第二節 地理實驗活動

關鍵術語：科學實驗；地理實驗

眾所周知，實踐是檢驗真理的唯一標準。地理實驗活動當然是推進地理科學教學的主要方法與手段。地理實驗活動包括地理實驗、地理調查，以及考察活動等，其中地理科學實驗起著重要的作用。

自然科學是以實驗為基礎的科學，在地理科學教學中，實驗同樣具有十分重要的地位和作用?？茖W規律和理論都以實驗為基礎，并要經得起實驗的反復檢驗；實驗法是科學研究的基本方法，也是科學方法的核心。因此實驗在科學的發展中有著巨大的意義和作用。

地理學科是跨自然學科和人文學科的綜合學科，從自然科學發展的歷史看，科學實驗占有很重要的地位，地理實驗是地理課堂教學中必不可少的組成部分，是培養學生科學精神、科學態度以及實驗興趣和能力的重要途徑。

一、地理科學實驗

科學實驗是科學的基礎，也是科學教學的基礎。

科學實驗，是人們為實現預定目的，在人為控制條件下，利用儀器、設備，使某一過程能反復再現，并同時進行觀測研究的一種科學活動。它是人類獲得知識、檢驗知識的一種實踐形式。

科學實驗利用儀器和設備，使某一現象反復再現，從而有目的地進行觀測研究，使獲得的感性材料更豐富、更精確，且能排除次要因素的干擾，同時也是檢驗科學假說，形成科學理論的實踐基礎，二者互相聯系、互為補充，科學實驗能更好地揭示出研究對象的本質。

科學實驗是檢驗科學理論的唯一標準，也是確立科學理論體系結構的基石。在科學規律發現和科學理論產生、建立和發展的過程中，基本的科學規律都是在科學實驗的基礎上歸納、推理出來的；猜想、假設（或假說、理論、預言等），必須要經過科學實驗的檢驗，才能形成真理，這樣用來解釋新事物、解決新問題才不會出錯；在一定條件下，依據基本定律，運用數學、邏輯推導出的定理、原理等結論，也需要經科學實驗的檢驗才能確立。

地理實驗是指在人為控制條件下，運用一定的器材和設備，人為地把地理事物和現象及其變化過程表現出來，以獲得和驗證地理知識的科學活動。

從科學實驗的定義來看地理實驗所涉及的實驗內容比較狹窄，不能包含對所有的地理事物的研究。觀察、觀測、制作、繪制、調查等地理活動方式，也是認識、探索地理事物、現象和過程等的地理研究活動。因此，地理實驗活動包括地理實驗、地理觀察、地理制作、地理觀測、地理調查、地理考察等，是一種由明確的目標、內容、方法等要素組成的研究活動。

地理實驗以模擬實驗為主。在教學過程中，為創設地理情境，模擬自然地理要素的變化過程，用以引導學生觀察地理要素的變化過程及地理事物的運動規律，幫助學生理解抽象的地理原理和規律。

初中地理實驗與物理、化學、生物不甚相同，地理實驗更多的是配合教學內容，一邊觀察一邊講解，即以教師演示居多，少有專門實驗課，也沒有要求學生對于地理實驗技能做專門的要求，比物理、化學、生物要求低得多。

地理實驗以模擬自然現象和變化過程為主。對于天文、水文、氣象、地形和地質等自然地理現象較為抽象的內容，如天體運動、恒星的形成過程、大氣運動、地震火山、地殼變動等現象的變化和過程，學生日常條件下不便和不能觀察到，只有通過模擬實驗創設情境，為學生提供感性認識和理解。

二、地理實驗活動的分類

根據手段和方法，地理實驗活動可分為地理實驗、計算機虛擬實驗和模擬實驗。地理實驗就是利用儀器設備在人為控制條件下開展活動。一些不易開展實驗或者模擬實驗的地理現象，比如太陽的耀斑、日珥、黑子等的觀察，就往往借助于計算機虛擬實驗進行觀察。

