2000~2014年自然地理模拟实验教学的研究与展望_地理论文

2000年~2014年间自然地理模拟实验教学研究与未来响应,本文主要内容关键词为:自然地理论文,教学研究论文,年间论文,未来论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

      地理模拟实验教学作为课程目标第一次以“合法”身份出现是在1956年的《中学地理教学大纲(草案)》中,大纲有如下要求:“在初级中学一年级里必须用地球仪做实验”。这一要求虽然没有得到中学一线地理教师的重视,但却为后来进一步的研究和地理教学方法的创新指明了一条新途径,成为《全日制义务教育地理课程标准(实验稿)》和《普通高中地理课程标准(实验)》的一项不舍追求。本文借助重庆维普网和中国知网学术搜索引擎,对2000年~2014年间144篇有关自然地理模拟实验的论文进行梳理与分析,试图厘清这15年间自然地理模拟实验研究的内容,对已有实验方案进行文献追踪介绍,通过研究为地理教师今后进行实验教学提供参考与借鉴,并为未来地理模拟实验研究取向提供建设性建议。

      一、对地理模拟实验功能与实施的研究

      与其他学术思想的发展一样,说明其研究和实施价值,要经历论证某一革新事物的必要性、功能这一过程。地理模拟实验教学因其被纳入国家课程标准(大纲)就既定了它不可撼动的地位,由此引导教师从4个方面研究它的功能与实施必要性。①学科属性。研究认为在地理课堂中要实施模拟实验,其最直接的理论依据是基于地理学科的开放性,地理事象的广远性、复杂性和综合性,地理学科的实践性等学科属性。②功能价值。地理实验具有很强的直观性、实践性和探究性,通过实验高度浓缩地展示大尺度(时间和空间)范围内产生的地理现象,探究现象背后隐藏的地理原理,提高课堂效率,突破重、难点,激发学生兴趣、求知欲。③理论基础。地理模拟实验能够应用于课堂中,有其深刻的理论基础:马克思主义认识论的实践观念、杜威的经验论、建构主义和人本主义学习理论等都为实施地理模拟实验教学提供了理论依据。地理模拟实验是一项实践活动,在实践中以学生为本发挥其主体作用,在“做中学”,使其掌握科学探究方法、经历知识获取过程、主动建构知识,从而有效达成教学目标。④培养能力。部分教师用课堂实践证明了地理模拟实验教学能培养学生的动手、观察、探究、分析问题与解决问题的能力,以及创造力。

      二、对地理模拟实验原则与类型的研究

      要保障地理模拟实验在教学中顺利实施并取得预期效果,必须遵循一定的原则,地理学者从多方面进行了探讨,归纳起来有5点:①做足课前功课,包括教学前教师亲自动手验证实验的科学性,设计实验教学的程序、探究问题和步骤,将实验材料、设备及实验相关“替代对象”调配好,等等。教学中只需直接操作实验、探究解疑,如此确保实验有序、节约时间。②可操作性强。保证课中或课外人人能动手参与,实验效果的可视化程度高。③具有典型性,不是对所有知识点都进行实验设计,主要针对自然地理知识的重、难点进行选择性实验教学。④具有简易性。实验难度不宜过大,实验材料易获取,不能用实验将简单的问题复杂化。⑤具有探究性。不能为了实验而“讲”实验,应当设计具有启发性的梯度问题,逐步探究现象背后的地理原理。

      此外,在地理模拟实验类型的研究中,有学者认为地理模拟实验教学类型分为:课内演示实验、课内动手实验、计算机模拟实验。还有学者将其分为:演示类实验、制作类实验和课外实践类实验。

      三、对地理模拟实验研究作者的统计分析

      随着地理模拟实验教学越来越受中学地理教育界的关注,有作者运用数理统计法,以《中学地理教学参考》《地理教育》《地理教学》三大期刊为样本,对课改以来高中地理模拟实验研究论文的期刊分布,作者的地域分布、所在单位、合作程度等进行分析。研究得出:①期刊发表的论文研究中,缺乏成体系的研究成果和系统性的研究论著,但内容上有所创新,且不断深入。②在论文第一作者所在区域的分布上,江苏、浙江、安徽、上海、山东、广东等省市的论文作者占作者总数的74.3%,其中江苏最多,占22.9%,故应加强对中部、西部和边远地区地理实验室、器材的投入和有关实验教学的培训,促进教育的均衡发展。③研究主体主要集中在中学,占作者总数的85%,高等学校和教研部门所占比例较少,今后应加强高等师范院校与中学的教育衔接,充分发挥高等教育与教研部门的指引作用。④独立作者完成的论文109篇,占调查文献总数的77.9%,大多数是中学教师内部的合作,中学教师与高校研究人员的合作较少,应加强一线中学教师与高等院校教育专家、学科专家的交流与合作,促进教师科研水平和能力的提高,形成研究共同体。

