浅谈中小学气象科学实验

■程杨镜

科学实验是科学家根据研究目的，运用一定的物质手段，通过干预和控制、观察和探索等方式来探究寻求科研对象的有关规律和机制的一种研究方法，也是科学家为达到研究目的而运用的搜集客观事实、获取感性材料、检验科学假说、形成科学理论的基本过程和方法。科学实验不但能够发挥人的主观能动性，而且还能够延伸人的多方思维，并且更能够引发人的征服观念和增强人的突破心理，使科学家在客观自然的变化过程中认识客观自然，在排除许多不同因素干扰的环境中揭示研究对象的本质实际，进而发现更多的客观新事物、新现象、新成果。

中小学所开设的科学实验就是给青少年学生创设一个特定的时间和空间，引领并指导他们使用科学家进行科学研究解决问题的方法，去探索科学世界中无穷无尽、妙趣横生、引人入胜的奥秘。通过科学实验，可以使青少年学生在获得科学知识、科学技术技能的同时，全面提高他们的科学观念、科学态度、科学精神等素质。

科学实验必须借助一定的载体与平台来实施。在自然界和客观社会中，可供科学实验的载体与平台不可胜数，气象科学是科学实验最优秀的载体与平台之一。

气象科学实验的特点

一、 随身攫取，奥妙无穷，引人入胜

气象是人们身边的科学，人们的生活、生产每时每刻都与气象密切相关。人们对由于气象变化所产生的自然现象既熟悉又神秘。而这些既熟悉又神秘的自然现象可以为中小学学生提供无穷无尽的科学实验课题，如《蚊子和天气》、《神秘的风》、《看虹识天》等，这些都是湖南省怀化市洪江管理区幸福路小学红领巾气象站的小气象员们所做的气象科学小实验。

在中小学生的日常生活中，这类气象科学实验随身攫取、随手拈来，不用去刻意寻找或人为地去创造。而且这类自然现象看似司空见惯，仔细研究起来却奥妙无穷。同时在探究的过程中还给人层层启迪，引人入胜。在完成这类实验后，学生们不仅懂得了一定的科学道理，也提高了同学们的科学素质。

科学是一个即使最简单的发现也会令人振奋的学科。

二、 蕴含着多学科知识

气象科学是人类最古老的科学，自人类诞生以来，在日常的生活和生产中，特别是与大自然的斗争中，首先萌生了气象科学。

气象观测是人类最早的科学活动，在远古的时候，人们为了保障自己的生活和生产，首先对天气变化现象进行了观测。气象科学中蕴含着大量的多学科知识，中小学生的气象科学实验也是如此，例如《蜡烛能燃烧多久》、《制造云》的实验等。这些都是比较简单的实验，其中涉及的学科知识有明显的偏重性。还有很多比较复杂的气象科学实验，很明显地涉及多门学科的综合知识，有力地说明了气象科学中蕴含着多种学科知识和多门学科对气象科学的渗透。

三、 严密严谨，与科学素质零距离对接

严密和严谨是所有气象科学实验的共同特点。实验课题的本身就具有严密性和严谨性，在实验的过程中，也必须要有严密和严谨的态度，否则，我们所做的实验一定会失败。同时，每一个气象科学实验都包含着一定的学科知识，要完成这些实验，必须把多学科的知识进行综合运用才能完成。另外，要进行气象科学实验，必须运用多种方法才能完成，如，动手、观察、记录、思考、实验等，有的可以借助仪器、器物来完成，有的则直接用人体感官来完成。要完成这些气象科学实验就必须要具备一定科学素质，而人的科学素质可以在气象科学实验中得到培养、完善和发展。这样，气象科学实验就与科学素质形成了零距离对接。

气象科学实验的分类

可以让中小学生用来进行科学实验的气象科学课题非常多，有些课题经过多次实验已经整理成型，有些课题经过专家的设计可以用来进行科学实验，还有些课题可以随意拿来进行科学实验。归结起来，大致有气象仪器制作实验、气象要素成因的实验、气象要素变化的实验、大气变化影响自然的实验、气象情报运用的实验、网上气象科学实验等。

