安徽省銅陵市第三中學(xué)（244000） 褚 軍

一、實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究的操作過程

（一）實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)的原則

1.實(shí)驗(yàn)探究的主題能有效體現(xiàn)教學(xué)主題，難點(diǎn)知識(shí)

所選取的實(shí)驗(yàn)主題能直觀有效地體現(xiàn)地理現(xiàn)象，突破學(xué)生傳統(tǒng)認(rèn)知和思維的困難，或培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手、觀察、運(yùn)用等具體的能力。依據(jù)“地球運(yùn)動(dòng)”的實(shí)際教學(xué)內(nèi)容和本校學(xué)生的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)了以下3種類型、5個(gè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)探究的主題。

（1）驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)教學(xué)

水平運(yùn)動(dòng)物體方向的偏轉(zhuǎn)問題——通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生直觀地感受到“水平運(yùn)動(dòng)物體方向偏轉(zhuǎn)”現(xiàn)象的存在，將抽象的知識(shí)直觀化，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，并由此上升形成理論。再結(jié)合生活現(xiàn)象驗(yàn)證理論，加深學(xué)生對(duì)“地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)地理意義”的理解。

（2）演示型實(shí)驗(yàn)教學(xué)

黃赤交角引起太陽直射點(diǎn)移動(dòng)現(xiàn)象與規(guī)律——用生活中的材料（學(xué)生在課后也可以自主合作開展），演示地球繞日公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中因?yàn)辄S赤交角的存在所引發(fā)的太陽直射點(diǎn)在南北回歸線間移動(dòng)的過程和規(guī)律，并由此讓學(xué)生自主繪制出簡(jiǎn)易的示意圖，將抽象的規(guī)律形象化，從而突破這一教學(xué)難點(diǎn)知識(shí)。

探討晝夜更替現(xiàn)象和晨昏線基礎(chǔ)知識(shí)——通過演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀地感受到生活中晝夜、晝夜更替現(xiàn)象產(chǎn)生和形成的理論原因；以及晨昏線的基礎(chǔ)知識(shí)（晨線與昏線的區(qū)分、晨昏線的形態(tài)特點(diǎn)、晨昏線的移動(dòng)與地球自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系、晨昏線與入射光線的關(guān)系、晨昏線與經(jīng)緯線的關(guān)系等等）。

太陽直射點(diǎn)的移動(dòng)引起晝夜長(zhǎng)短和正午太陽高度的變化——通過演示實(shí)驗(yàn)，模擬演示出隨著太陽直射點(diǎn)的移動(dòng)，地表晝夜長(zhǎng)短和正午太陽高度的變化現(xiàn)象，再結(jié)合自制的教具，讓學(xué)生直觀地感受到這一變化的具體過程和規(guī)律。

（3）實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)教學(xué)

測(cè)量正午太陽高度和確定銅陵地區(qū)的經(jīng)緯度坐標(biāo)——通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)裝置，學(xué)生親自動(dòng)手選擇場(chǎng)地、安裝器材，以及親自參與觀察、記錄及后期的分析，掌握太陽高度的一般測(cè)量方法；并進(jìn)而明確正午太陽高度的確定和測(cè)量方法；再結(jié)合對(duì)正午太陽高度的測(cè)量和當(dāng)?shù)卣鐣r(shí)的北京時(shí)間的記錄，運(yùn)用理論方法，計(jì)算出學(xué)校所在地的經(jīng)緯度坐標(biāo)。實(shí)現(xiàn)對(duì)太陽高度、正午太陽高度概念的實(shí)踐理解和實(shí)際功能的運(yùn)用。

2.實(shí)驗(yàn)探究的器材易于獲取，簡(jiǎn)單易行

實(shí)驗(yàn)材料的獲得應(yīng)當(dāng)有利于教師或?qū)W生的收集、獲取，最好是生活中常用器具或易于購(gòu)買的材料，從而降低實(shí)驗(yàn)開展的門檻和難度，有利于實(shí)驗(yàn)真正有效的展開。

（1）驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)器材：地球儀、紅墨水、底部有孔洞的塑料面盆（或漏斗）。具體實(shí)驗(yàn)探究過程中的器材節(jié)選圖片：

（2）演示型實(shí)驗(yàn)涉及的實(shí)驗(yàn)器材：地球儀、雙面膠紙帶、彩筆、鐵架臺(tái)、激光筆、可調(diào)臺(tái)燈、塑膠板、紅色彩紙、自制教具等。具體實(shí)驗(yàn)探究過程中的器材節(jié)選圖片：

