第二节 地理实验活动

关键术语：科学实验；地理实验

众所周知，实践是检验真理的唯一标准。地理实验活动当然是推进地理科学教学的主要方法与手段。地理实验活动包括地理实验、地理调查，以及考察活动等，其中地理科学实验起着重要的作用。

自然科学是以实验为基础的科学，在地理科学教学中，实验同样具有十分重要的地位和作用。科学规律和理论都以实验为基础，并要经得起实验的反复检验；实验法是科学研究的基本方法，也是科学方法的核心。因此实验在科学的发展中有着巨大的意义和作用。

地理学科是跨自然学科和人文学科的综合学科，从自然科学发展的历史看，科学实验占有很重要的地位，地理实验是地理课堂教学中必不可少的组成部分，是培养学生科学精神、科学态度以及实验兴趣和能力的重要途径。

一、地理科学实验

科学实验是科学的基础，也是科学教学的基础。

科学实验，是人们为实现预定目的，在人为控制条件下，利用仪器、设备，使某一过程能反复再现，并同时进行观测研究的一种科学活动。它是人类获得知识、检验知识的一种实践形式。

科学实验利用仪器和设备，使某一现象反复再现，从而有目的地进行观测研究，使获得的感性材料更丰富、更精确，且能排除次要因素的干扰，同时也是检验科学假说，形成科学理论的实践基础，二者互相联系、互为补充，科学实验能更好地揭示出研究对象的本质。

科学实验是检验科学理论的唯一标准，也是确立科学理论体系结构的基石。在科学规律发现和科学理论产生、建立和发展的过程中，基本的科学规律都是在科学实验的基础上归纳、推理出来的；猜想、假设（或假说、理论、预言等），必须要经过科学实验的检验，才能形成真理，这样用来解释新事物、解决新问题才不会出错；在一定条件下，依据基本定律，运用数学、逻辑推导出的定理、原理等结论，也需要经科学实验的检验才能确立。

地理实验是指在人为控制条件下，运用一定的器材和设备，人为地把地理事物和现象及其变化过程表现出来，以获得和验证地理知识的科学活动。

从科学实验的定义来看地理实验所涉及的实验内容比较狭窄，不能包含对所有的地理事物的研究。观察、观测、制作、绘制、调查等地理活动方式，也是认识、探索地理事物、现象和过程等的地理研究活动。因此，地理实验活动包括地理实验、地理观察、地理制作、地理观测、地理调查、地理考察等，是一种由明确的目标、内容、方法等要素组成的研究活动。

地理实验以模拟实验为主。在教学过程中，为创设地理情境，模拟自然地理要素的变化过程，用以引导学生观察地理要素的变化过程及地理事物的运动规律，帮助学生理解抽象的地理原理和规律。

初中地理实验与物理、化学、生物不甚相同，地理实验更多的是配合教学内容，一边观察一边讲解，即以教师演示居多，少有专门实验课，也没有要求学生对于地理实验技能做专门的要求，比物理、化学、生物要求低得多。

地理实验以模拟自然现象和变化过程为主。对于天文、水文、气象、地形和地质等自然地理现象较为抽象的内容，如天体运动、恒星的形成过程、大气运动、地震火山、地壳变动等现象的变化和过程，学生日常条件下不便和不能观察到，只有通过模拟实验创设情境，为学生提供感性认识和理解。

二、地理实验活动的分类

根据手段和方法，地理实验活动可分为地理实验、计算机虚拟实验和模拟实验。地理实验就是利用仪器设备在人为控制条件下开展活动。一些不易开展实验或者模拟实验的地理现象，比如太阳的耀斑、日珥、黑子等的观察，就往往借助于计算机虚拟实验进行观察。

根据实验手段（仪器、设备工具等）是否直接作用于被研究对象，实验可分为直接实验、间接实验和模型实验等。直接实验就是实验手段直接作用于被研究对象的实验。

按照实验的目的不同，可以把科学实验分为定性实验、定量实验和结构分析实验。定性实验是用以判定某种因素、性质是否存在的实验。定量实验是用以测定某种数值或数量间关系的实验。结构分析实验是用以了解被研究对象内部各种成分之间空间结构的实验。

按地理要素类型不同分类，分为地球运动模拟实验、大气实验、水实验、地壳运动模拟实验。

根据地理实验的内容，分为地图系列实验、地球系列实验、地质地貌系列实验、气象气候系列实验、水文系列实验、人文地理实验。

根据地理实验教学活动方式，分为三种类型：绘制地图、制作地理模型类地理实验；演示类地理实验；观察、调查类地理实验。由于模型制作、地理实验教学、观察与调查是较为常用的方法，现对这三者做一下简要分析。

1．模型制作

在初中，模型制作也是比较主要的一种教学方式。主要分两个类别：

（1）绘制地图类，如绘制等高线地图、地震火山分布图、校园平面图。

（2）制作地理科学模型类实验，如制作等高线地形模型等、地球仪、日月地三球仪、天球仪等。

2．地理实验教学

地理实验教学中大部分实验是模拟实验。主要是因为地理事物分布空间广、演变时间久远，所以地理以模拟实验为主。模拟实验又分为：

（1）实物模拟实验，比如模拟星座、太阳系、地球自转与公转、月球自转与公转、比热（海陆热力差异）实验，季风、降水、雨露形成等。

（2）计算机模拟实验，如泥石流、台风、暴雨、地震、火山、地壳运动、地球运动、大陆漂移等都可以用多媒体形象直观地模拟演示。

3．观察与调查

以学生生活的周边地理环境为实验对象，根据探究的目的，对地理环境要素及其作用结果进行观察或调查，根据观察或调查结果进行分析与归纳，验证所学的理论的过程。

（1）观察

如对当地岩层的观察分析，观测当地一天的气温，观察月相、观察日食、观察月食、观察星空、观察天气、观察当地水污染情况等。

（2）调查

调查本地区近10年的7月和1月平均气温变化情况，调查湿度对人体的影响，调查当地近5年的降水特点，调查一年中因天气气候的原因引起的流感情况，调查家乡地形地貌、水文等。

