行为知之始，知之始为终

行为知之始，知为行之终

——地理实验在自然地理教学中的应用

摘要： 《（2017版）新课程标准》中提到自然地理教学应注重现代地理信息技术、模拟实验、野外考察等方法，提高学生解释地理事物和现象与认识自然环境的能力，高中自然地理教学内容大多数是比较抽象的、宏观的自然现象和漫长的演化过程，因此地理实验不仅能使自然地理基本概念、原理、规律能形象、立体、动态的呈现在学生眼前，还能培养学生的地理实践力[1]。笔者将以“三圈环流模型制作对气压带风带形成教学的作用”为案例，阐释地理实验在自然地理教学中的应用。

关键词：高中自然地理教学内容    抽象     地理实验    应用

高中自然地理教学内容大多数是比较抽象的、宏观的自然现象和漫长的演化过程，如何使其能形象、立体、动态的呈现在学生眼前，地理实验是解决该问题的有效途径之一。

一、地理模拟实验在自然地理教学中的必要性

1.自然地理特点的要求

自然地理是自然科学的一个重要分支，高中地理教师在呈现地理事物的分布、发展及演化过程应重视地理实验教学的应用。高中自然地理教学内容大多数是宏观的自然现象和漫长的演化过程，这些宏观的自然现象和漫长的过程，大部分属于比较抽象的“天文学”“气象学”“水文学”和“地质学”等自然科学内容，对于以上内容，学生不容易甚至不可能直接观察到，若想使之形象、立体、动态地呈现在学生眼前，只有依靠地理实验。所以，作为高中地理教师，应积极研究及采用地理实验教学，重视实验教学的可行性和重要性，从而更好地培养学生的地理实践力和创新精神。

2.地理课程标准的要求

新课程标准中已经明确提出地理学科的“理科属性”和“实验属性”，课程标准在基本理念中已经提出：“要根据学生地理学科核心素养形成过程的特点，科学设计地理教学过程，引导学生通过自主、合作、探究等学习方式，在自然、社会等真实情景中展开丰富多样的地理实践活动；充分利用地理信息技术，营造直观、实时、生动的地理教学环境”。地理实验教学是一种激发学生学习兴趣的教学方法，也是一种培养学生地理实践力的教学实践活动。所以地理模拟实验教学符合新课程标准的要求。

3.高考改革的需要

课程标准实施后，高考的考查方向为必备知识、关键能力、学科素养和核心价值，其中学科素养是指在不同情境下，综合利用所学知识和技能处理复杂任务，从而体现出自己的实践力和创新力。基于高考改革的背景下，教学的导向是“方法重于知识，研究方法、学科思维，创新与实践力是关键”。所以，在日常的高中地理课堂中，教师应有针对性地实施实验教学，诱发学生对各种地理现象的“好奇心”与“求知欲”，改善学生的学习形式，培养学生的创新能力与地理实践力，提高学生用所学知识解决现实问题的能力，使学生在考试中做到应答自如、胸有成竹。

4.基于我校学情的需要

我校学生以艺体特长生为主，学生大多具有文化课基础薄弱、自制力不强、积极性不高的特点，尤其是对于地理这样理科思维强、学生眼中的“第二级别”学科，学习倍感吃力，因此在平时的教学中应通过地理实验将抽象的理论可视化，形象化，以激发学生学习兴趣，提高学习能力。

二、地理实验教学的概念

地理实验教学是指学生在老师的指导下，通过实验，得出结论，从而完成既定学习任务的教学方法，中学地理实验是认识地理过程中重要手段之一。[2]通过实验，可以事学生获得一定的直接经验，使学生收到规范的实验训练，更重要的是使学生认识到在科学研究中，实验是最为重要的科学结论源泉。

三、地理实验在自然地理教学中的应用

以一堂新课《气压带风带的形成为例》

《气压带风带的形成》是高中《地理》（人教版.必修一）第二章第二节的第一课时，课标要求是：“绘制气压带风带示意图，说出气压带风带的分布规律”，由于大气运动是抽象的，不可视的，因此本节内容是难点，也是关键，它以“热力环流”为基础，同时也是“全球气候形成”的学习基础。下面笔者以连续三次授课为例，阐述三圈环流模型制作在本节教学中的应用（三次授课的焦点都集中在如何让学生充分理解三圈环流）。