（3）實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)器材：彩筆（或粉筆）、長(zhǎng)度一定的直桿、手表、卷尺、三角函數(shù)表等（也可自制簡(jiǎn)易測(cè)量器具）。具體實(shí)驗(yàn)探究過程中的器材節(jié)選圖片：

3.實(shí)驗(yàn)探究的過程易于教師演示、學(xué)生參與和操作

在“地球運(yùn)動(dòng)”的具體不同主題演示和學(xué)生操作過程中，學(xué)生都能有效地、較為容易地參與到具體的實(shí)驗(yàn)中來。甚至在課后，基本上都能實(shí)現(xiàn)學(xué)生自主的合作完成，增強(qiáng)了學(xué)生自我探究、驗(yàn)證、分析的能力。如“探討晝夜更替現(xiàn)象和晨昏線基礎(chǔ)知識(shí)”和利用學(xué)具演示“太陽直射點(diǎn)移動(dòng)過程中晝夜長(zhǎng)短和正午太陽高度變化”的各類演示型實(shí)驗(yàn)，以及“測(cè)量正午太陽高度和確定銅陵地區(qū)的經(jīng)緯度坐標(biāo)”的實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)，都有利于學(xué)生課后反復(fù)操作，直至熟練掌握原理。

4.實(shí)驗(yàn)探究過程探究問題的引領(lǐng)作用

具體的實(shí)驗(yàn)探究過程中，應(yīng)根據(jù)課程目標(biāo)和探究主題設(shè)置出有針對(duì)性的問題，并注意設(shè)問的層次性，使學(xué)生能在實(shí)驗(yàn)過程中有明確的觀察和操作目的，并在觀察和操作的基礎(chǔ)上逐層深入，最終達(dá)到實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目標(biāo)要求。

例如：在“探討晝夜更替現(xiàn)象和晨昏線基礎(chǔ)知識(shí)”的演示性實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，依據(jù)演示的進(jìn)程和現(xiàn)象，筆者設(shè)置了以下具有層次性的探究問題：

（1）你能總結(jié)出晝夜現(xiàn)象產(chǎn)生的原因嗎？

（2）你能發(fā)現(xiàn)晝夜交替現(xiàn)象產(chǎn)生的原因嗎？你能推測(cè)出地球儀上標(biāo)注的A點(diǎn)晝夜交替的周期嗎？

（3）你能畫出晝夜半球的分界線嗎？它們的形態(tài)如何？如何區(qū)分晨線與昏線呢？

（4）晨昏線（圈）平面與入射光線是何關(guān)系？你能總結(jié)出不同節(jié)氣（二分二至日），晨昏線與經(jīng)緯線的位置關(guān)系嗎？

二、實(shí)驗(yàn)探究設(shè)計(jì)的例舉

從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的5個(gè)主題中，提取一個(gè)實(shí)踐型實(shí)驗(yàn)加以例舉說明：

測(cè)量正午太陽高度和確定當(dāng)?shù)亟?jīng)緯度

（一）課堂內(nèi)理論認(rèn)知

目的：掌握太陽高度和正午太陽高度的測(cè)量方法

【教師問題】給你實(shí)驗(yàn)材料，你如何利用它們測(cè)量出某時(shí)刻學(xué)校所在地的太陽高度？

【學(xué)生分析】用“立桿測(cè)影”的方法，如右圖，再運(yùn)用數(shù)學(xué)方法：tgh=b/a，結(jié)合三角函數(shù)表求得h。

【教師問題】你如何求得一天中的正午太陽高度呢？

【學(xué)生分析】一天中最大的角度為正午太陽高度，所以，只要測(cè)量出一天中最短的影子長(zhǎng)度，結(jié)合三角函數(shù)的方法就能求得。

【教師問題】理論分析可行，實(shí)際操作中你怎樣做呢？花很長(zhǎng)時(shí)間在邊上一直觀察，等最短的影子到來嗎？有沒有較為節(jié)約時(shí)間，簡(jiǎn)便一些的方法？

【學(xué)生分析】略

【教師點(diǎn)撥】一天中，桿影長(zhǎng)度的變化有何規(guī)律？你能描繪出嗎？在桿影的變化中，你發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律？正午時(shí)刻的桿影位置你如何確定？

