新课程背景下高中地理探究性实验教学设计

一、高中地理进行探究性实验教学的重要性

高中地理学科在传统的教学中属于人文学科，因为高考就把地理归到文科综合，文科似乎就是老师讲，学生读、记就能考出好成绩。其实不然，地理是一门综合学科，大学录取新生时跟地理相关的专业招收的新生都是理科考生。新的课程标准也对地理课程性质做了新的定位： 地理学是研究地理环境以及人类活动与地理环境相互关系的科学。它跨越“人文与社会”、“科学”两个学习领域。

以往实验教学都是《物理》、《化学》、《生物》等学科的专利，很少听到过有人在地理课堂上做演示实验或让学生动手做实验，即使有也只是一些少量的演示实验。就是演示实验，地理教师也很不重视。地理教师上课离不开的是挂图、地球仪、幻灯片等，几乎很少有地理教师会拿着实验仪器上讲台。地理既然是自然科学的一部分，当然离不开实验的教学，因为，自然科学是建立在实验的基础上发展起来的。我们高中阶段就要全部实施新课程了，所以，我认为在新课程标准下的高中地理教学非凡是自然地理方面的教学，要重视地理实验的教学，非凡是探究性实验。

地理实验教学有其他教学手段不可替代的作用：第一，地理实验一种直观、形象的教学方法，尽管地理实验与实际地理过程有很大差别，但究竟给学生提供了直接观察的机会，能够调动学生的多种感官，高效率、高质量地把握地理基础知识和基本技能。第二，实验教学强调演示与参与，它能够有力地改变被动接受式的学习方式，让学生在实验设计、实验操作、实验观察记录、实验分析研究的过程中主动获取知识、得出结论。在设计实验时，能锻炼和培养想象能力和创新能力；在实验操作时，需要精细敏锐的感知和观察力去发现一些重要现象，从而培养了观察能力；在研究原因、结果、形成概念的过程中，通过分析、比较、判定、推理等，能培养逻辑思维能力和归纳、分析能力；此外，还能够培养组织能力、实际操作能力、解决问题能力等。第三，地理实验虽然不能全部再现自然界的真实情况，但作为科学实验，必须尽量接近实际，这就需要控制好实验条件，如使用的材料、气温状况、水分情况、实验时间等，从而让学生受到科学方法的练习。有些实验需要经历很多困难才能得到结果，在这样的过程中，学生会逐渐形成浓厚的科学爱好、实事求是的科学态度、严谨细致的工作作风、坚忍不拔的意志，这些无疑是新课程改革锁定的目标。

同时，做实验比使用多媒体教学更有说服力，地理教学中 许多 老师都热中于使用多媒体演示，使用 flash动画，在上公开课的时候，假如没有多媒体公开课就似乎不成功似的。其实，使用多媒体演示，虽然能做到声音、图像、文字、动画等综合运用。但现在学生都很喜欢看动画片，知道教学中使用的动画和动画片的原理是相同的，随着电脑技术的发展，许多跟现实生活不相符合的事情都可以用电脑做出来。所以许多好的学生认为，多媒体是使用了电脑合成技术，不是实际的情况，他们不相信这一套。同时对于一些比较难于理解的问题，即使老师在讲台上讲的天花乱坠、口干舌燥，学生听的还是一头雾水。若能用实验演示一下，学生一下子就能明白其中的道理，也不用老师讲的这么吃力了。

二、地理探究性实验教学设计的步骤

什么是探究性实验呢？探究性实验，是指学生在不知道实验结果的前提下，以教师所给的启发性问题为指导，通过实验设计、实验操作、思考分析得出结论的实验形式。科学探究是高中地理学习的中心环节，新课程理论认为，探究式教学是在教师的指导下，学生通过主动参与获得知识的过程。通过对知识的亲身体验，把握研究科学所必需的探究能力，并形成科学的概念和规律，进而产生对探索未知世界的积极态度。探究性实验就是探究式教学的一种主要模式，探究性实验教学实质就是将科学领域的探索引入实际教学过程中，使学生通过积极参与探索过程，模拟科学家解决问题的方式。使学生体会科学家如何面对疑难情况，学会收集和加工需要的新信息，最终达到问题解决的探索过程。

探究式实验教学的形式是多种多样的，其流程一般如下：

下面以“海陆热力差异”为例子来说明高中地理探究性实验的设计过程。

高中地理中讲到气候形成因子、季风形成原因的时候，经常提到海陆热力差异。学生对海陆热力差异感到迷茫，经常要问：“什么是海陆热力差异？”。我告诉学生是海洋和陆地在相同条件下温度变化不同。“温度变化有什么不同呢？”，学生提出了这样的问题，我不直接回答，而是让学生猜想。有一部分学生认为可能海洋升温比陆地快，另一部分学生认为可能海洋升温比陆地慢，还有一些同学说不是很清楚。我就使着问“能否自己设计实验解决呢？”

接着让学生设计实验：取两个烧杯，一杯放水，一杯放等量的细砂，在两个烧杯中均插入一支温度计。把两个烧杯同时放在太阳底下晒一定时间后，读出温度计的示数。再把两个烧杯移入室内，过一定时间后，再观察温度计示数的变化。

收集整理数据：在阳光下晒 30分后，当时细砂的温度为 45℃ ，水的温度为 37℃ ，移到室内 10分钟后，细砂的温度为 31℃ ，而水的温度为 35℃ 。水温度变化是 2℃ ，而细砂的温度变化是 14℃ 。

