怎样充分发挥其价值

2.模拟实验：怎样充分发挥其价值？

提起实验，很多人马上就会联想到物理、化学、生物等自然科学，而地理学，特别是中学地理则长期被视为人文科学，因此很少有人能够将实验与地理学科联系起来。这种观念现在已经有所改变了，《普通高中地理课程标准（实验）》在基本理念、课程目标、内容标准等方面对实验教学都提出了明确的要求。我们应该借助这一契机，积极开展地理实验教学方面的探索和研究。

案例：“热力环流”模拟实验

实验器材：卫生香、1000W的电炉两只、盛有冰块的面盆两只。

实验步骤：

（1）在密闭的房间里，点燃卫生香，使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1000W的电炉、一面盆冰块。将电炉通电5分钟后，让学生观察卫生香烟的飘动方向。

（3）将电炉和冰块交换位置，观察烟的飘移方向。

（案例来源：从新课程标准谈地理实验教学.中学地理教学参考2005年Z 2期，作者：朱雪梅等）

中学生，尤其是高中生无疑是喜爱上实验课的，但是如果缺乏精心的组织和准备，实验课也极容易变成散漫的“放羊课”、“玩闹课”，怎样才能充分发挥实验的教育教学功能，让它能够更好地服务于学生的成长呢？这里结合上述案例，提出如下建议。

一、精选实验内容

苏霍姆林斯基说过：“在人的心灵深处，总有一种根深蒂固的需要，这就是希望自己是一个发现者、研究者、探索者。”中学生精力充沛，对一切未知事物都有强烈的好奇心和探究欲望，自然地理的研究对象可谓“上穷碧落下黄泉”，从天上的星星到地下的岩石，对他们无不有着巨大的吸引力，但是显而易见的是，中学生没有时间、没有条件、也没有必要去对所有的地理知识进行实验研究。这就需要我们对实验内容作出精心选择，在有限的时间内，高质量地完成若干项实验，让学生在“三维”目标上都能获得有益的发展。

那么，如何精选实验内容呢？不妨根据以下原则来进行：

1.针对性原则

根据高中学生的认知特点，选择教学中的难点内容，特别是自然地理领域中一些基本原理性内容，开展实验。地理学的原理、规律具有较强的空间性，而高一的学生恰恰在空间想象能力方面发展未臻成熟，因而对于诸如太阳直射点的移动、大气环流等内容产生认知瓶颈。要想克服这一难点，最好的办法是采用直观手段进行教学，模拟实验无疑是直观性最强的手段之一。

本案例是热力环流的模拟实验。热力环流是大气运动的最简单的形式，但是却是行星风系、季风、城市热岛等地理现象的基础和本质，是自然地理学最基本的原理之一，对学生的知识迁移具有重要的价值。热力环流虽然无处不在，但要直观地观察却是不容易的，因为大气的运动感觉得到，却看不到。本实验案例，用电热炉和冰块制造不同的温压场，借助卫生香的烟尘显示大气在冷热不均所形成的气压场中的规律性运动，将原本看不见、摸不着的大气运动直观地呈现在学生面前，一举突破了热空气上升形成低压、冷空气下沉形成高压、风从高压流向低压等知识难点，为学生学习后面的相关内容扫清了障碍。

2.简易性原则

选取实验要考虑学校的设施、设备条件，尽可能利用学生能够方便获取的材料，提倡用简易而效能好的器材做实验，难度不宜过大。这样适宜在各个学校开展，不会受学校的条件的限制。

在本实验案例中，电炉、冰块、卫生香、面盆都是日常生活中最常用的物品。《普通高中地理课程标准（实验）》中列举了许多实验建议，也都是利用最常见的材料，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，做模拟大气温室效应的小实验、利用竹竿、皮尺来测量正午太阳高度角等。需要提醒的是，无论用何种材料进行实验，安全性是首要前提，例如在本实验案例中，就要注意避免被电炉烫伤。