【學(xué)生發(fā)現(xiàn)】一天中，桿影的變化從日出開始逐漸變短，至正午最短，后逐漸變長(zhǎng)；桿影長(zhǎng)度變化呈現(xiàn)出以正午為中心上下午對(duì)稱變化的特點(diǎn)。因此，要確定正午時(shí)刻影長(zhǎng)的位置，只要確定上午某一時(shí)刻的影長(zhǎng)，并標(biāo)注；在下午出現(xiàn)相同影長(zhǎng)時(shí)再標(biāo)注；兩線的角平分線方向即為正午時(shí)刻的影子方向，投射到此線上的影長(zhǎng)就是正午時(shí)刻的桿影長(zhǎng)度。

【教師問題】等長(zhǎng)的影長(zhǎng)如何確定？

學(xué)生分析，教師點(diǎn)撥：利用粉筆，以畫同心圓的方式確定。

（二）課堂外實(shí)際測(cè)量

目的：將理論與實(shí)際相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力，將理論很好地運(yùn)用于實(shí)踐。

1.學(xué)生分組：組內(nèi)分工，安裝、標(biāo)點(diǎn)、畫線、記錄、計(jì)算等。

2.分兩天完成。

第一天：

①在平坦的操場(chǎng)光線充足的地面垂直豎立標(biāo)桿，并測(cè)量標(biāo)桿在地上部分的長(zhǎng)度；

②上午9時(shí)30分課間操時(shí)間，標(biāo)注桿影長(zhǎng)度的端點(diǎn)（A點(diǎn)），以標(biāo)桿所插點(diǎn)（圖中O點(diǎn)）為圓心，端點(diǎn)與圓心為半徑，在地面上畫一個(gè)半圓。

③當(dāng)日下午14時(shí)30分左右，再次觀測(cè)，當(dāng)標(biāo)桿的影端又落在圓周上時(shí)，再次標(biāo)記為B點(diǎn)，并記錄此時(shí)時(shí)間。

④將A、B兩點(diǎn)連成直線，取其中點(diǎn)C，將中點(diǎn)與圓心連成直線OC。

第二天（記錄日期）：

①于中午11時(shí)30分放學(xué)后開始觀測(cè)；

②當(dāng)日標(biāo)桿的影子與直線OC重合的時(shí)刻，記下此時(shí)刻北京時(shí)間和標(biāo)注端點(diǎn)的位置D點(diǎn)；

③測(cè)量此時(shí)標(biāo)竿影長(zhǎng)OD的長(zhǎng)度。

（三）數(shù)據(jù)計(jì)算

目的：將理論知識(shí)與實(shí)際探測(cè)數(shù)據(jù)相結(jié)合，計(jì)算獲得結(jié)論。

1.各組將測(cè)量正午影長(zhǎng)時(shí)記錄的時(shí)間，運(yùn)用理論計(jì)算的方法，求得學(xué)校所在地的經(jīng)度；將測(cè)量正午影長(zhǎng)時(shí)記錄的長(zhǎng)度，運(yùn)用三角函數(shù)計(jì)算方法和函數(shù)表，求得學(xué)校所在地的緯度。

2.結(jié)論：實(shí)際測(cè)量計(jì)算，每組都有誤差，最終求得經(jīng)度平均值約為：117°30′E，緯度平均值約為29.8°N～31.5°N之間。

教師問題：每組測(cè)量與計(jì)算存在誤差的原因？如何減小誤差，使測(cè)量值與實(shí)際值更加接近？

學(xué)生分析：略

【實(shí)驗(yàn)結(jié)論】通過實(shí)際的觀測(cè)和計(jì)算，掌握了正午太陽高度較為準(zhǔn)確的測(cè)量、計(jì)算方法；再通過實(shí)際的運(yùn)用，加深了學(xué)生對(duì)經(jīng)度與時(shí)間、緯度與正午太陽高度關(guān)系的認(rèn)識(shí)。

【實(shí)驗(yàn)引申】你能否繪制出一天之內(nèi)物體影子長(zhǎng)短和方位變化的曲線平面圖？進(jìn)而繪制出一天之內(nèi)太陽方位變化圖？

