周旸

摘要：本文概括梳理了我國中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究取得的主要成果，并指出地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)存在的基本問題，提出強(qiáng)化地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意識、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)等建議。

關(guān)鍵詞：實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì);研究綜述;中學(xué)地理

地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)是指在一定的地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)理念指導(dǎo)下，遵循一定設(shè)計(jì)原則，為達(dá)到一定的教學(xué)目標(biāo)，對地理原理、規(guī)律通過實(shí)物演示、模擬、繪制以及計(jì)算機(jī)模擬等手段而設(shè)計(jì)和實(shí)施的具體操作方案。本文的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)包含幾層意思：同一器材或模型經(jīng)過簡單改進(jìn)可設(shè)計(jì)多項(xiàng)實(shí)驗(yàn);利用地理實(shí)驗(yàn)套裝操作實(shí)驗(yàn)（目前較為成熟的是專業(yè)地理實(shí)驗(yàn)儀器）;利用數(shù)字星球系統(tǒng)做實(shí)驗(yàn);地理實(shí)驗(yàn)數(shù)字化等。

本研究所收集的文獻(xiàn)分為四類：第一類是學(xué)術(shù)論文，主要來源于2010—2015年的碩博論文共計(jì)31篇;第二類是來自2010—2015年5月的 《 地理教學(xué) 》、《 地理教育 》、《中學(xué)地理教學(xué)參考 》三大地理教育期刊刊登的 36篇有關(guān)地理實(shí)驗(yàn)（內(nèi)含地理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目）、地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的文章;第三類是《中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究》、《國外中學(xué)實(shí)驗(yàn)—地理》等10本涉及地理實(shí)驗(yàn)的學(xué)術(shù)著作。

一、地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究主要成果

1.地理課程改革重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)

1904年我國第一次將地理列入中小學(xué)課程，1956年在《中學(xué)地理教學(xué)大綱（草案）》中首次提出地理實(shí)驗(yàn)，而在其后相當(dāng)長一段時間內(nèi)的教學(xué)大綱幾乎沒有提出有關(guān)地理實(shí)驗(yàn)的要求。直到2003年新課程標(biāo)準(zhǔn)的頒布，才對地理實(shí)驗(yàn)提出明確的要求。如“利用身邊可以找到的材料（如透明塑料袋、塑料薄膜、玻璃瓶等）和溫度計(jì)，做一次模擬大氣溫室效應(yīng)的小實(shí)驗(yàn)”;“用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)氣壓帶、風(fēng)帶的移動，水循環(huán)或洋流運(yùn)動的動畫”等。由此看來，國家十分重視地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動。

最新修訂的地理必修教材中也設(shè)計(jì)了相關(guān)地理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。如湖南教育出版社2012年出版的普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《地理Ⅰ》，第17頁活動，要求學(xué)生“動手演示晝夜更替”現(xiàn)象;第31頁活動，實(shí)驗(yàn)一：用觀察顏色和對磁鐵的反應(yīng)方法，區(qū)分磁鐵礦與赤鐵礦;實(shí)驗(yàn)二：有滑石、石膏、方解石、螢石和石英等幾種常見礦物，你如何將它們快速地區(qū)別開來。人民教育出版社2013年出版的普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《地理 1》，第15頁活動，要求學(xué)生自選學(xué)具演示地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動;第32頁活動，要求學(xué)生采用小組合作的方式做一個熱力環(huán)流的實(shí)驗(yàn)。山東教育出版社2004年出版的普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書《地理 1》，第23頁活動，要求學(xué)生利用手表辨別方向。由此可見，高中地理新教材中設(shè)計(jì)了不同程度的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。

