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地理实验教学有效性探究

作者:石培军 陈晏驰 陈晓 来源: 发布时间:2015年03月02日 点击数: 字体: 大 小

地理实验教学有效性探究

---地理实验教学《地表水平运动物体方向的偏转》过程及反思

江苏省江阴市长泾中学  石培军   陈晏驰  陈晓214411

    新高一二班地理课代表是王鑫尉同学毛遂自荐的。据其本人介绍,他特别喜欢地理学科。喜欢旅游,喜欢看《走遍中国》、《走遍美国》之类的电视栏目喜欢收藏旅游纪念品,喜欢做手工等等。今年国庆长假期间,我他起去哪儿旅游?他说一般暑假和周末外出,这样的国庆长假太挤了。我征求其意见,能否组织几位同学做“地表水平运动物体方向的偏转”演示实验?做成功后,可以在课堂上展示,也可以拍成视频在年级播放系统上播放。该同学愉快地接受了该任务,并找了本班的两位同学(也是邻居)、初中时的两位同学共五人组成实验小组。我和其他两位地理教师作指导老师。其间,指导教师与实验小组同学通过qq交流,不断鼓励他们把实验做得完美些,指导他们写实验报告。国庆长假后的地理课上,该实验小组同学分别在所在班级做了演示实验,获得圆满成功。激发了同学们的学习兴趣,带动了一批地理爱好者。

《地表水平运动物体方向的偏转》地理实验报告1

 

实验地点

王鑫尉家中

试验时间

2013、10、2

实验人员

王鑫尉 奚采华 朱燕 何俊平 杨宗涵

实验目的

验证“地表水平运动物体方向偏转”地理科学规律(从高纬向低纬运动时)

实验器材

雨伞、一杯红色水(红墨水稀释液)、一根细木棒。

实验记录

实验过程

现象记录

问题分析及对策

步骤1:伞静止不动,将红色水慢慢从伞顶倒下。

红色水从伞顶快速流向伞底边沿,水流轨迹基本成直线型,方向基本没有改变。

 

步骤2:逆时针转动伞把,将红色水慢慢从伞顶倒下

 

第一次实验时,红色液体迅速从伞顶甩向右侧,水流痕迹模糊。实验结果不理想。

第二次实验时,拿伞的同学放慢转速,红色液体迅速从伞顶流向伞地边沿,水流轨迹仍然基本成直线型,方向基本没有改变。实验结果仍不理想。

朱燕同学不断调整伞把转动速度,但三、四次后实所用淡蓝色的伞面一片狼藉。换一把伞,第5次,终于看到较为理想水流痕迹右偏。找到伞把理想转速及红色水的倾倒量。

  1. 伞转的速度太快;2、红色水倒地的太多。

1、伞转的速度太慢;2、红色水倒地的太少。

 

 

 

  1. 换一把淡蓝色的大伞。
  2. 用小口饮料瓶替换玻璃杯盛红色水。

伞步骤3:顺时针转动伞把,将红色水慢慢从伞顶倒下。

 

红色水流左偏。伞面留下清晰水流印迹。偏角约45度。实验结果理想!

 

步骤4:将细木棒用胶水固定在伞骨上。逆时针转动伞把,观察细木棒位置的变化;顺时针转动伞把,观察细木棒位置的变化。

逆时针及顺时针转动伞时,细木棒位置均没发生改变。

 

实验结论

  1. 步骤1表明,当地球不自转时,地表运动物体不发生偏向。
  2. 步骤2表明,地球自转时,北半球地表运动物体从高纬向低纬运动时方向右偏。
  3. 步骤3表明,地球自转时,南半球地表运动物体从高纬向低纬运动时方向左偏。

4、步骤4表明,地球自转时,南、北半球地表物体不运动时方向不偏。

实验记录人

杨宗涵

           

 

《地表水平运动物体方向的偏转》地理实验报告2

 

实验地点

王鑫尉家中

试验时间

2013、10、2

实验人员

王鑫尉 奚采华 朱燕 何俊平 杨宗涵

实验目的

验证“地表水平运动物体方向偏转”地理科学规律(从低纬向高纬运动时)

实验器材

雨伞、一瓶有色液体。

实验记录

实验过程

现象记录

问题分析及对策

步骤1:伞把朝上,伞面在下,逆时针转动伞把,将红色水沿伞外檐倒下。

 

水流迅速流向伞心,水流印迹一片模糊。

在验证地表运动物体从高纬向低纬运动时方向偏转试验时,伞把在下,伞面朝上。伞顶基本平坦,伞面上部坡度小,下不坡度大,开始时随流速度不快。当伞把朝上,伞面在下时,情况恰恰相反,从外檐倒水时,水流速度过快,导致伞面转动时,伞把转动速度慢时,看不到偏向,伞把转动速度稍快时,水珠破散严重,水流印迹成面状。所以必须降低水流速度。且红墨水稀释液污染伞面后清洗困难。我们尝试寻找替代品。

步骤2:分别向水里加入面粉、生粉、辣椒酱调成粘稠度不同的混合液体在伞面测试流动速度。用食用油做替代品观察其在伞面的流动速度。分别静止、逆时针、顺时针转动伞把,观察其流动印迹。

