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根据实验器材和场所不同,可以将地理实验分为两大类,一类是在专门的地理实验室中,利用专业的实验器材,根据规定的操作程序进行的实验,称为常规实验;另一类是利用学生身边原本不是用作地理实验的材料,在实验室以外开展的地理实验,称为“非常规”实验。目前,多数中学没有专业的地理实验室,也鲜有专业的地理实验器材,地理教师多就地取材,借用或改造日常生活用品,自创性地开展实验,这些实验多属于“非常规”实验。
一、 “非常规”地理实验的“超常规”价值
1.有利于沟通地理教学与学生的生活世界
地理学存在于学生生活的各个角落,学生每天都与具有特定地理属性的事物和现象广泛接触,“非常规”实验正是运用学生身边的生活用品,在学生熟悉的场景中开展的教学活动,可以引领学生走出教室、走进自然、走向生活,能更好地在地理教学与学生的生活世界之间架设起沟通、联系的桥梁,引领学生在日常生活中学习对生活有用的地理。相反,常规实验因为受到实验器材和场所的限制,常常使地理教学与学生的生活实际相脱离。
2.有利于激发学生的主动性和创造性学习
“非常规”实验的实践性强,实验内容、器材和场地更贴近学生的日常生活,教学环境更为宽松,容易激发学生参与实验的积极性;“非常规”实验具有自创性,有些实验是由师生共同创编而成的,需要学生提出设想、参与策划、寻找和自制器材,可以培养学生的创新能力和自主学习能力;“非常规”实验具有开放性,实验程序虽然有所预设,但并无太多刻板的要求,允许学生按照自己的设想作出临时调整,有助于学生形成自己独特的体验和创造性的观点。可见,“非常规”实验可以更好地为学生的主动性和创造性学习搭建平台,而这种自由、灵活的探索过程,在受仪器、时间和规则限制多多的常规实验中,是难以见到的。
3.有利于为所有学生创造公平的受教育机会
开展常规实验需要标准的仪器和规范的实验室,而不同学校的办学条件差异很大,仅依靠常规实验容易导致教育不公平现象。相反,“非常规”实验是利用生活环境资源开展的,不同地区都有自己独特的地理实验资源,容易找到成本低廉、效果明显的实验器材及替代品。可见,“非常规”实验基本不受学校所处地域和学校等级的制约,教师只要具有实验教学的意识,具备设计和组织地理实验的能力,就可以自己动手,因地制宜地开展地理实验教学,使所有学生都能享受到优质的教育。
二、 “非常规”地理实验的“校本化”建设
“非常规”地理实验不仅具有自己独特的优势,而且,从地理学科的特点看,有些地理现象的时、空跨度大,许多实验只有借助生活场景和器具才能完成,在实验室根本无法操作。因此,“非常规”实验绝不是在地理实验教学的初期,为克服实验器材短缺的权宜之计,即使在常规实验条件不断改善的将来,“非常规”实验仍然是中学地理实验的主体。因此,地理教师要主动参与实验项目的遴选和开发,地理教研组要积极进行“非常规”实验的校本化建设(操作流程如图1所示),使“非常规”实验成为中学地理教学的常态而不是点缀。
1.精挑奇想,不断丰富“非常规”实验的项目
目前,大家共认的、经典的中学地理实验项目较少,如人教版高中《地理》(必修)中只有“热力环流”、“洪积扇的形成”两个实验,高考试卷和各类资料中虽时有出现,但新面孔较少,难以满足高中地理教学的需要。因此,一线教师既要善于从现有的实验中精选出有价值的项目,又要通过广泛联想、大胆假设、小心求证,奇思妙想出一些全新的实验项目。初步拟定实验的项目要特别注重以下原则。
(1)实效性。地理实验最终是为了达成教学目标、促进学生的发展,实验本身要具有较高的教学价值,不能为了实验而实验,生搬硬套地臆造和运用实验。因此,拟采用的实验项目应该突出教学重点和难点,不能在所有知识点上平均用力;应该先有教学需要、后有实验项目,不能先有实验项目、再挂靠地理原理;应该具有一定的思维深度和探究价值,不要过于直白地、浅显地表露地理原理;应该符合学生当下的认知状况,不必设置学生已知的、过于低幼化的实验项目。