3.启发性原则

地理实验的启发性要求学生在实验过程中能够发现问题，并能够引导学生对现象、结果进行分析，从而获得地理概念和原理，也就是要让学生通过实验能够从感性认识上升到理性认识。

本案例实验中，可以改变电炉、冰块的位置、高度、距离、温度等参数，让学生观察在不同参数下的大气运动状况，进一步思考热力环流的形成与哪些因素有关、又与哪些因素无关，从而获得关于热力环流的本质知识，这就帮助学生从感性认识上升到了理性认识，也启发学生深入思考怎样利用实验来进行科学探究。

二、充分发挥学生主体作用，自主设计实验方案

新课程理念强调学生在学习过程中的主体性，无论在何种学习过程中，都应该充分调动和发挥学生的主观能动性。对于地理模拟实验而言，则不仅要求学生亲自动手做实验，也要亲自动脑设计实验。对于大多数地理实验来说，“做”是比较容易的，但“设计”就不那么容易了，它既要求学生对于实验所反映的地理原理有深刻透彻的理解，又要求学生对于该原理在现实中的表现、应用有广泛的了解（或者预测、猜想），还要求学生善于借助于身边的一些简易物资将这种应用、预想表现出来。可以说，设计一个可行的实验方案，比照做一个现成的实验更能体现学生的素质，更能锻炼学生的能力。

例如，关于热力环流的内容，除了上述案例的实验方案之外，也可以发动学生，开展自主（或者合作）设计实验方案的小竞赛，比一比谁设计的方案更简便易行、效果更明显。这里再提供一则实验方案，仅供参考（案例来自网络资源）

实验说明：如右图，在一个长、宽、高分别是2米、1米和1米且六面都封闭的透明玻璃柜内，底面两侧分别放置一个电炉（有导线连到柜外）和一大盆冰块。在玻璃柜顶面中部的内壁贴一张下垂的纸片A，在玻璃柜底面中部的内壁贴一张竖立的纸片B。在电炉通电一段时间之后，观察纸片A和纸片B的倾斜状态。

三、合理评价，保护和激励学生的探索兴趣

既然是实验，就必然存在不成功的情况。爱迪生发明白炽灯泡，仅灯丝材料就实验了2000多次，人们普遍认为，爱迪生是在经历了2000多次失败的实验之后才找到正确的材料的，并为他的这种不屈不挠的进取精神感到由衷的佩服。而爱迪生本人却不这么认为，他说，我不是进行了2000多次失败的实验，恰恰相反，我成功地证明了2000多种材料是不适合做灯丝的。这则逸闻给了我们极大的启发。应当如何评价学生所进行的地理实验？是只看重结果，还是看重学生在实验过程中的表现和收获？答案显然应当是后者。

不排除有这样的情况，很多地理原理、效应只有在大尺度、大范围的条件下才有明显的表现，而在教室、甚至更小的范围内则无法进行验证，例如地转偏向力效应，只有在地球表面作远距离水平运动的物体才会有明显的偏向，（如大气运动、河水、洋流的运动等），而有些教师则忽略了这一点，试图通过诸如浴缸、水槽等来验证地转偏向效应，这是不科学的。

地理实验的功能和价值，不仅仅体现在帮助学生获取知识上，更重要的是锻炼学生的动手动脑能力，以及培养严谨的科学态度，和不畏艰难、奋发进取的探索精神。所以，在对学生的实验过程进行评价时，尤其要注重发掘学生的闪光点，保护和激励他们的研究兴趣和探索精神。

地理实验正在日渐走进中学课堂，这是地理科学自身发展和地理教育教学改革发展共同作用的结果。作为一种符合新课程理念的新型教学手段和方式，地理实验有着广阔的发展前景，也极具研究价值。希望广大教师能够发挥各自的聪明才智，结合学生的集体智慧，共同推动地理实验教学的不断发展。