结论：水的温度变化比细纱要小，说明海洋升温慢降温也慢。

交流合作：引起温度变化不同的原因是水和细砂的比热不同。水的比热大，而砂石的比热小，吸收相同热量的情况下，水温度升高的就比较小，而细砂升高的就比较多。

经过以上实验探究，学生对海陆热力差异就有了深刻的熟悉，以后就不会说海水升温快而陆地升温慢了，对海洋性气候和大陆性气候的差异就会理解了。

三、地理探究性实验教学的类型

新的高中地理教材中，有许多内容可以利用实验进行教材。如：太阳高度的测量、月相成因的研究、地球公转和自转、热力环流、地下水等都可以用实验进行探究。

地理实验类型的划分有不同的标准。按学生是否参与操作，可分为教师探究性演示实验和学生探究性实验；按照实验所在的地点分，可以分为课内探究性实验和课外探究性实验等等。

1．教师探究性演示实验与学生探究性实验

（ 1）教师探究性演示实验。这类实验一般是由教师在课堂上进行探究，或和学生共同进行探究，这样可以激发学生的学习爱好，获得生动而直观的感性熟悉，加深学习印象，形成正确的概念。如地球的自传和公转、月相成因、地转偏向力等都都可以设计成教师探究性实验。

例 1：热力环流实验

热力环流是学生学习的难点，在学习热力环流时，教师可以设计下面的实验进行探究：

关闭门窗，点燃两根卫生香，使卫生香的烟垂直向上（不受室外气流的影响）。在卫生香的等距离左右两侧分别放一只 1000瓦的电炉、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。将电炉和冰块交换位置，观察烟的飘移方向。

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，说明热的地方近地面产生低气压，气流从冷的地方流向热的地方；而高空气流则由热的上空流向冷的上空。这样形成热力环流的概念印象就比较深刻。

（ 2）学生探究性实验。学生探究性实验就是学生自己提出问题、设计实验方案、自己动手进行的试验，同时，也可以教师在旁边指导。学生探究性实验是地理实验教学最理想的状况，它对学生能力的培养更是多元的。如在学习了潜水和承压水后可以让学生自己设计自流井模型探究自流井、承压井和承压水的关系等。

例 2：制作自流井模型

在长方形盘子的底部铺上一层黏土，使一端较高。在黏土上面铺上 4厘米 的湿沙。再在湿沙上面放一薄层黏土，注重使它紧紧封住盘子的各边。把漏斗插入较高端，使其底部到达湿沙层。在较低端插入一根短吸管，也使其底部到达湿沙层（以上步骤由师生共同配合完成）。然后教师向漏斗中缓缓加水，并指导学生观察吸管中水位高度。然后不断改变吸管的长度，观察其变化。

2．课内探究性实验和课外探究性实验

（ 1）课内探究性实验，实验所需要的时间比较短，在教室内就能够完成的实验。如在学习沉积作用时，可以用下面的实验进行探究自然界的沉积作用是怎样进行的。

例 3：沉积物分选的实验

将同样比例的碎石、粗砂和黏土完全混合，放入一只玻璃瓶中（不超过容量的一半）。将玻璃瓶用水注满，盖上瓶盖，剧烈振荡，然后让瓶子平放，使瓶中物质自然沉淀。让学生观察沉淀成分的排列顺序，是否是大颗粒在下部，黏土细粒在上部。在这个实验中，所用材料以及沉积过程与自然过程基本一样，只是缩小了规模，放在玻璃瓶里进行的。

（ 2）课外探究性实验，一般是实验进行的时间比较长的或必须在野外才能进行的实验。如月相的观测、正午太阳高度的测定等。前者需要时间比较长（约需要一个月），后者必须要在教室外面才能完成的，这样的探究性实验一般放在课外进行，因为课外的时间比较充裕。

四、地理探究性实验教学设计原则

（ 1）探索性。科学规律往往隐在较深层次并有不确定性，需要学生采用不同流程和方法去挖掘和感悟。从中领略科学的方法，培养严谨务实的科学态度和精神，并从中学会思维的变通性和灵活性。

（ 2）过程式原则。其注重过程。它包括从问题的引出，提出假设，收集证据，分析与处理，评价与交流的全过程，引导学生参与，锻炼学生推理、思维、实验的能力。

（ 3）民主性。创设一个有利于探究的环境，形成和谐、愉快、民主的氛围。让学生敢问、敢疑敢探索。鼓励学生打破常规思维，张扬个性。

（ 4）发展性。以培养学生科学素养为目的，重视促进学生智力和非智力素质的发展。多留给学生继续思维，思考探索的时间、空间。拓展、深化已解决的问题，创造一种完而未完，意味无穷的教学心理境界。

（ 5）自主性。对学生活动能自主支配，自我调节和控制，充分发挥自身潜能，形 成在 老师指导下能独立感知和理解实践活动。求异创新。

（ 6）开放性。不光指活动空间形式可以从学校延伸到校外，还从内容材料，求知方法和结论，时间上向课堂外延伸。

五、高中地理探究性实验的注重事项

1、实验选材要方便。实验过程中的材料要求学生身边能够采集到的，或者理化实验室本来就有的。假如实验材料很难找到，则学生设计实验的积极性也会大大降低。

2、实验设计过程要避免老师自己过多地参与设计，而是让学生自己多动脑设计。实验设计的目的是为了锻炼学生的思维，培养学生分析问题、解决问题的能力，学会学习的能力，而不是要学生学会做实验，因为物理化学的实验已经比较多了。

3、学生设计的实验教师不要急于给出结论或指出实验中存在的不当之处，而是要学生自己去发现、去改正，给学生更多的鼓励。

高中地理的学习不再是地理知识的死记硬背，课堂教学中要避免让学生背地理、记地理，而是要教会学生如何去学获取知识，探究性实验就是一种很好的获取知识的方法。所以，在地理课堂教学中充分挖掘课本素材，利用身边的材料让学生自己动手设计实验进行探究，让学生在探究过程中自己获取知识，体验探究过程的快乐。