地理实验重在培养学生的科学素养——基于教师对实验现象处理方法的思考

江苏省昆山中学（215300） 陈炳飞

随着新一轮课程改革的不断深入，许多地理教师越来越重视实验教学，自发开展地理实验教学的实践和研究，但在实际操作中也出现了各种各样的问题。为此，我们多次开展以地理实验为主题的观课、议课活动，探寻地理实验教学的有效操作方法，努力使之切合新课程标准对地理实验教学意义的科学定位。

在之前的文章里曾经说起过民国武术界有名的“拳三李”和“兵三李”，并且介绍过其中的李书文和李景林，李存义虽然没有详细介绍，但是在介绍其他武术名家时也偶有客串。唯独李瑞东，除了他的名字以外，相关事迹一件都没有提过，所以我们今天就来聊聊李瑞东。

一、观课实录

我们以“冷热不均引起大气运动”（人教版）为题，安排3位教师同题开课，并将观课、议课的重点明确聚焦在“热力环流”实验上。3位老师都能根据教材中原有的实验，精心准备实验器材，认真按实验步骤操作，但实验的结果差异明显，而教师对实验现象的处理方法更值得关注。

镜头一：老师和2名学生合作进行演示实验。师生顺利完成了前3个步骤，但当一名学生将一束香点燃，放进小洞内，等待一段时间后，玻璃缸中的烟雾并未按预想的方向有规律地飘动。教师解释道“本次实验出现了意外，但我在课前做了多次实验，都是冰块所在的一侧气流下沉，热水所在的一侧气流上升”。接着，在黑板上画出热力环流图，要求学生思考其形成原因。

镜头二：教师独自进行演示实验。实验结果与预想的一样，教师立即组织学生分析热力环流的成因。这时，有学生突然问：“如果用教室代替玻璃缸，在教室里做实验，我们能否看到这种现象？”教师说“应该不行吧”，便进入了下一个教学流程。

教师对实验现象的处理方法，既反映教师的教学理念和能力，又关乎地理实验能否发挥其应有的教学价值。上课的3位老师都极力追求实验结果与教材结论的吻合：当实验结果与预期一致时，便“见好就收”，以免“节外生枝”（如镜头二）；当实验结果“不配合”教材结论时，或将其归为意外（如镜头一），或找一些其他借口（如镜头三），然后直接引用教材结论。在实际教学中，多数教师也和上述3位老师一样，设法使实验现象迁就教材结论，甚至以教师讲实验、学生看实验或背实验代替学生亲手“做实验”，直接引用教材中实验的结论。

例如：镜头一中，教师要承认实验“失败”，并与学生一起探讨原因，可能得出“冰块与热水的冷热差异不够大，导致热力环流现象不明显”、“观察实验现象的条件不理想（玻璃缸是透明的，缸内的烟雾和水汽接近无色，观察起来比较困难）”等结论。再如：镜头三中，教师要尊重实验结果，并鼓励学生讨论成因（在胶合板上开两个小洞，导致冰块一侧气流尚未充分下沉，便被热水一侧的上升气流带出洞口，难以形成“环流”）。这样，教师充分尊重实验事实，而不是强行移植实验中并未出现的“正确”结论，可以使学生在潜移默化中养成客观研究的态度和价值观。同时，学生探讨实验现象的成因，需要调动已有的知识和经验进行猜想、判断，是一种有意义的思维活动。

为什么多数教师会追求实验现象与教材结论的一致呢？究其原因，这些老师将教材知识当成不容置疑的终极真理，视地理实验为验证这些原理的工具，只有当实验现象与教材结论相同，教学活动才能得以继续。因而，他们在实验教学中就会“唯结论是瞻”，稍有偏差便想方设法去迎合或辩解，甚至文过饰非。在这种实验中，学生只需通过表面化地看、听、做去验证教材结论，做实验只不过是走走形式，根本不需要进行深层次地动脑思考、探究；在这种实验中，教师非常关注知识结论的正确性，可能不会犯学科知识的科学性错误，但忽视了实验现象的客观性和教学对象的主体性特点，抑制了学生可能产生的创新思维和观点，甚至要求学生接受实验中并未出现的虚假结论，在不知不觉中犯了更为严重的科学性错误——科学精神的遗失甚至歪曲。