三、地理实验活动的一般特点

地理学科的发展与人类社会有紧密联系。社会的发展和进步离不开地理科学这门学科的发展与进步。地理科学实验作为科学学科的重要组成部分，是研究地理事物、地理现象，总结地理科学的重要手段。只有通过不断模拟和探索实验才能够使问题得到解决。在初中科学教学中，科学实验教学是整个教学中的重要组成部分，同时是整个教学的重点和难点。

1．生活性

通过地理科学实验与学生生活实际和社会实际的密切联系，一方面使学生感到地理就在自己身边．从而提高学生学习地理的兴趣，另一方面使学生在掌握地理知识的基础上，能够清楚所学的知识能做什么和怎么做。

初中地理科学实验的教学内容与学生的实际生活联系密切，《7—9年级科学课程标准》（以下简称《课标》）指出，初中科学实验内容应当与学生的实际生活紧密联系起来，尤其是初中地理天文部分，使学生突破抽象的书本知识，从实践动手中学习地理知识，激发学习兴趣，成为天文爱好者。例如，月相、日食、月食等现象都为日常生活所见，学生对此会很感兴趣。

2．探究性

地理科学实验教学要凸显探究性的特点。需要引导学生对整个实验的过程和其中出现的实验现象进行思考和分析。不只是简单地操作与模仿，而是激发学生的学习兴趣和探究精神，使学生的全面发展成为可能。例如，对于宇宙爆炸说，教材采取气球实验，气球越来越大，气球上的点与点之间的距离也会越来越大，从这里需要引导学生进一步思考，各点之间越来越大说明什么问题？与哈勃观察到的恒星红移有什么关系？这与哈勃观察到的现象一致吗？这样一步步引导学生思考，探究科学本质。

3．应用性

地理是一门实践性和应用性很强的学科，与人类社会的生产和生活有紧密联系。地理科学实验不仅仅是简单地验证书本知识，而是突出其应用，比如雨量筒的制作，学生利用自己的雨量筒测量当地某月某日的降水量，与气象台数据进行对比，可以大大地激发学生对地理科学的兴趣。《课标》提出：“要注重强化科学实验的应用性，将科学实验与学生的日常生产、生活实际紧密联系起来，让学生从身边熟悉的事物入手，产生对科学实验的浓厚兴趣，并积极参加科学实验，从中获益提高。”

四、地理实验活动的基本规范

在开展实验活动前都要仔细阅读每项要求，包括与主题相关的安全提示。这些提示不包括那些在做其他任何科学实验时都必须注意的基本规则。

科学实验活动中往往存在一定的危险，例如，模拟火山爆发的实验，可燃材料可能会喷出、破碎，甚至引发火灾。在危险的实验过程中，随时会有意外发生，甚至来不及自我保护。所以，不同的实验活动都有严格的安全提示，在做实验活动时要严格遵守安全提示，并时刻警惕发生意外事件。

（一）安全准则

采取正确且安全的实验活动步骤，实验活动过程中警惕安全事故的发生。

根据实验活动的安全规定进行操作。

不要一个人在实验室里进行实验活动，若不是在实验室里，要至少3个同学一组做实验，要严格遵守有关单位对监督人员的条件以及数量的要求。

根据实验活动的需要，请求专业监护员看护并进行实验活动，并准备好急救包。

（二）实验活动准备

准备实验活动之前，需要认真阅读整个实验活动说明，了解实验的基本原理、器材、步骤、实验可能产生的结果、实验活动中的危险和可预料的危险。比如在实验之前清理桌面，保持干净，准备好相关的实验器材与药物，实验服装、手套以及安全急救包。

（三）自我保护

有步骤地遵守实验规程；若在实验室，要保持实验室干净、整洁、干燥；确保实验室通风良好，检查并关闭燃气、电源开关、消防栓；知晓消防通道、安全出口、灭火毯和灭火器的位置；准备好洗眼水和急救包；及时清除药物、污水等实验产生的物质，注意细心处理破损的玻璃器皿，若有难度请求教师帮助。注意穿戴整齐不要散开实验服，戴好护目镜、实验用围裙、手套、鞋套等，并把长发束到脑后；不要在实验室追逐、嬉戏打闹、吃东西、喝饮料或吸烟；除非明确无毒无害，否则严禁食用任何实验用的材料。

（四）器材和药品的使用

正确选择器材或者化学药品，注意保护好仪器上的标签与说明书；避免化学品接触皮肤和眼睛，不要用手直接触摸化学溶液，使用溶液前后要用洗涤剂清洗双手，彻底清除污染物。不要把仪器竖立在桌子边缘；小心使用刀子或其他尖锐的仪器；使用前后都要及时清洗玻璃器皿，检查玻璃器皿的擦痕、裂痕和尖锐边缘；注意规范使用显微镜；注意安全用电、安全使用酒精灯、安全使用水银温度计。

（五）实验整理

彻底清理你的工作场所和任何使用过的玻璃器皿，并清洁双手。不要把化学品或污染了的试剂放入错误的容器。不要在水槽里处理材料，除非要求这样做。清理所有的残留物，把它们放到正确的容器里进行处理。按照各地法律规定，处理相应的化学品。