例如:在教学“外力作用”高中《地理》(人教版)时,有的老师设置了“流水沉积物分选”的模拟实验(略),对于高中学生而言,该实验中“大颗粒在下、小颗粒在上”的现象,是学生熟知的经验;而且,该知识点也不是“外力作用”的教学重点和难点,后面“洪积扇的形成”实验中还会有所涉及;因此,该实验的教学效果甚微,没有设置的必要。
(2)地域性。“非常规”实验的器材需要师生自行准备,初拟的实验项目一定要是当地有条件完成的。在此基础上,教师要关注以下两类实验:一是当地具有优势资源的实验(以真实实验为主),以充分利用当地的特有条件,打造具有地方特色的实验项目;二是当地学生缺少直接经验的实验(以模拟实验为主),以弥补学生感性认识的缺陷,引导学生探索未知的领域。
(3)多样性。一是提高实验项目的覆盖面,教师不应在自己熟悉的、或者易于设计实验的章节,过多地设置实验项目,其他知识板块却很少安排实验;二是增加实验方式的多样性,教师不应只用自己擅长的单一方式设置实验,初拟的实验项目要兼顾课内实验与课外实验、模拟实验与真实实验、教师演示实验与学生操作实验、验证性实验与探性究实验、实物模拟实验与计算机模拟实验。
例如:“地球上的大气”中有很多内容可以设计成实验,有的老师便密集地安排实验项目,如温室效应、热力环流、风向偏转、季风的形成、海陆风的形成、锋面模拟、大气降水等等,其中有的实验原理重复,有的实验偏离了重点,有的实验过于简单,过密地设置实验既无必要,又挤占了其他内容的教学时间,使后面的章节难有充裕的时间组织实验教学。
2.精雕细刻,着力打磨“非常规”实验的细节
初步拟定的实验项目,可能是教师个人或小组成员粗线条的构想,或者是某一个现成的实验,还需要教师通过反复多次的“预实验”,结合教学目标和学生特点,不断质疑、仔细推敲、精心打磨实验的各个环节,进而舍弃掉不理想的实验项目,打造出一些高质量的实验方案。雕琢实验细节要特别注重以下原则。
(1)科学性。地理实验要能客观、清晰地再现自然地理现象,科学、合理地揭示普遍性地理规律,教师要立足实验所要揭示的地理原理,对所有实验器材、每个操作步骤、各种实验条件,以及实验场地进行反复论证和完善。如推敲实验现象与地理原理之间的契合度是否较高,实验器具能否最准确、直观地反映地理现象,需要等待多长时间实验现象才最明显,增加多少“弯道”和设问才能使实验更具启发性等等,进而打造出最佳的实验方案,使学生经过适当难度的探究后能顺理成章地推出地理规律。相反,科学性差的实验或者牵强附会,或者张冠李戴,或者南辕北辙,常常干扰学生正确概念的形成。
(2)可操作性。有些地理现象的时空跨度大,其真实的状况很难被还原或模拟出来;有些地理过程过于复杂,学生很难控制其发生和发展的条件。教师如果仅仅从地理知识的角度去假设、想象、编制实验,其中的许多实验可能无法开展。因此,教师对每一个实验都要反复试验,筛选出难度适中、学生通过努力能够完成的实验项目,打造出易于操作、现象明显的实验方案。
(3)生成性。实验教学需要的课前准备更多、更具体,表面上看好像更强调预设;事实上,在实验教学中,学生的参与更多、实验条件的变数更大,教师预设的实验方案要尽量灵活可变,为实验过程中的动态生成预留空间、提供可能。其一,教师可以根据自己“预实验”和以往的教学经验,尽量预测实验中的多种可能性,设计的方案留有弹性,为部分学生的“自由”操作提供机会;其二,预留一些学生可以当场完成的实验环节,让各实验小组自行寻找实验器材、完善实验步骤;其三,对有些课外实践性实验,教师可以只提出实验目标,鼓励学生自己动脑设计、自己动手实践,并自行检验实验的可行性和科学性。
3.取长补短,共同打造“非常规”实验的校本体系