二、现状：多数教师刻意追求实验现象与教材结论的完全吻合

二环路处于北京市道路路网的核心位置，全长32.7 km，全线为全立交、全封闭的城市快速路。道路红线总宽90 m，标准横断面为四幅路型式，中央隔离带宽0.5～1.5 m。主路标准路段为双向六车道，在出入口和公交站处由于设置加减速车道和公交港湾，车道数为双向八车道，主路两侧全线设置辅路。道路路拱为直线型，主路和辅路路拱横坡为1.5%，由路中向外倾斜；人行道路拱横坡为2%，向路内侧倾斜。

镜头三：教师指导3名学生完成演示实验。当一位同学将点燃的香放进小洞后，烟雾未做有规律的运动，3位同学稍作商量后，在热水一侧的上方又开了一个小洞，过了一段时间后，烟雾在玻璃缸内呈拉平的“U”型，在冰块一侧稍微下沉后，便转向热水一侧的洞口溢出。教师评价道：“如果不开第二个小洞，烟雾肯定会在冰块一侧下沉、热水一侧上升，形成热力环流圈（板画），请大家讨论这一现象的成因”。

三、对策：借助实验现象培植学生的科学素养

电容器的击穿故障很容易发现，但是当并联多个元件时，很难确定具体的故障分量。电容器的开路故障可以通过将相同类型和容量的电容器与检测到的电容器并联以观察电路功能是否恢复来确定。电容和电参数变化的检测比较麻烦。一般可按下列方法进行。首先，电容器的一根引线应该从电路板上移除，以避免周围部件的影响。其次，根据电容器的不同情况，采用不同的方法进行检查：

（一）尊重客观事实，培养学生实事求是的研究态度

地理实验结果是特定条件和过程的产物，任何细小的变动都有可能导致结果的差异，一个具体的实验并不必然出现预期的结果。加之地理现象的时空跨度大、有些实验变化复杂，以及地理实验场所、仪器不规范等因素的影响，在地理实验的每个环节（包括结果）中，产生的现象都可能与预想的不完全相符。上述3节课中，有2节课的实验现象不明显，或者与预期结果不相符。多数老师在教学实践中也遇到过类似的问题。这些“失败”是具体的实验操作产生的必然结果，往往能从另一个侧面验证和发展地理原理，本身是一种极具价值的教学资源。因此，教师不必恐惧实验结果的“不给力”，更不能强行改变或“见风使舵”，而要关注实验过程、尊重客观事实，这也是科学实验必须保住的科学精神、科学态度的底线，然后再引导学生以客观的态度探究实验现象的成因。

地理实验教学是一种将抽象的地理现象或过程变得形象、具体的教学方法，能直观、生动地诠释地理知识，激发学生的学习兴趣，优化学生的学习方式，引导学生积极主动地获取地理知识与技能、认识和解决地理问题。但这些还只是地理实验教学的浅层意义，其核心价值在于培养学生的科学素养和科学精神，这一点对学生的思维方式、价值观念乃至世界观都会产生更深远的影响。因此，教师要深化对地理实验教学的本质和教育功能的认识，科学处理好实验过程中形成的各种现象，让学生接受科学过程的熏陶、体验科学思维的方法，引导他们逐步形成浓厚的科学兴趣、客观的研究方法、理性的思维方式、坚韧的探索精神和敏锐的创新意识，努力促成学生科学精神、科学思想和科学方法的萌芽。

1．3．3 脑瘫儿童运动障碍评估 脑瘫儿童粗大运动功能障碍程度评估：使用脑性瘫痪粗大运动功能分类系统（GMFCS）中国版［4］，该系统将脑瘫患儿分为4个年龄组：～2岁、～4岁、～6岁、～12岁；每个年龄组根据脑瘫患儿运动功能的表现及受限制程度分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，5个级别，其中I级运动功能最高，V级运动功能最低。

（二）激励后续探究，培养学生百折不挠的探索精神

例如：镜头一中，教师可以在分析原因的基础上，邀请几名同学当堂进行“再实验”，并改进实验措施：其一，增加冰块和热水的量，并提高热水的温度，使热力差异显著；其二，在玻璃柜顶面内壁的中间部位，悬挂几条彩色细毛线（长度略小于柜高），以便于观察烟雾在顶部和底部的流向；其三，用一块深色的布或纸做玻璃柜的背景，使学生更容易观察到烟雾运行的方向。这样，教师边改进实验，边验证大家对失败原因的推测，边探索地理原理，虽然可能耽误一些教学时间，但可以有效培养学生尊重事实、勇于探索的科学精神，比表面化地完成教学任务更有价值。而且，这一过程需要学生不断地实践、深入地思考，有助于提升学生的动手能力、观察能力、逻辑思维能力和创新能力。