第一次授课：

以北半球为例，画一个长方体将三圈环流的形成过程直观立体的演示出来（如下图）

该方法的优点在于：直观立体感强，高空风的转向鲜明直观；但缺点在于：示意图的线条太多、繁琐，对于空间思维能力薄弱的高一新生来讲，很容易被绕晕。因此三圈环流通过以上方式讲解之后，还是有很大一部分学生不能自主的说出和绘制出气压带和风带的形成过程，故本节课的学习目标的达成度是不高的。

第二次授课：

经过反思，我认为通过绘图来示意大气运动，可以有效化解难点，但对于高一的

艺体生而言，还是难以将图与抽象的规律进行转化，因此，在教学中应寻求一种比绘图更直观、有效的教学方式——制作三圈环流模型。

模型制作流程设计如下：

材料准备：

（1）地球仪；

（2）硬纸条：4个代表垂直气流的棕色纸条、3个代表近地面风向的纸条（其中2个红色纸条和1个黑色纸条）、3个代表高空的黄色纸条；

（3）透明胶布。

模型制作分工：

（1）以小组为单位，6人为以小组；

（2）2位同学负责折叠，准备出4个垂直气流、3个高空风、3个近地面风；

（3）2位同学负责阅读教材（或学案上的操作提示），了解三圈环流的形成过程；

（4）2位同学负责在地球仪上粘贴垂直气流、高空风和近地面风，完成三圈环流模型制作。

操作提示：

第一步：赤道地区受热最多，近地面膨胀上升，所以在赤道附近有上升垂直气流，近地面为低压；

       极地终年寒冷，空气堆积下沉，所以极地附近有下沉垂直气流，近地面为高压。

第二步：赤道地区空气上升后，高空空气密度增大，形成高气压；

极地地区空气下沉后，高空空气密度减小，形成低气压；

在水平气压梯度力的作用下，高空的气流由赤道流向极地（南风），受地转偏向力影响，南风逐渐向右偏转成西南风，在30°N附近高空偏转成西风；

来自赤道上空的气流不断在30°N附近堆积下沉 ，近地面空气密度增加，形成高压；

空气由30°N近地面向南北流出，向南流的北风在地偏力的作用下偏转为东北风；

低纬环流形成

第三步：从30°N近地面向北流的南风在地偏力的作用下偏转为西南风；

       极地空气下沉，近地面空气密度增大，形成高气压，空气向南流出，偏转成东北风；

   在60°N附近，从南面来的西南风（暖空气）和北面老的东北风（冷空气）相遇，暖而轻的气流爬到冷而重的气流之上，因此60°N附近有上升的垂直气流。

第四步：60°N附近空气上升后，高空的气流分别流向30°N（高空）和60°N（高空）；

       中纬和低纬环流形成

该方法的优点在于：将抽象知识形象化，变繁为简，增加了地理课堂的趣味性，便于学生理解掌握气压带风带的形成及动手操作能力的提高；不足在于：对学情的把握不准确，操作流程的文字太多，内容复杂，学生解读文字就要花费很多时间，所以刚开始学生没有办法独立制作模型，后来采取了老师示范讲解，学生跟着操作，但课堂上时间浪费较多，以至于一堂课中，只把低纬环流的模型制作完毕，而中纬环流和高纬环流的问题没有解决。所以这节课虽然意识让学生通过亲身体验来掌握气压带风带，但根本没有完成本节课预设的目标，所以课堂效率还是比较低下。