根據實驗手段（儀器、設備工具等）是否直接作用于被研究對象，實驗可分為直接實驗、間接實驗和模型實驗等。直接實驗就是實驗手段直接作用于被研究對象的實驗。

按照實驗的目的不同，可以把科學實驗分為定性實驗、定量實驗和結構分析實驗。定性實驗是用以判定某種因素、性質是否存在的實驗。定量實驗是用以測定某種數值或數量間關系的實驗。結構分析實驗是用以了解被研究對象內部各種成分之間空間結構的實驗。

按地理要素類型不同分類，分為地球運動模擬實驗、大氣實驗、水實驗、地殼運動模擬實驗。

根據地理實驗的內容，分為地圖系列實驗、地球系列實驗、地質地貌系列實驗、氣象氣候系列實驗、水文系列實驗、人文地理實驗。

根據地理實驗教學活動方式，分為三種類型：繪制地圖、制作地理模型類地理實驗；演示類地理實驗；觀察、調查類地理實驗。由于模型制作、地理實驗教學、觀察與調查是較為常用的方法，現對這三者做一下簡要分析。

1．模型制作

在初中，模型制作也是比較主要的一種教學方式。主要分兩個類別：

（1）繪制地圖類，如繪制等高線地圖、地震火山分布圖、校園平面圖。

（2）制作地理科學模型類實驗，如制作等高線地形模型等、地球儀、日月地三球儀、天球儀等。

2．地理實驗教學

地理實驗教學中大部分實驗是模擬實驗。主要是因為地理事物分布空間廣、演變時間久遠，所以地理以模擬實驗為主。模擬實驗又分為：

（1）實物模擬實驗，比如模擬星座、太陽系、地球自轉與公轉、月球自轉與公轉、比熱（海陸熱力差異）實驗，季風、降水、雨露形成等。

（2）計算機模擬實驗，如泥石流、臺風、暴雨、地震、火山、地殼運動、地球運動、大陸漂移等都可以用多媒體形象直觀地模擬演示。

3．觀察與調查

以學生生活的周邊地理環境為實驗對象，根據探究的目的，對地理環境要素及其作用結果進行觀察或調查，根據觀察或調查結果進行分析與歸納，驗證所學的理論的過程。

（1）觀察

如對當地巖層的觀察分析，觀測當地一天的氣溫，觀察月相、觀察日食、觀察月食、觀察星空、觀察天氣、觀察當地水污染情況等。

（2）調查

調查本地區近10年的7月和1月平均氣溫變化情況，調查濕度對人體的影響，調查當地近5年的降水特點，調查一年中因天氣氣候的原因引起的流感情況，調查家鄉地形地貌、水文等。

三、地理實驗活動的一般特點

地理學科的發展與人類社會有緊密聯系。社會的發展和進步離不開地理科學這門學科的發展與進步。地理科學實驗作為科學學科的重要組成部分，是研究地理事物、地理現象，總結地理科學的重要手段。只有通過不斷模擬和探索實驗才能夠使問題得到解決。在初中科學教學中，科學實驗教學是整個教學中的重要組成部分，同時是整個教學的重點和難點。

1．生活性

通過地理科學實驗與學生生活實際和社會實際的密切聯系，一方面使學生感到地理就在自己身邊．從而提高學生學習地理的興趣，另一方面使學生在掌握地理知識的基礎上，能夠清楚所學的知識能做什么和怎么做。

初中地理科學實驗的教學內容與學生的實際生活聯系密切，《7—9年級科學課程標準》（以下簡稱《課標》）指出，初中科學實驗內容應當與學生的實際生活緊密聯系起來，尤其是初中地理天文部分，使學生突破抽象的書本知識，從實踐動手中學習地理知識，激發學習興趣，成為天文愛好者。例如，月相、日食、月食等現象都為日常生活所見，學生對此會很感興趣。