      四、中美教材模拟实验内容编写的比较研究

      地理学者对地理模拟实验进行国内外比较研究的专有文献有15篇,分别从不同视角进行了比较:①地理教材实验设计及编制比较。以美国地理教材《地理:地质学、环境与宇宙》为例,全书倡导学生像科学家那样思考,像科学家那样探索,使学生在轻松、愉快的实验中成为探索自然奥秘、进行创新的科学发现者。该教材中地理实验内容与类型丰富多样,有“探索实验”“迷你实验”“技能实验”与“地学实验”四种类型,在实验数量的分配上,四种基本类型的实验均为31个。美国的地理实验设计与编制讲究逻辑,突出层次性,注重学生发展,强调探究性,倡导生活性,实验设计注重严谨与开放的结合。②美国地理教材《地理:地质学、环境与宇宙》中“地学实验”栏目的特色分析。“地学实验”栏目具有完整的科学体系,如在实验准备环节,就提出问题、做出假设和列出实验器材明确目标;在实验步骤中,明确具体的实验细节;在实验分析中帮助学生科学地理解、分析实验现象;在结论与应用中,将实验的结果应用于具体的现实社会中。③美国地理教材《地理:地质学、环境与宇宙》中“探索实验”“迷你实验”栏目的特点分析。根据其内容和操作方式,“探索实验”分为交流谈论类、测量估算类、观察实验类和模拟实验类。“探索实验”和“迷你实验”都具有实验内容生活化、实验设计操作性强、实验安排具有先行组织者作用、实验体现学生主体性等特点。④美国高中教材《科学发现者》中目标和知识体系的分析。其知识的呈现方式为过程式和探究式,做到了知识传输与能力培养的有机融合,教材成为开放的学习平台。

      通过比较分析,不少作者得到的启发是美国高中地理教材的编制特点值得我国“全盘”吸收,如增设地理实验专栏,设置综合性的实验板块,建立地理实验室,宜在每章前设置“探索”栏目,等等。基于此有学者提出:辩证地看待与分析美国教材中地理实验教学:对美国教材中地理实验的实际操作和开展进行更为深入的可操作性研究;综合考虑美国与我国的国情、课程设置等因素。

      五、地理模拟实验方案的介绍与应用研究

      在144篇文章中,最凸显的研究内容是实验案例的介绍和应用,或以案说理,或纯案推广,这类文献占到了文献总量的64.5%,但其中很多作者推介的案例严重重复,如热力环流、测算某地经纬度、海陆热力性质差异等出现在多篇文献中。若将实验内容按行星地球、地球上的大气、地球上的水、地表形态的塑造、自然地理环境的整体性与差异性划分为五大知识模块,其中自然地理环境的整体性与差异性研究最为薄弱。另外,其他模块也有大量的知识点需要进行模拟实验的开发与深入研究,如洋流的运动、火山喷发等需进一步完善、深入的研究,河流与湖泊的补给关系、地下漏斗的形成、河水的搬运与沉积作用、溯源侵蚀等则需要建设性的开发。

      下面从五大知识模块归类整理2000年~2014年间文献中典型地理模拟实验方案涉及的知识和文献追踪目录,以期为中学一线教师进行地理模拟实验教学提供参考。

      1.行星地球

      

      2.地球上的大气

      

      3.地球上的水

      

      4.地表形态的塑造

      

      5.自然地理环境的整体性与差异性

      

      六、未来响应

      尽管地理模拟实验教学研究取得了丰硕的成果,但已有的实验研究中未触及实施中遇到的问题,以及有待未来对其做出应有的响应,具体来说有4个方面。

      1.模拟实验方案设计与教学实践并驾齐驱

      部分实验设计者将方案设计与实验教学实践分离开来。只凭想象设计方案,不进行实验操作,方案的科学性有待检验,误导了其他教师的实验教学。在对2000年~2014年间众多的实验方案文献进行研析中发现,相当一部分实验方案设计貌似新颖、科学,但实际操作却不简单、不合理,甚至有作者在论文中提到应用这类实验进行了课堂教学,这不得不质疑其实验教学的真实性。例如,有作者采用如下实验方案进行热力环流教学:

      在一个长、宽、高分别是2米、1米和1米且六面都封闭的透明玻璃柜内,柜底两侧分别放置一个电炉(有导线连到柜外)和一大盆冰块。在柜顶中部的内壁贴一张下垂的纸片A,在玻璃柜底面中部的内壁贴一张竖立的纸片B。实验要求在电炉通电一段时间之后,根据纸片A、B的偏动情况来分析原因。