面对实验结果的“不配合”现象，教师不仅要引导学生正视事实、推测原因，还要有选择地引导学生当堂进行二次实验，或者激励学生利用课后时间进行多次实验，以验证自己对原因的推测、探索改进实验的措施。这种后续的实验及探究，往往能深化学生对地理原理的认识，激发学生探索地理规律的强烈愿望。更重要的是，这种反复多次的“实验—失败—分析—再实验—……”，直至“发现”地理规律的过程，有助于培养学生一丝不苟的科研品格和百折不挠的探索精神。

PPP投资型项目投资管理中，要深入施工现场调查，详细掌握项目工程建设基本情况。然后制定健全的投资管理制度，明确管理目标和要求，推动投资管理活动顺利进行。要制定合理的投资预算，对资金使用作出科学安排，防止资金浪费现象发生。要提高施工图纸设计水平，加强图纸审核，对存在的问题及时采取优化措施，从而有效指导PPP投资型项目建设，防止延误工期。要明确施工的重点环节，对施工现场拍照，加强现场清单管理，保证现场秩序良好，施工资金得到合理利用[3]。总之，从多个方面入手，提升投资管理水平，有利于促进项目效益提升。

（三）创生实验过程，培养学生敢于猜想的创新意识

在地理实验教学前，教师通常要精心预设操作步骤，并以此作为实验教学的指南。但对一些操作简单、耗时较少、无危险性的实验，教师不必一成不变地机械套用，可以根据实验现象的动态变化，适时生成一些合理的实验环节。其一，鼓励学生在实验过程中大胆提出自己的设想，并支持他们即兴进行一些有价值的实验操作，为学生的“自由”发挥创造机会。如镜头三中，教师不应将“失败”的理由归为学生的生成性、试探性操作，而要肯定他们的突发奇想，并针对实验结果，鼓励他们当场探讨改进措施（如用胶带封住后开的小洞），继续开展实验；其二，过于一帆风顺的实验，其探究的意义和价值反而会大打折扣，教师不能仅满足于肤浅的证实，而要针对实验现象，适时抛出有意义的话题，及时激起学生的猜想、引发学生的质疑，启发他们提出新的实验设想。这些由学生临时构想的实验操作，具有多样化特点，可以丰富地理实验的内容；具有鲜活性特点，可以培育学生的科学直觉、灵感和想象力；具有生成性和开放性特点，可以培养学生的创新思维意识和能力。

例如：镜头二中，当学生针对实验现象提出自己的猜想时，教师不应草草否定，而要敏锐地捕捉到学生思维的亮点，及时给予激励性评价“你的想法很有价值，还有哪位同学能提出新的设想？”进而激励全班同学热烈讨论、大胆假设、充分想象，可能诱发学生更多有意义的创想。如“用带有导线的电炉取代热水”、“用黄沙、清水和两只1000瓦射灯取代热水和冰块”等等。然后，教师承诺在课后确定的时间与学生一起试验这些设想。这样，允许学生在实验中 “自作主张”，让学生通过自身的努力设计出实验方案，使学生真正成为实验的主人，既能殊途同归地验证和“发现”地理规律，有效培养学生思维的开放性和创造性；又能让学生真切体验到创造和成功的快乐，产生深层次的智力满足感，激起从事科学研究的兴趣和热情。

（四）引发理性思考，培养学生科学严谨的思维方式

地理实验是一种科学探究活动，学生不仅需要动手操作，更要通过动脑思考、用心体验，“发现”和领悟隐藏于表象背后的本质。因此，教师可以及时运用一些具有启迪性、挑战性、趣味性的问题，设法提高学生思考的热度、深度和广度，引导学生对各种实验现象和结果进行冷静分析和理性推理，形成一些有价值的思维方式和推论，让学生真正成为自然奥秘的探索者和发现者，充分享受理性思维带来的科学美感。

例如：在“热力环流”实验后，教师既要注意地理学与其它学科知识的协调与融合，启发学生借助已学的物理知识和已有的生活经验，深入推导“热力环流”的成因。还要引导学生运用实验原理解释海陆风、山谷风、城市热力环流、季风等现象的成因，分析城市发展中改善大气质量的相关措施。这样，学生不仅能从亲身参与的实验中获得结论，还能通过横向联络和纵向延伸，揭示实验现象所蕴藏的地理原理，提升由此及彼、举一反三的迁移推理能力，以及分析问题、研究问题和解决问题的理性思维能力，使地理实验教学的价值得以放大。