美国高中地理教材“地学实验”的特点及启示

　　地理实验教学日益成为广大一线地理教师重要的教学方法，美国麦格劳-希尔公司出版的《地理：地质学、环境与宇宙》（《earth science： geology， the environment and the universe》）（为方便表述，以下简称“美国教材”）作为美国高中主流理科教材，涉及众多实验项目，本文侧重于分析其中“地学实验”的设计，以期对我国地理实验教学有所启示。
　　一、“地学实验”概况
　　美国教材中的地理实验，非常注重学生地理技能、思维方式、实践操作能力的培养。全书共124个实验项目，分为探索实验、迷你实验、技能实验和地学实验四大类。其中“地学实验”共31个，按照操作方式和内容又分为地学实验、网络实验、地学制图实验和设计实验四小类，每类实验大致包括四个环节，但又各不相同。
　　较之于该书其他三类实验，每个“地学实验”都是一个综合性极强、结构极为完整的大型实验，它设置在章节之后，是对本章所学内容的总结升华。每一个地学实验都设置简短的引入，用来介绍本实验的目的。在环节设置中，四类实验都含有“实验准备”和“结论与应用”两个环节，而“实验准备”又因不同类型的实验各异；实验从学生身边的事例出发，在“结论与应用”环节应用于社会问题；每类实验又因实验性质和内容的不同分别设置了实验设计、实验分析、实验步骤等不同的环节。WWw.11665.COm设计实验还添加了安全警示，体现了浓厚的人文关怀，网络实验因需借助于网络平台特别说明了实验数据的来源，地学制图实验则附有实验底图。
　　二、“地学实验”栏目的特色分析
　　1.实验设计具有完整的科学体系
　　美国教材中的“地学实验”具有完整科学的体系结构。在实验准备环节，提出问题、做出假设、列出实验器材并明确目标；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。这样的设计旨在使学生完整体验实验研究的过程，让学生像科学家一样去思考问题、分析问题、解决问题。
　　2.实验设计注重培养学生的探究能力
　　美国教材中的“地学实验”的四个环节涵盖了探究性学习的主要方面，是发现问题、分析问题到解决问题的过程。实验设计注重对学生进行渐进式的引导，例如在设计实验“设计一个能量高效利用的建筑”中，实验准备环节要求学生开展头脑风暴，讨论设计要点及其结合方式，进而找到所需材料；实验设计环节循序引导本文由论文联盟http://收集整理学生“分析数据—设计建筑—检测效果—绘制图表—改进设计”；实验分析环节则从不同层面提出实验相关问题，帮助学生明确探究思维行进的方向，使学生在操作中由浅入深，寻找由问题到措施的解决途径。
　　3.实验设计注重严谨与开放的结合
　　美国教材中的“地学实验”具备自然科学实验严谨科学的特性，也具备社会科学开放兼容的特质。实验有其严格的步骤，量化指标并不容许被轻易改变，如“模拟水团”实验中需要的食盐和淡水的分量、实验时间都有严格的规定，如若这些量化指标有所改变，实验的结果也不尽相同。然而，在实验中设计中，我们还可以看到“你可以”“你认为”之类的字眼，第二人称作主语使学生根据自己的实际情况操作实验，在很大程度上给了学生自由发挥的空间。
　　4.四类实验各自特色鲜明
　　地学实验往往用来验证某一问题，或寻找某一问题的答案，具有相对完整的实验步骤；网络实验最显著的特色在于该实验需要借助于网络完成，从提供的网络数据来源中收集资料，并将实验结果和数据共享在网络上；地学制图实验提供实验底图，学生需要在底图上作图分析，有助于培养学生的地图素养和技能；设计实验需要学生针对问题提出实验假设，并进行实验设计去验证假设，这类实验充分发挥学生的主观能动性，是地理实验教学发展到高级阶段的形式。
　　三、“地学实验”对我国地理实验教学的启示
　　1.设置综合性的实验板块
　　美国教材中的地学实验是四类实验中难度最大、设计最系统、综合性最强的实验。我国教材中的实验模式类似于美国教材中的迷你实验和探索实验，步骤简单、规模偏小，像“地学实验”一类的综合性实验根本没有涉及。然而，地学实验能够帮助学生形成正确的科学实验观念，了解科学研究的一般流程，对学生的终身发展具有非常重要的意义。因此，在我国教材中设置系统的、综合的实验项目符合学生及地理学科发展的需要。
　　2.建立地理实验室
　　地理在中学的文科地位使得地理实验教学实施面狭窄，实验形式大多限于教师演示实验，学生真正动手操作的机会并不多。美国教材中的地学实验结构完整、规模大、综合性强，在课堂上并不容易完成，只有在专业的地理实验环境下才能够发挥其价值。而这类科学实验的实施又是促进学生地理科学素养提高的重要途径。因而，建立像理化生那样的学科专业实验室对地理实验教学的开展具有重大意义。
　　3.实验内容设计要调动学生的探究意识
　　我国地理教材上设计的实验大都规定了实验的相关细节，设置的探究问题也过于简单，不利于学生思维的拓展和课堂主体作用的塑造，这并不是真正意义上的探究性学习。以人教版必修一“河流地貌的发育”一节中“模拟河流冲积扇”的实验为例，该实验步骤详细，学生自己思考实验设计的空间狭小，设置的问题“细沙在书本前的堆积体外形是否具有山前冲积扇的特征”简单地询问学生是或否，问题过于简单，不具有思考探究价值。实验分析所设置的问题要符合学生的认知规律，难度控制在学生最近发展区之内，要能激发学生的探究欲望，使学生参与知识发现的过程。
　　美国教材中的“地学实验”有许多值得我们借鉴的地方，借鉴国际先进之处并不等于否定我国实验教学的全部，取他山之精华并结合我国实际才能获得更好的发展。