就每所学校而言,仅有教师个体或小组的探索是远远不够的,地理教研组要定期组织全体成员进行专题研讨,既对教师个人的实验项目进行取舍、整合和改进,又对讨论过程生成的新项目进行论证和设计,进而通过取长补短,发挥集体智慧,逐步建成最适合校情、相对成熟的“非常规”校本实验体系,在这个体系中,有相对稳定而又不断更新的实验项目,每一个实验项目都有较为精致的仪器储备和合理的操作规程。这样,可以实现本校教师间的资源共享,保障地理实验教学的有序、有效开展。
(责任编辑关燕云)
一、 “非常规”地理实验的“超常规”价值
1.有利于沟通地理教学与学生的生活世界
地理学存在于学生生活的各个角落,学生每天都与具有特定地理属性的事物和现象广泛接触,“非常规”实验正是运用学生身边的生活用品,在学生熟悉的场景中开展的教学活动,可以引领学生走出教室、走进自然、走向生活,能更好地在地理教学与学生的生活世界之间架设起沟通、联系的桥梁,引领学生在日常生活中学习对生活有用的地理。相反,常规实验因为受到实验器材和场所的限制,常常使地理教学与学生的生活实际相脱离。
2.有利于激发学生的主动性和创造性学习
“非常规”实验的实践性强,实验内容、器材和场地更贴近学生的日常生活,教学环境更为宽松,容易激发学生参与实验的积极性;“非常规”实验具有自创性,有些实验是由师生共同创编而成的,需要学生提出设想、参与策划、寻找和自制器材,可以培养学生的创新能力和自主学习能力;“非常规”实验具有开放性,实验程序虽然有所预设,但并无太多刻板的要求,允许学生按照自己的设想作出临时调整,有助于学生形成自己独特的体验和创造性的观点。可见,“非常规”实验可以更好地为学生的主动性和创造性学习搭建平台,而这种自由、灵活的探索过程,在受仪器、时间和规则限制多多的常规实验中,是难以见到的。
3.有利于为所有学生创造公平的受教育机会
开展常规实验需要标准的仪器和规范的实验室,而不同学校的办学条件差异很大,仅依靠常规实验容易导致教育不公平现象。相反,“非常规”实验是利用生活环境资源开展的,不同地区都有自己独特的地理实验资源,容易找到成本低廉、效果明显的实验器材及替代品。可见,“非常规”实验基本不受学校所处地域和学校等级的制约,教师只要具有实验教学的意识,具备设计和组织地理实验的能力,就可以自己动手,因地制宜地开展地理实验教学,使所有学生都能享受到优质的教育。
二、 “非常规”地理实验的“校本化”建设
“非常规”地理实验不仅具有自己独特的优势,而且,从地理学科的特点看,有些地理现象的时、空跨度大,许多实验只有借助生活场景和器具才能完成,在实验室根本无法操作。因此,“非常规”实验绝不是在地理实验教学的初期,为克服实验器材短缺的权宜之计,即使在常规实验条件不断改善的将来,“非常规”实验仍然是中学地理实验的主体。因此,地理教师要主动参与实验项目的遴选和开发,地理教研组要积极进行“非常规”实验的校本化建设(操作流程如图1所示),使“非常规”实验成为中学地理教学的常态而不是点缀。
1.精挑奇想,不断丰富“非常规”实验的项目
目前,大家共认的、经典的中学地理实验项目较少,如人教版高中《地理》(必修)中只有“热力环流”、“洪积扇的形成”两个实验,高考试卷和各类资料中虽时有出现,但新面孔较少,难以满足高中地理教学的需要。因此,一线教师既要善于从现有的实验中精选出有价值的项目,又要通过广泛联想、大胆假设、小心求证,奇思妙想出一些全新的实验项目。初步拟定实验的项目要特别注重以下原则。
(1)实效性。地理实验最终是为了达成教学目标、促进学生的发展,实验本身要具有较高的教学价值,不能为了实验而实验,生搬硬套地臆造和运用实验。因此,拟采用的实验项目应该突出教学重点和难点,不能在所有知识点上平均用力;应该先有教学需要、后有实验项目,不能先有实验项目、再挂靠地理原理;应该具有一定的思维深度和探究价值,不要过于直白地、浅显地表露地理原理;应该符合学生当下的认知状况,不必设置学生已知的、过于低幼化的实验项目。
例如:在教学“外力作用”高中《地理》(人教版)时,有的老师设置了“流水沉积物分选”的模拟实验(略),对于高中学生而言,该实验中“大颗粒在下、小颗粒在上”的现象,是学生熟知的经验;而且,该知识点也不是“外力作用”的教学重点和难点,后面“洪积扇的形成”实验中还会有所涉及;因此,该实验的教学效果甚微,没有设置的必要。
