程及变化规律，甚至由于器材之间的不合理分配与组合造成实验失败，未能达到理想实验效果等。

3.数字化地理实验设计研究不足

在收集到的31篇博硕论文和36篇文章中，只有两篇涉及到数字化地理实验设计。一篇是“基于WEB的地理实验教学绘图工具的设计与使用”，另一篇是博士论文“中学数字化地理实验设计研究”，而运用其它简单易行的动画编辑软件设计和制作数字化地理实验几乎未有相关研究。

三、地理实验设计研究建议

1.强化地理实验设计意识

新课程中有大量地理活动学习，其中许多实践活动属于地理实验。地理实验是地理课程改革的重要内容，也是全面提高学生地理学科素养的途径之一。使用身边随手可得的物品进行各种地理实验，可拉近地理学与生活的距离，让学生深切地感受到地理科学的真实性，感受到地理科学与社会、地理科学与日常生活的关系。因此，地理教师应树立地理实验设计新理念，提高地理实验设计意识，积极开发适合教学的地理实验方案。

2.优化地理实验项目设计

由于我国中学地理实验教学起步时间较晚，较为成熟的地理实验项目和仪器较少。因此，既需要科学、创新地设计出新的实验项目，又要在现有实验项目基础上不断优化，设计出有利于培养学生综合思维能力和创新实践能力及实验可灵活展开的地理组合实验。当前地理实验尚处在定性研究与应用阶段，为了使实验结果更具有表现性和准确性，要在实验过程中适当地对实验器材和实验用品做定量规定，并采取定性与定量相结合原则，使实验操作方案不因操作者和环境的差异而导致实验失败。

3.注重数字化地理实验设计与研究

教师应利用相关动画编辑软件，通过技术手段，将枯燥、抽象、复杂的地理现象、地理变化规律展现在学生面前。数字化地理实验呈现的内容真实、生动、极具表现力，能突破纸质媒介限制，通过多维的感官刺激，全方位激起学生地理学习兴趣和注意力。

综上所述，通过对近五年内三大类文献的分析研究，反映出地理实验已在我国得到了蓬勃发展，而且对地理实验教学产生了一定效果。在今后的研究中，地理实验设计会更加完善，真正实现地理教学的优化。▲

参考文献：

[1] 雷鸣.精选实验内容，彰显实验教学价值[J].中学地理教学参考，2010，3：8-9.

[2] 路群明.利用生活中的地理资源学好地理[J].地理教学，2010，11：36-37.

[3] 朱忠良.浅谈基于校园周边环境开展高中地理实践教学[J].地理教育，2013，9：49-50.等31篇文章资料.