气象仪器制作实验是利用简单的工具，采用生活中常见的材料来制作一些简单的气象仪器，如雨量器、风向标、百叶箱、温度表的制作等；气象要素成因的实验是利用一定的器物，运用物理、化学实验的方法，来完成探索气象要素形成原因的实验，如风的形成、云的形成、雨的形成等实验；气象要素变化的实验也是利用一定的器物，运用物理、化学实验的方法，来完成探索气象要素变化原因的实验，如气压的变化、风的变化等实验；大气变化影响自然的实验要在室外进行，而且规模比较大，并要多种自然物进行对比，才能形成实验，如气温对植物的影响、阳光辐射对植物的影响等实验；气象情报运用的实验就是利用获取的气象数据，进行与气象要素相关的探究实验，如单站天气预报、台风路径跟踪等实验；网上气象科学实验就是利用现代化的网络工具，直接在计算机上完成各种与气象科学相关的实验，如网上绘制天气图、网上制作气象要素统计表等实验。

气象科学实验的准备工作

进行任何科学实验，首先必须做好准备工作。气象科学实验的准备工作大约有如下几项。

一、 选择实验课题

选择实验课题要考虑三方面的因素，一考虑实验的目标，也就是说，通过实验要达到什么样的效果目标；二考虑学生的年龄与智力因素，根据不同年龄段学生的智力、能力发展，选择可以完成的实验课题；三考虑学校与学生的实际条件，选择一些符合与适应客观实际的实验课题来实施。

二、 实验工具与材料的准备

很多实验要借助一定的工具来完成，因此，在完成实验课题的选择以后，就要准备相应的工具。如，在进行气象仪器小制作实验时，要置办一些必需的刀、锯、剪、钳等工具和塑料片、铁皮、代用品等材料；在进行网上气象科学实验时，要准备计算机及网络设备等。另外，还要搜集一些气象科学实验的参考书籍，如上海科技出版社出版的《青少年科技活动大全》、中国科学技术出版社出版的《少年科学实验》、安徽美术出版社出版的《小实验大学问》丛书、浙江教育出版社出版的《科学探索者》、香港现代出版社出版的《实验系列》丛书《气象学实验》等书籍。

三、 设计实验流程

设计实验流程就是把所选择的气象科学实验课题细化成“准备（工具与材料）——实验步骤——实验记录——实验分析——实验结论”。在设计实验流程的时，也要考虑四方面的问题，一考虑相应工具的使用安全问题，如刀、剪、锯、玻璃器皿等；二考虑实验流程的科学性和合理性，也就是说，所设计的实验流程能否达到预期目的；三考虑所设计的实验流程实施起来是否简单、便捷，能够从根本上说明科学道理；四可以结合中小学课程涉及的内容进行设计，使课本知识在实施的科学实验过程中得到延伸。

气象科学实验的实施

气象科学实验是中小学进行气象科技活动的一个重要项目。这个项目从简单到复杂，诸多的实验贯穿和覆盖了气象科学整个体系。因此，在实施气象科学实验时，不论处于什么学龄段的学生，进行气象科学实验都应该由简单到复杂，由浅入深，循序渐进，但尽量避免重复。

各种不同类型的气象科学实验课题要穿插起来使用，也可以把不同类型的实验分别安排、同时使用，尽量使实施的实验呈现出多样化；根据季节的不同和学校所在地区的气候特点选择课题，使科学实验与当地的气象客观实际相结合。

气象科学实验有各种不同的规模，可以是学生个人的探究，可以是小组活动，可以是一个班级或一个学校学生的集体活动，也可以是多所学校联合或整个地区学校的大型活动。如，2000年香港天文台举办的全港中学生参加的“雨量筒设计制作”比赛，就是一个大型的气象科学实验活动。

气象科学实验是科技教育中的首先选项之一，是推进素质教育的优秀载体，是非常适合中小学生全面发展的最佳项目。随着素质教育的不断推进，越来越多的中小学配备了气象科学仪器设备，一些学校还建设了校园气象站、天文台等。越来越多的中小学积极开设气象科学实验，认真实施，使广大中小学生科学素质得到全面发展。

[1]杜建成.身边的气象/我们身边的科学[M].北京:中国林业出版社,2004

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