      这个实验从理解原理的角度来说似乎是科学合理的,但仔细推敲会发现漏洞百出。①从实用的角度来看,玻璃柜体积过大;②“在柜底中部的内壁贴一张竖立的纸片”(原方案有几何图)这句话存在问题,即中部没有隔板哪来内壁?纸片没有支撑物又如何在柜底竖立起来?③通电一段时间后玻璃能够承受电炉的能量不开裂?④纸片两侧的气压差足以使纸片偏向吗(纸片比无骨羽毛重)?这些问题足以推翻该实验方案的科学性和实用性。

      做一个科学严谨的设计者,不使方案设计与实验操作成为“两张皮式”的虚假实验,就应当在设计实验方案后亲自动手进行实验,并在课堂教学中实施,论证该方案的教学效果。如此才是一个真正的地理研究者,设计的实验方案才是一个科学的方案。所以地理实验教学研究应当是方案设计与教学实践并驾齐驱。

      2.多渠道开发使模拟实验教学走向深入

      地理模拟实验从知识点数量到方案质量都有待进一步扩展、完善与深入,需要开辟多种渠道建立多样的激励机制:①依托教育行政部门和民间学会组织,在人文社会科学和教育科学规划项目申报中,面向高师院校和中学一线教师设立地理模拟实验教学专题(课题)指南。②挖掘“民间”潜在的模拟实验教学资源。据调查,有大量的中学一线教师在竞赛中使用了自己设计的特色模拟实验方案,一部分中学成立了地理兴趣社团,带领学生进行地理实验实践活动,并设计了不少鲜为人知的优质实验方案。今后应加强挖掘这些“民间”的潜在资源,收集、征集民间教师的地理模拟实验方案和成果。③吸纳不同学科课程中的地理模拟实验元素,地理学是一门综合性科学,与生物、化学、物理等学科存在紧密的联系,可以与这些学科合作开发实用的地理模拟实验方案。例如,广东詹伟达老师在小学《科学》课程教学中开发了两套“月相的变化”的模型运用于课堂教学,教学竞赛获得了全国特等奖,这套模型完全可以运用于高中地理教学或课外地理拓展实践活动中。

      通过多渠道地开发、收集地理模拟实验教学资源和形成体系的地理模拟实验教学专著,将有益于中学一线教师实验教学水平的快速提高。

      3.理解实验教学精髓,将模拟实验纳入学业水平测试

      在中学课堂中,有一种实验教学的“肤浅现象”,就是将实验作为一种噱头,一种显摆,以“设想”代替操作,以实验结论代替探究过程,以“看”代替动手,以“讲”代替学生思维,最终成为“作秀”实验。这是一种肤浅、随意的实验教学观,没有把握实验教学的精髓,即实验教学是一种体验探究过程的探究式教学模式,应根据教学需要设计实验目标,以问题为主线,探、寻结合,学生在实验操作、观察、解惑、思辨中,培养动手能力、批判性思维和创新思维能力,从而获得科学研究的方法和正确的情感、态度与价值观。

      在高考中设置实验题,尤其能考查学生的发散性思维、创新能力和应用能力,这比那些套用某一地理原理去解答某一考题更能证明学生是否掌握了地理策略性知识,而非停留在程序性知识的掌握上,策略性知识的掌握才是学生接受教育的主要目的。在以往的高考地理试题中已有涉及实验类考题,如2005年高考广东地理试题:“设计一个简便易行的小实验,以证明地转偏向力的存在。写出实验用材、实验步骤和所得结论。”

      作为“指挥棒”的高考命题,对教学方法、教学模式、学生能力培养的指向具有立竿见影的功效。新高考地理学业水平的测试应当发挥应有的功效,设置一些开放性、探究性的实验考题,引领地理模拟实验教学的发展,培养学生的综合素质。

      4.开发地理模拟实验课程资源网络信息化平台

      开发地理模拟实验,对地理教学具有多种用途:其一,研究开发的地理模拟实验教具、仪器具有媒介特征,是保障教学目标高效完成的条件性课程资源,可多次、重复利用;其二,开发的地理模拟实验可制作成微视频,应用于课堂教学,成为地理课程教学的素材性资源;其三,建立地理模拟实验和实验教学素材库,实行网络资源共享,使之成为信息化课程资源(包括地理模拟实验方案、实验教学视频、实验教学微课),为新型教学模式翻转课堂提供多样化资源,便于广大中学一线教师学习、使用和研究,以及学生课外自主学习。

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