 

伞把静止不动时,食用油缓慢向下流动;逆时针转动伞把时,食用油流动印迹右偏;顺时针转动伞把时,食用油流动印迹左偏。(从伞外面观察)

食用油在伞面流动速度适中,粘度恰当,流动印迹较为理想。油渍便于清洗。

 

实验结论

实验表明,地球自转时,北半球地表运动物体从低纬向高纬运动时方向右偏;,地球自转时,南半球地表运动物体从低纬向高纬运动时方向左偏。

实验记录人

杨宗涵

           

后记:

 地表水平运动物体方向的偏转”这一抽象规律,在教学过程中,我们往往采用图示法进行解释,让学生用“右手定则”、“左手定则”加以记忆。用伞转动在课堂上做演示实验,以前也试过,正如该实验小组在第一阶段的经历一样,很难取得理想成效,在课堂演示的风险很大,感觉徒有耽误时间而已。所以,很少在课堂做类似的演示实验。据笔者调查,同行们的境遇大多与我们相同。所以,该实验说起来简单,做起来很难,也没作深入的探索。高一二班王鑫尉同学对地理学科有特别浓厚的兴趣。他之前坚持观测月相变化一个月,做了比较完整的月相变化观测,耐心、细致,也有很强的动手能力与实验热情。在他们实验小组做实验的过程中,指导老师做的指导很少,更多的是鼓励与表扬。这是一次很有益的实验体验,很多实验成果喜出望外。特别是实验小组同学自己想到把伞把倒过来做从低纬到高纬的运动物体发生偏向演示实验,令人为之眼睛一亮。叹服他们的思维想象力。实验指导老师一致认为,以后一定要增强地理实验教学研究,激发学生地理学科学习兴趣,全面提高学生地理科学素养。

反思

1、实验使学生走进科研。科学实验不是我们想象的那么简单,影响实验结果的因素很多。该实验中,影响红色液体流动轨迹的因素主要有两个方面:一是伞把转动的速度,二是红色液体流动的速度。本实验中最大的难度是寻找伞把转动的最佳速度,这个速度要凭经验、手感。换一位同学,伞把转动的速度就难于把握。这样的实验在教室里向同学们演示成功的几率很小。实验组一致认为,我们的实验缺乏科学性、严密性,必须解决两个问题:其一,如何确定伞把转动的最佳速度,其二,如何使红色液体流动速度慢下来。

前面的诸多试验表明,伞把转动速度很难与水流速度找到耦合点。我们应该在伞把转动速度基本固定的基础上,重点解决红色液体流动的速度问题。

2、在反复试验过程中,虽然我们经历了一次又一次的失败,没有一位同学打退堂鼓。大家始终兴趣盎然,争先恐后地献计献策,积极到学校食堂、化学实验室、教师办公室找实验材料。

第二阶段:

我们设想如何使红色液体稍微变得粘稠点,其流动速度就会慢下来。我们先后试用了水里加入淀粉、生粉、辣椒酱、泥沙、胶水等添加剂,进行试验。(红色墨水污染伞面后不容易清洗干净,所以我们改用辣椒酱)最后,我们发现用食用油做替代品最好。一方面,食用油粘稠度适中,流速恰到好处;另一方面,油渍痕迹明显,便于观察,时候便于清洗。

反思:1、同学们觉得自己还是蛮聪明的,我们的聪明才智是在不断解决困难过程中被激发出来的。

2、女同学心疼自己心爱的花伞被红色墨水污染了,男同学开始笑话其小气,但接着大家想出用辣椒酱做替代品,好创意呀。

3、用面粉、生粉、辣椒酱做实验时有同学恶作剧抹了同学一脸,大家笑疯了,好开心呀。(老师,这一条能写进去吗?)

老师提出问题:

以上实验只验证了物体从两极(高纬)向低纬运动时会发生偏转,如何验证物体从低纬向两极(高纬)运动时也会偏转呢?

 

第三阶段

集体讨论时,当有同学提出把伞把倒过来做相同实验时,大家都为其欢呼,互相击掌鼓励。实验过程顺利,我们看到了想要的结果。

反思:自己有一个创意会得意很长时间,创意会带来快乐哟!

疑惑:我们仍然没有想出东西方向物体水平运动时偏向的演示实验。

缘起:

记录。

 

 

实验评析:

1、兴趣需要点燃、激发与培养。有的教材版本中,“活动”栏目简单地介绍了该实验的实验步骤。实际教学过程中,教师大多数时候要求有兴趣的同学课后完成该实验。一不做硬性要求,二不检查询问,结果可想而知。本次实验之所以取得意想不到的成功,主要归功于王鑫尉同学。他从小喜欢动手,喜欢做手工,喜欢做各种实验,对旅行与科学研究有着浓厚的兴趣。作为老师,我们对有这类动手能力强、兴趣广泛的同学一定要努力保护他的兴趣、进一步激发他的兴趣,并给与力所能及的帮助。另一方面,老师要抓住契机,让他的兴趣点燃其他同学的兴趣。王鑫尉同学带动了他们实验小组中其他同学对地理实验、地理学科学习的兴趣,他们实验小组在教室内成功的实验演示又激活班级、年级中其他同学的兴趣。再者,指导老师感觉到教师应该在教学过程中增加地理实验教学研究。地理实验看似耽误了教学时间,看似对学生知识的掌握帮助不大,但学生学习地理学科的兴趣被激发出来,对地理学习的帮助,是教师多上几节课不能比拟的。