【實(shí)驗(yàn)不足與改進(jìn)】

1.測(cè)量時(shí)，各組所使用的時(shí)間有誤差，需要能較好地調(diào)整和統(tǒng)一。但實(shí)際測(cè)量發(fā)現(xiàn)，利用上下午對(duì)稱影長(zhǎng)時(shí)各自記錄的北京時(shí)間，通過理論計(jì)算的方法，則能較好地解決不同組在正午測(cè)量時(shí)所產(chǎn)生時(shí)間誤差的現(xiàn)象。

2.兩天的時(shí)間間隔中，測(cè)量器具的固定需要加強(qiáng)，否則容易出現(xiàn)較大的誤差。

3.除特殊節(jié)氣外，其它時(shí)間測(cè)量時(shí)，由于太陽直射點(diǎn)緯度的推算，以及查找三角函數(shù)表獲取正午太陽高度等具體過程中均有誤差產(chǎn)生，使得實(shí)際測(cè)量的緯度值與實(shí)際值有1～2度的誤差，這一點(diǎn)需要與學(xué)生共同探討、改進(jìn)，并經(jīng)多次測(cè)量求得平均值等方法獲得解決。

三、實(shí)驗(yàn)探究的感悟與反思

1.注重實(shí)驗(yàn)過程的提前預(yù)設(shè)與實(shí)際調(diào)整

在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，教師首先設(shè)計(jì)好細(xì)致的實(shí)驗(yàn)步驟，但是實(shí)驗(yàn)操作過程中由于學(xué)生的操作偏差、外部環(huán)境的影響、學(xué)生偶發(fā)的質(zhì)疑等等，都可能導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)過程與預(yù)設(shè)的方向和速度不盡相同。這就要求教師能夠根據(jù)實(shí)際情況對(duì)過程靈活地進(jìn)行引導(dǎo)和調(diào)整，要求教師事先操作實(shí)驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)理解透徹，根據(jù)課堂教學(xué)情景的即時(shí)變化，運(yùn)用教學(xué)機(jī)智，及時(shí)調(diào)控以確保實(shí)驗(yàn)的有效推進(jìn)。

2.注重實(shí)驗(yàn)過程的科學(xué)性、簡(jiǎn)單直觀與可操作性

實(shí)驗(yàn)要能科學(xué)反映地理學(xué)科知識(shí)，科學(xué)性是實(shí)驗(yàn)最基本的要求。實(shí)驗(yàn)本身及其反映的地理原理要正確無誤，模擬情景要盡量接近真實(shí)情況，實(shí)驗(yàn)步驟要嚴(yán)謹(jǐn)，啟發(fā)性設(shè)問要科學(xué)。同時(shí)，鑒于課堂時(shí)間限制，實(shí)驗(yàn)應(yīng)簡(jiǎn)單、直觀，過程不易復(fù)雜，能較快得到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

3.重視實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析的靈活性

與理化生實(shí)驗(yàn)不同，許多地理實(shí)驗(yàn)并不需要精確的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，只是地理現(xiàn)象和規(guī)律的模擬，這就要求教師對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析既要嚴(yán)謹(jǐn)、又要靈活，以引導(dǎo)學(xué)生從宏觀上分析地理原理和地理規(guī)律。同樣，并不是所有的地理實(shí)驗(yàn)都能順利“成功”，如驗(yàn)證地轉(zhuǎn)偏向力的實(shí)驗(yàn)，地球儀轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、重力作用的干擾、漏斗面積的大小、水流速度的快慢，都會(huì)影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。因此，教師面對(duì)現(xiàn)象不明顯，或者與現(xiàn)實(shí)結(jié)果有較大差異的實(shí)驗(yàn)（如銅陵地區(qū)緯度坐標(biāo)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際緯度間的1-2°的差距等），可以引導(dǎo)學(xué)生反思原因，設(shè)計(jì)改良措施，充分利用“失敗”這種教學(xué)資源，啟發(fā)學(xué)生從另一個(gè)角度理解地理知識(shí)，充分體現(xiàn)出了實(shí)驗(yàn)既有的目的性。

總之，地理實(shí)驗(yàn)作為地理教學(xué)一種行之有效的教學(xué)方法，結(jié)合本校的實(shí)際，筆者開展了有益的嘗試，希望通過不斷地探索和完善，讓它真實(shí)地走進(jìn)中學(xué)地理教學(xué)的課堂，體現(xiàn)地理教學(xué)另一面的教學(xué)魅力，發(fā)揮其應(yīng)用的教育教學(xué)價(jià)值。