一、從一個實驗說起
2009年11月,筆者參加全省地理優(yōu)質(zhì)課評比觀摩活動,感觸良多。其中,一位教師展示地理必修一第二章第一節(jié)“冷熱不均引起的大氣運動”,為了描述清楚大氣的受熱過程,引導(dǎo)學(xué)生理解地面是大氣的直接熱源,該教師準(zhǔn)備了如下實驗。
實驗準(zhǔn)備:兩個帶瓶塞的大試管,一只試管底部放沙土(定為A),一只試管底部為空(定為B);兩只溫度計;一座臺燈。
實驗過程:實驗前學(xué)生觀察兩只溫度計,溫度均為14℃。將兩只溫度計分別插入兩只大試管中,將兩只試管平放桌上。用一小臺燈對兩只試管加熱,十分鐘后讀取兩只溫度計溫度。A管中溫度計34℃,B管中溫度計24℃。
實驗結(jié)論:①假設(shè)臺燈為太陽;②假設(shè)A管中沙土為地面;③假設(shè)管中空氣為大氣。授課教師最后得出結(jié)論:A管溫度計溫度高是由于沙土相當(dāng)于地球的地面,傳遞了更多的熱量給空氣。B管溫度計只能吸收臺燈釋放的太陽輻射,溫度低。從而得出結(jié)論,地面是大氣的直接熱源。
問題討論:實驗之后,幾位教師深入探討,發(fā)現(xiàn)這一實驗的幾個問題以及設(shè)置上的錯誤。①太陽應(yīng)該是平行光線,不能用臺燈模擬。②實驗操作有問題,A管中溫度計接觸了沙土,沙土把熱量直接傳導(dǎo)給了溫度計,改變了熱量傳遞的方式。③實驗中,兩試管都放置于桌面上,桌面無形中充當(dāng)了地面,也釋放了地面輻射。④實驗數(shù)據(jù)不能說明問題,如果說B管溫度升高了10℃是由于直接吸收太陽輻射。A管的溫度升高了20℃,是由于吸收地面釋放的地面輻射的10℃+直接吸收太陽輻射的10℃。那么直接吸收太陽輻射和吸收地面輻射均可讓溫度計溫度升高10℃。這樣如何說明地面是大氣的直接熱源?所以這個實驗有很多問題。
實驗修改:①改用平行光,最好是能釋放較高能量的光源,模擬短波輻射。②將兩試管吊于空中,不與地面和桌面接觸。③溫度計不能直接接觸沙土。④實驗時間應(yīng)該更長。
二、如何實施高中地理實驗活動
《普通高中課程方案》將地理學(xué)科劃歸為“人文與社會”和“科學(xué)”兩個學(xué)習(xí)領(lǐng)域。地理實驗教學(xué)即學(xué)生在教師的指導(dǎo)下完成一系列的地理實驗,并得出相應(yīng)的實驗結(jié)果,從而完成既定的學(xué)習(xí)任務(wù)。與理、化、生等“科學(xué)”類學(xué)科一樣,地理實驗具有很強的直觀性、實踐性和探究性,可以改變學(xué)生的學(xué)習(xí)方式,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng),在地理教學(xué)中的作用和地位日顯重要。但是,由于實驗過程往往需要較長時間,其中包括實驗前期的準(zhǔn)備工作(實驗材料、實驗室的儀器配套設(shè)施等),實驗中的演示、講解和操作過程,實驗后期的反饋和評價,因此教師只能將地理實驗作為一種新課導(dǎo)入方式,或一節(jié)課中的插曲,這也是導(dǎo)致地理實驗大多倉促、短暫、淺嘗輒止的主要原因,同時,高中地理實驗教學(xué)的起