近幾年來部分省市在高考命題中也不同程度地滲透了有關(guān)地理實(shí)驗(yàn)的內(nèi)容。如2005年廣東高考題要求學(xué)生設(shè)計(jì)一個簡便易行的小實(shí)驗(yàn)，以證明地轉(zhuǎn)偏向力的存在，并寫出實(shí)驗(yàn)用材、實(shí)驗(yàn)步驟和所得結(jié)論。2009年上海高考題第14題：在兩個相同的長方形塑料盒的一端用潮濕的土壤分別搭起一座相同坡度的“小山”，從盒子的另一端導(dǎo)入等量的水，形成“湖泊”，不同的是在其中的一個盒子內(nèi)，將一塊微濕的海綿壓入小山底端的土壤里。分別用兩個噴水壺，往“小山”上灑等量的水，模擬降水，并觀察、比較判斷兩個盒子內(nèi)水面發(fā)生什么樣的變化。

1996年，由首都師范大學(xué)林培英和曾紅鷹共同編譯了《國外中學(xué)實(shí)驗(yàn)：地理》，該書是在1973年版的《聯(lián)合國教科文組織新編理科教學(xué)參考書》的基礎(chǔ)上經(jīng)編譯、修訂和補(bǔ)充而成，該書介紹了大量地理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。2010年，內(nèi)蒙古師范大學(xué)徐寶芳和張衛(wèi)青共同編著的《中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究》，是我國自新課程改革以來有關(guān)中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)研究的重要著作之一，書中共收錄初高中實(shí)驗(yàn)107項(xiàng)。

2.地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則探析

目前對地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則問題的探討具有代表性的觀點(diǎn)有以下幾種。

三原則：雷鳴在“實(shí)驗(yàn)法在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用 ”一文中提出地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本要求：①實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有典型性、②實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有簡易性、③實(shí)驗(yàn)應(yīng)具有啟發(fā)性。 顧娟在 “地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)設(shè)計(jì)初探”一文中提出地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則有：可操作性、典型性和開放性。

四原則：王海軍的“將實(shí)驗(yàn)課融入地理教學(xué)中”文中認(rèn)為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的原則有：①學(xué)科性原則;②簡潔性原則;③趣味性原則;④實(shí)用性原則。朱雪梅、吳敏的“從新課程標(biāo)準(zhǔn)談地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)”文中認(rèn)為地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則有：科學(xué)性原則;可操作性原則;啟發(fā)性原則;針對性原則。 夏志芳的“地理實(shí)驗(yàn)與學(xué)生智力發(fā)展”文中認(rèn)為地理實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與指導(dǎo)有以下原則：①科學(xué)性;②知識鞏固性;③智力培養(yǎng);④可接受性原則。

五原則：董錦春在“地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)原則芻議”中認(rèn)為地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的原則需符合：①必要性原則;②針對性原則;③科學(xué)性原則;④可行性原則;⑤完整性原則。

六原則：徐寶芳、張衛(wèi)青《中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)類型與內(nèi)容設(shè)計(jì)》 書中地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的基本理念有：①科學(xué)性;②目的性;③表現(xiàn)性;④多樣性;⑤探究性;⑥可行性 。潘紅星在“高中地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的幾個問題”中提出地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)六大原則：趣味性;就近性;科學(xué)性;安全性;主體性;體驗(yàn)性。

由此看出，不同學(xué)者已關(guān)注到地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)原則，但因大家對地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循的原則主張有所不同，因此對原則提出依據(jù)、 理論分析、 貫徹要求等均有待進(jìn)一步深入探討。