第三次授课：

再次经过反思，我结合前两节课的优缺点，对三圈环流模型制作流程进行了调整（见下表），同时也对三圈环流模型的制作流程进行了简化（见表格下方内容）

教学环节 教师活动 学生活动 设计意图

1.情境导入 ，提出问题 播放冰岛火山喷发使西欧航天业蒙受损失的视频，设问为什么冰岛火山灰蔓延到欧洲大陆上空 学生思考风向和原因 通过案例引出气压带风带

2.知识回顾：热力环流原理 自主绘制热力环流示意图 为引入单圈环流，做铺垫

3.单圈环流 自主绘制热力环流示意图 为引入三圈环流做铺垫

4.讲解三圈环流形成过程 教师结合课件、在黑板绘图，讲解三圈环流的形成过程 让学生理解三圈环流的过程、机理，为模型制作做铺垫

5.制作三圈环流模型 播放微课，教师讲解 学生以组为单位参照学案操作流程合作制作。 理解三圈环流、气压带风带的形成过程

6.小组观察模型，结合教材讨论，并描述各气压带风带的形成过程 描述赤道低气压带、极地高气压带与副热带高气压带与副极地低气压带分别是怎样形成的。

描述东北信风带、西风带、极地东风带的形成原因。

小组观察模型，结合教材讨论，并描述各气压带风带的形成过程 评价学生是否达成学习目标1

5.效果检测

在投影仪上展示学生成果。

学生在学案的图中写出所有气压带和风带的名称，画出风带的风向 评价学生是否达成本节课学习目标2

6.回答情境设问

展示学案练习题第3题 学生思考 用所学规律解决实际问题，是课堂结构闭合

制作北半球三圈环流模型

1)在赤道上粘贴上升气流（红色卡纸）

2)在赤道高空粘贴南风—西南风—西风（黄色弧形卡纸）

3)在30°N粘贴下沉气流（黑色卡纸）

4)在30°N到赤道的近地面粘贴东北风（粉色卡纸）

5)在30°N到60°N的近地面粘贴西南风（粉色卡纸）

6)在90°N粘贴下沉气流（黑色卡纸）

7)在90°N到60°N的近地面粘贴东北风（蓝色卡纸）

8)在60°N粘贴上升气流（红色卡纸）

9)在60°N到90°N高空粘贴南风—西南风—西风（黄色弧形卡纸）

10)在60°N到30°N高空粘贴北风—东北风—东风（黄色弧形卡纸）

在课堂的最后10分钟内学生以小组为单位，顺利的完成的三圈环流模型的制作，并能比较流畅的描述气压带风带的形成过程，自主地绘制出气压带风带的示意图，归纳出气压带风带的分布规律，有效达成了本节课的学习目标。（以下是学生制作的三圈环流模型）

四、地理实验在自然地理教学中的反思

通过实践表明，地理实验教学是高中地理课堂教学的一种有效的教学手段，学生通过亲身参与实验操作、观察等环节，实现认识地理原理、发现地理规律及成因的目的。爱因斯坦曾说过：“重要的教育方法总是鼓励学生实际行动，这正是实验教学体现的精神。”地理实验教学通过制作地理模型、参与操作模拟实验和地理调查等方式，直观、立体、生动地揭示宏观的自然现象和漫长的演化过程，在帮助学生获得感性知识、深化理性知识的同时，学生的地理实践力和创新能力也得到了较大的提高。因此地理实验在自然地理教学中具有以下功能。

1.突破地理教学难点，提高课堂效率

    地理事物和现象是发生在广阔空间，大尺度、长时间的地球演化过程和结果，也就是说自然地理教学内容具有特殊性，那么要求学生在短短40分钟里去想象和理解自然地理规律、原理及演化过程，是很难达到教学目标和效果的，通过一个小实验就可以解决常规教学中难以突破的重点和难点。

2.创设情境，体验学习的过程

知识可以通过传授使学生获得，但发现的过程却只能通过实验来体验，更重要的是，在实验的过程中可以很好地培养学生的学习地理的兴趣，这是其它教学手段难以替代的。在生活中，知易行难是浅显的道理，纸上谈兵是难以培养学生踏实学风和学科素养的。只有让他们带着问题去实验、学习，才会使他们既学会实事求是又具备科学素养。

3.养成必备的地理实践力和地理综合思维

在教学中使用探究性的地理实验，可以帮助学生形成主动探究地理问题的意识和能力，培养学生的综合性思维，学习对终生发展有用的知识与技能。我们通过实验，可以帮助学生学会观察自然现象，转变学生机械模仿、被动接受的学习方式，促进学生主动富有个性的学习。

但目前地理实验在自然地理教学中的应用却存在无地理实验室或地理实验材料不足的问题，因此在上实验课之前，教师需要做大量的准备工作，这是非常费时费力的，因此在今后的教学中还需要加大对地理实验这一课程资源的开发，使地实验教学走出困境。

陶行知曾说过：“行为知之始，知为行之终”地理实验是培养学生实践力和创新力的一种有效教学活动，也是培养学生地理核心素养的重要手段之一[3]。因此，在高中自然地理教学过程中，应充分利用地理实验手段，加强对学生各方面能力的培养和地理学科知识的理解，必定会事半功倍，从而全面提升教学质量。总之作为高中地理教师，必须高度重视地理实验在自然地理教学中的应用，实现教学目标，完成教学任务，提高高考成绩。

参考文献：

[1].基于实验教学的高中生地理科学素养培养研究[D]. . 华中师范大学. 2011

[2]刘智杰. 基于学生操作的高中自然地理实验视频资源开发与应用[D].内蒙古师范大学,2016.

[3]英若枫. 基于地理核心素养的中学地理教学评价研究[D].哈尔滨师范大学,2017.