2、实验使学生重新理解科学与科研。

1)、理论一定要走向实践。从理论走向实践并不是象我们设想的那么简单。理论与实践之间并不是无缝对接的,其间可能存在很多障碍,也可能是一座大山。打通理论与实践间的隧道需要付出艰辛与努力,期间会遇到很多挫折与失败。“地表水平运动物体方向的偏转实验,不论是实验器材,还是实验步骤看上去都非常简单,几分钟就能完成。但实验小组实际工作时间花了三四个小时才得以完成。同学们感叹道,是非经过不知难呀。实验过程使他们感悟到科学理论要经过实践的验证,科研过程就是一个不断探索、不断解决困难的过程。比如,实验原始设计中,红色液体是稀释后的红色墨水。但其流速过快,观察困难且污染伞面后难于清洗。于是他们就要想办法寻找替代品。经过对面粉、生粉、辣椒酱、胶水稀释液、食用油等替代品试验、比对,终于确定食用油是较为理想的实验液体。在液体下注时,学生开始用茶杯,发现很难控制液体倾注量。他们又用小口饮料瓶替代,取得较好效果。实验过程中思维不断得到激发,灵感不断涌现。他们感悟到,灵感来源于动手,创新来源于实践。

高中地理课程中涉及的实验如大气热力环流的形成过程实验、冲积扇的形成过程实验、水土流失过程实验、新月形沙丘形成过程实验等看上去都很简单,但据笔者的实验体会,要想获得理想的实验结果都需要数次或十数次的反复修正,有的时候不耐其烦而半途而废。所以笔者看到很多老师在经验介绍时把实验说的那么轻松是很羡慕的,同时也怀着小小的怀疑。该实验组同学在实验的过程中也把同样的疑虑告诉过老师,也曾经在反复试验挫败时想过放弃。指导老师们一直给与其鼓励,帮助其想办法解决困难。终于取得理想结果。挫折与失拜是成功之母。这句话对学生原来只是写在墙上的一句格言,只是写作文时用到的一句个警句,没有多深的感触。十几次失败带来的成功,使这句话在他的意识里已打上深深烙印,融进其血液里。不是班主任千叮咛万嘱咐能达到的效果。
  1. 、科研独具魅力。

学生眼中的牛顿、爱因斯坦等科学巨匠是神圣的,但他们也是“科学怪物”。学生想象中的科学家们生活单调乏味、艰辛单调、少有乐趣,离生活太遥远。值得称颂,但难于学习。通过实验当数次、十数次失败后终于看到了自己想要的结果,当某位同学产生了一个创意,当某位同学提出了一个新的思路、新的实验方向时他们为之欢呼雀跃、互相击掌庆贺,感觉爽极了;当他们在教室内成功做好演示实验时,获得了同学们的掌声,内心感到相当骄傲与自豪。他们体会到科学研究中的乐趣与魅力。感悟到科学研究不总是枯燥乏味、过后必有甘甜,科学研究不总是艰辛与困顿,过后必有少有的轻快、狂喜与艳羡。很多人献身科学不完全是品德高尚,更多的是乐于其中。

  1. 思维能力在实验过程中提高

第一阶段实验结果不理想,学生逐一分析所用器材对实验结果的影响,分析改进每一实验器材的改进的可能性,然后在现实条件下寻找到改进红色液体流动速度的优化方向。其逻辑思维能力得以开发,在设想与审查每一解决问题方案时,思维缜密性品质得以提高。原始实验设计方案中我们只设计了从高纬向低纬物体运动时偏转现象的演示,在没有老师的指点下,同学们还突发奇想把伞把倒过来做从低纬向高纬物体运动时偏转现象的演示。最亮眼的灵感来源于逆向思维的应用。说明实践过程能激发人的创造力。死记硬背、闭门造车只能使人思维僵化、创新能力萎缩。

4、合作意识、团队意识得到强化。在实验操作中。转伞把的同学、滴注液体的同学、实验观察与记录的同学要通力协作才能较好地完成任务;遇到挫败需要大家互相鼓励、加油以增强信心;互相讨论、争论、辩驳才能激发灵感,找出解决问题新路。合作意识要在合作解决困难过程中培养,团队精神要在行动过程中及同学们的掌声中得以感悟。
  1. 地理实验是一种重要的地理科学研究方法,但也有一定的局限性,也不是万能的,比如,我们目前认为找到验证东西方向做水平运动物体发生偏向的试验方法。所以在采用地理实验这种研究方法时,要做到具体问题具体分析。

                  

                                                                                                                      发表于《地理教学》2014年第14期


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