2．探究性

地理科學實驗教學要凸顯探究性的特點。需要引導學生對整個實驗的過程和其中出現的實驗現象進行思考和分析。不只是簡單地操作與模仿，而是激發學生的學習興趣和探究精神，使學生的全面發展成為可能。例如，對于宇宙爆炸說，教材采取氣球實驗，氣球越來越大，氣球上的點與點之間的距離也會越來越大，從這里需要引導學生進一步思考，各點之間越來越大說明什么問題？與哈勃觀察到的恒星紅移有什么關系？這與哈勃觀察到的現象一致嗎？這樣一步步引導學生思考，探究科學本質。

3．應用性

地理是一門實踐性和應用性很強的學科，與人類社會的生產和生活有緊密聯系。地理科學實驗不僅僅是簡單地驗證書本知識，而是突出其應用，比如雨量筒的制作，學生利用自己的雨量筒測量當地某月某日的降水量，與氣象臺數據進行對比，可以大大地激發學生對地理科學的興趣。《課標》提出：“要注重強化科學實驗的應用性，將科學實驗與學生的日常生產、生活實際緊密聯系起來，讓學生從身邊熟悉的事物入手，產生對科學實驗的濃厚興趣，并積極參加科學實驗，從中獲益提高。”

四、地理實驗活動的基本規范

在開展實驗活動前都要仔細閱讀每項要求，包括與主題相關的安全提示。這些提示不包括那些在做其他任何科學實驗時都必須注意的基本規則。

科學實驗活動中往往存在一定的危險，例如，模擬火山爆發的實驗，可燃材料可能會噴出、破碎，甚至引發火災。在危險的實驗過程中，隨時會有意外發生，甚至來不及自我保護。所以，不同的實驗活動都有嚴格的安全提示，在做實驗活動時要嚴格遵守安全提示，并時刻警惕發生意外事件。

（一）安全準則

采取正確且安全的實驗活動步驟，實驗活動過程中警惕安全事故的發生。

根據實驗活動的安全規定進行操作。

不要一個人在實驗室里進行實驗活動，若不是在實驗室里，要至少3個同學一組做實驗，要嚴格遵守有關單位對監督人員的條件以及數量的要求。

根據實驗活動的需要，請求專業監護員看護并進行實驗活動，并準備好急救包。

（二）實驗活動準備

準備實驗活動之前，需要認真閱讀整個實驗活動說明，了解實驗的基本原理、器材、步驟、實驗可能產生的結果、實驗活動中的危險和可預料的危險。比如在實驗之前清理桌面，保持干凈，準備好相關的實驗器材與藥物，實驗服裝、手套以及安全急救包。

（三）自我保護

有步驟地遵守實驗規程；若在實驗室，要保持實驗室干凈、整潔、干燥；確保實驗室通風良好，檢查并關閉燃氣、電源開關、消防栓；知曉消防通道、安全出口、滅火毯和滅火器的位置；準備好洗眼水和急救包；及時清除藥物、污水等實驗產生的物質，注意細心處理破損的玻璃器皿，若有難度請求教師幫助。注意穿戴整齊不要散開實驗服，戴好護目鏡、實驗用圍裙、手套、鞋套等，并把長發束到腦后；不要在實驗室追逐、嬉戲打鬧、吃東西、喝飲料或吸煙；除非明確無毒無害，否則嚴禁食用任何實驗用的材料。

（四）器材和藥品的使用

正確選擇器材或者化學藥品，注意保護好儀器上的標簽與說明書；避免化學品接觸皮膚和眼睛，不要用手直接觸摸化學溶液，使用溶液前后要用洗滌劑清洗雙手，徹底清除污染物。不要把儀器豎立在桌子邊緣；小心使用刀子或其他尖銳的儀器；使用前后都要及時清洗玻璃器皿，檢查玻璃器皿的擦痕、裂痕和尖銳邊緣；注意規范使用顯微鏡；注意安全用電、安全使用酒精燈、安全使用水銀溫度計。

（五）實驗整理

徹底清理你的工作場所和任何使用過的玻璃器皿，并清潔雙手。不要把化學品或污染了的試劑放入錯誤的容器。不要在水槽里處理材料，除非要求這樣做。清理所有的殘留物，把它們放到正確的容器里進行處理。按照各地法律規定，處理相應的化學品。