3.對具體地理實(shí)驗(yàn)操作提出反思

隨著地理課程改革不斷推進(jìn)，地理實(shí)驗(yàn)越來越受到一線地理教師的重視，但由于地理規(guī)律、原理的發(fā)生、發(fā)展具有一定的時空特性，地理教師在操作地理實(shí)驗(yàn)時不一定能達(dá)到預(yù)期生成的效果。對此，不同教師根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)操作情況提出反思性意見，使得地理實(shí)驗(yàn)在“失敗”中反思原因，在探尋原因中學(xué)會科學(xué)探究方法，逐步培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)和求實(shí)精神。如陳利清在“‘失敗的地理實(shí)驗(yàn)也是教學(xué)成功之母”一文中提到：為驗(yàn)證熱力環(huán)流形成過程，作者和學(xué)生共同在實(shí)驗(yàn)室一個密閉容器的底部一側(cè)加入冰塊，一側(cè)用100瓦的燈泡加熱，一段時間后在冰塊上方插入香煙，觀察煙的運(yùn)動方向。很可惜，沒有出現(xiàn)預(yù)設(shè)中十分清晰的環(huán)流現(xiàn)象。經(jīng)過師生不斷深入探討，反思失敗原因，最終有學(xué)生提出容器太小這種可能。教師更換一個較大的容器，再實(shí)驗(yàn)，結(jié)果獲得成功。教師應(yīng)充分利用現(xiàn)有資源，耐心引導(dǎo)學(xué)生求證，讓學(xué)生體會到發(fā)現(xiàn)、探究的樂趣。學(xué)生在討論和實(shí)踐中得到解決問題的快樂，培養(yǎng)在實(shí)驗(yàn)意外中探究失敗的原因，改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的能力。

4.地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效方法總結(jié)梳理

隨著高中地理新課程改革的實(shí)施和深入推進(jìn)，地理教師依據(jù)高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)，利用地理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行地理教學(xué)越加受到關(guān)注。但是，地理實(shí)驗(yàn)耗時長、效率低等現(xiàn)象，一直困擾著地理教師，不少教師有“為實(shí)驗(yàn)而做實(shí)驗(yàn)”的心態(tài)?；诖?，不同學(xué)者結(jié)合教學(xué)實(shí)際提出提高地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性方法。雷鳴在“新課程下提高地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)有效性的探討”一文中總結(jié)了五條基本策略：精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，彰顯實(shí)驗(yàn)教學(xué)價值;精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效益;重視實(shí)驗(yàn)動態(tài)生成，實(shí)現(xiàn)精彩與創(chuàng)新共舞;強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)結(jié)論遷移，提升學(xué)生解決地理問題能力;完善實(shí)驗(yàn)過程評價，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)教學(xué)增值。孫尚樓在“淺談地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性”中提出三項(xiàng)做法：實(shí)時、適量、適度;省時、省錢、省事;聯(lián)系生活、聯(lián)系實(shí)際、聯(lián)系相關(guān)學(xué)科。

二、 地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究存在問題

1.一線教師對地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)重視不夠

根據(jù)收集的文獻(xiàn)資料發(fā)現(xiàn)，國家地理課程標(biāo)準(zhǔn)、地理教材、地理高考試題中已設(shè)計(jì)了一些地理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，但是部分中學(xué)地理教師對地理實(shí)驗(yàn)并不十分了解，地理實(shí)驗(yàn)理論薄弱，地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)觀念不強(qiáng)，為達(dá)到預(yù)設(shè)而講實(shí)驗(yàn)，地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力有待提高。 因此，轉(zhuǎn)變地理教學(xué)觀念，樹立地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)思想，積極設(shè)計(jì)地理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，努力開展地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，是目前地理教育工作者亟待解決的問題。許多文章中的案例設(shè)計(jì)思路幾乎相似，而設(shè)計(jì)理念獨(dú)特、設(shè)計(jì)方案新穎的地理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目很少。

2.單一地理實(shí)驗(yàn)和定性地理實(shí)驗(yàn)偏多

在查閱的文獻(xiàn)資料中，多是關(guān)于單一的地理實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)，而實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目之間或在同一器材、儀器下經(jīng)過簡單地加工和處理后可以再做出相關(guān)實(shí)驗(yàn)的項(xiàng)目，能夠兼顧實(shí)驗(yàn)器材共享的組合實(shí)驗(yàn)研究卻很少。地理實(shí)驗(yàn)材料多是生活中的日常用品，由于在過于簡易的實(shí)驗(yàn)中，實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)環(huán)境與真實(shí)情況可能存在較大差異，因此某些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不能真正、清晰地反映地理事物和現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展過程及變化規(guī)律，甚至由于器材之間的不合理分配與組合造成實(shí)驗(yàn)失敗，未能達(dá)到理想實(shí)驗(yàn)效果等。