(2)地域性。“非常规”实验的器材需要师生自行准备,初拟的实验项目一定要是当地有条件完成的。在此基础上,教师要关注以下两类实验:一是当地具有优势资源的实验(以真实实验为主),以充分利用当地的特有条件,打造具有地方特色的实验项目;二是当地学生缺少直接经验的实验(以模拟实验为主),以弥补学生感性认识的缺陷,引导学生探索未知的领域。
(3)多样性。一是提高实验项目的覆盖面,教师不应在自己熟悉的、或者易于设计实验的章节,过多地设置实验项目,其他知识板块却很少安排实验;二是增加实验方式的多样性,教师不应只用自己擅长的单一方式设置实验,初拟的实验项目要兼顾课内实验与课外实验、模拟实验与真实实验、教师演示实验与学生操作实验、验证性实验与探性究实验、实物模拟实验与计算机模拟实验。
例如:“地球上的大气”中有很多内容可以设计成实验,有的老师便密集地安排实验项目,如温室效应、热力环流、风向偏转、季风的形成、海陆风的形成、锋面模拟、大气降水等等,其中有的实验原理重复,有的实验偏离了重点,有的实验过于简单,过密地设置实验既无必要,又挤占了其他内容的教学时间,使后面的章节难有充裕的时间组织实验教学。
2.精雕细刻,着力打磨“非常规”实验的细节
初步拟定的实验项目,可能是教师个人或小组成员粗线条的构想,或者是某一个现成的实验,还需要教师通过反复多次的“预实验”,结合教学目标和学生特点,不断质疑、仔细推敲、精心打磨实验的各个环节,进而舍弃掉不理想的实验项目,打造出一些高质量的实验方案。雕琢实验细节要特别注重以下原则。
(1)科学性。地理实验要能客观、清晰地再现自然地理现象,科学、合理地揭示普遍性地理规律,教师要立足实验所要揭示的地理原理,对所有实验器材、每个操作步骤、各种实验条件,以及实验场地进行反复论证和完善。如推敲实验现象与地理原理之间的契合度是否较高,实验器具能否最准确、直观地反映地理现象,需要等待多长时间实验现象才最明显,增加多少“弯道”和设问才能使实验更具启发性等等,进而打造出最佳的实验方案,使学生经过适当难度的探究后能顺理成章地推出地理规律。相反,科学性差的实验或者牵强附会,或者张冠李戴,或者南辕北辙,常常干扰学生正确概念的形成。
(2)可操作性。有些地理现象的时空跨度大,其真实的状况很难被还原或模拟出来;有些地理过程过于复杂,学生很难控制其发生和发展的条件。教师如果仅仅从地理知识的角度去假设、想象、编制实验,其中的许多实验可能无法开展。因此,教师对每一个实验都要反复试验,筛选出难度适中、学生通过努力能够完成的实验项目,打造出易于操作、现象明显的实验方案。
(3)生成性。实验教学需要的课前准备更多、更具体,表面上看好像更强调预设;事实上,在实验教学中,学生的参与更多、实验条件的变数更大,教师预设的实验方案要尽量灵活可变,为实验过程中的动态生成预留空间、提供可能。其一,教师可以根据自己“预实验”和以往的教学经验,尽量预测实验中的多种可能性,设计的方案留有弹性,为部分学生的“自由”操作提供机会;其二,预留一些学生可以当场完成的实验环节,让各实验小组自行寻找实验器材、完善实验步骤;其三,对有些课外实践性实验,教师可以只提出实验目标,鼓励学生自己动脑设计、自己动手实践,并自行检验实验的可行性和科学性。
3.取长补短,共同打造“非常规”实验的校本体系
就每所学校而言,仅有教师个体或小组的探索是远远不够的,地理教研组要定期组织全体成员进行专题研讨,既对教师个人的实验项目进行取舍、整合和改进,又对讨论过程生成的新项目进行论证和设计,进而通过取长补短,发挥集体智慧,逐步建成最适合校情、相对成熟的“非常规”校本实验体系,在这个体系中,有相对稳定而又不断更新的实验项目,每一个实验项目都有较为精致的仪器储备和合理的操作规程。这样,可以实现本校教师间的资源共享,保障地理实验教学的有序、有效开展。
(责任编辑关燕云)