3.數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究不足

在收集到的31篇博碩論文和36篇文章中，只有兩篇涉及到數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。一篇是“基于WEB的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)繪圖工具的設(shè)計(jì)與使用”，另一篇是博士論文“中學(xué)數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究”，而運(yùn)用其它簡單易行的動畫編輯軟件設(shè)計(jì)和制作數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)幾乎未有相關(guān)研究。

三、地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)研究建議

1.強(qiáng)化地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意識

新課程中有大量地理活動學(xué)習(xí)，其中許多實(shí)踐活動屬于地理實(shí)驗(yàn)。地理實(shí)驗(yàn)是地理課程改革的重要內(nèi)容，也是全面提高學(xué)生地理學(xué)科素養(yǎng)的途徑之一。使用身邊隨手可得的物品進(jìn)行各種地理實(shí)驗(yàn)，可拉近地理學(xué)與生活的距離，讓學(xué)生深切地感受到地理科學(xué)的真實(shí)性，感受到地理科學(xué)與社會、地理科學(xué)與日常生活的關(guān)系。因此，地理教師應(yīng)樹立地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)新理念，提高地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)意識，積極開發(fā)適合教學(xué)的地理實(shí)驗(yàn)方案。

2.優(yōu)化地理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

由于我國中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)起步時間較晚，較為成熟的地理實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和儀器較少。因此，既需要科學(xué)、創(chuàng)新地設(shè)計(jì)出新的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，又要在現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目基礎(chǔ)上不斷優(yōu)化，設(shè)計(jì)出有利于培養(yǎng)學(xué)生綜合思維能力和創(chuàng)新實(shí)踐能力及實(shí)驗(yàn)可靈活展開的地理組合實(shí)驗(yàn)。當(dāng)前地理實(shí)驗(yàn)尚處在定性研究與應(yīng)用階段，為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更具有表現(xiàn)性和準(zhǔn)確性，要在實(shí)驗(yàn)過程中適當(dāng)?shù)貙?shí)驗(yàn)器材和實(shí)驗(yàn)用品做定量規(guī)定，并采取定性與定量相結(jié)合原則，使實(shí)驗(yàn)操作方案不因操作者和環(huán)境的差異而導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗。

3.注重?cái)?shù)字化地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與研究

教師應(yīng)利用相關(guān)動畫編輯軟件，通過技術(shù)手段，將枯燥、抽象、復(fù)雜的地理現(xiàn)象、地理變化規(guī)律展現(xiàn)在學(xué)生面前。數(shù)字化地理實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)的內(nèi)容真實(shí)、生動、極具表現(xiàn)力，能突破紙質(zhì)媒介限制，通過多維的感官刺激，全方位激起學(xué)生地理學(xué)習(xí)興趣和注意力。

綜上所述，通過對近五年內(nèi)三大類文獻(xiàn)的分析研究，反映出地理實(shí)驗(yàn)已在我國得到了蓬勃發(fā)展，而且對地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)產(chǎn)生了一定效果。在今后的研究中，地理實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)會更加完善，真正實(shí)現(xiàn)地理教學(xué)的優(yōu)化。▲

參考文獻(xiàn)：

[1] 雷鳴.精選實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，彰顯實(shí)驗(yàn)教學(xué)價值[J].中學(xué)地理教學(xué)參考，2010，3：8-9.

[2] 路群明.利用生活中的地理資源學(xué)好地理[J].地理教學(xué)，2010，11：36-37.

[3] 朱忠良.淺談基于校園周邊環(huán)境開展高中地理實(shí)踐教學(xué)[J].地理教育，2013，9：49-50.等31篇文章資料.