低成本實驗在普高地理教學中的開發和利用

　　低成本實驗即價廉、花費少的實驗。低成本實驗即通過簡易材料的制作、使用身邊隨手可得的物品進行探究活動和各種實驗，可以拉進地理學習和生活的距離，讓學生深切感受科學的真實性。
　　
　　一、高中地理教學開展低成本實驗的必要性
　　
　　1.地理課程標準的要求
　　地理課程標準其基本理念提出“倡導自主學習、合作學習和探究學習，開展地理觀測、地理考察、地理實驗、地理調查和地理專題研究等實踐活動”。新課標課程目標的“知識與技能”方面要求“學會獨立或合作進行地理觀測、地理實驗、地理調查”。新課標內容標準則在多處提出地理實驗的建議，如“利用身邊可以找到的材料（透明塑料袋、塑料薄膜、玻璃瓶等）和溫度計，做一次模擬大氣溫室效應的小實驗。”由此可見，地理新課標將實驗教學提到了前所未有的高度。
　　
　　2.地理新教材的要求
　　高中地理必修Ⅰ以講解自然地理原理為主，很多原理在短期內很難掌握，例如，溫室效應、水循環、地質運動、晝夜長短變化與正午太陽高度角的變化規律等內容，都超出學生感知的范圍，對普通學校的學生更是難上加難，這些知識點可以通過地理實驗演示，起到事半功倍的效果。浙江省2006年新課改采用湘教版地理教科書，書本中的活動、探究內容特別多。本校是農村普高，只有地球儀和幾幅掛圖，其它地理教學配套器材微乎其微，這些客觀因素影響了中學地理實驗的正常開展，改善中學地理實驗的一項重要措施就是大力加強低成本地理實驗的開發。“低成本地理實驗”其宗旨是：一方面通過利用生活中的廉價材料開展地理實驗教學，解決或緩解實驗器材短缺問題，尤其能滿足農村普高開展地理實驗教學的需要；另一方面通過利用生活材料、物品或器具做地理實驗，可以提高學生的地理學習興趣，培養學生創新能力和實踐能力。
　　
　　二、開發和利用低成本地理實驗的基本途徑
　　
　　1.從廢舊物品中開發利用低成本地理實驗
　　廢舊物品得以充分利用可成為地理實驗資源，如廢舊的紙盒、易拉罐、塑料瓶等。筆者所設計的實驗中常用的空礦泉水瓶就是廢棄物品，只要善于觀察、勤于實踐、積極動手，不僅可以變廢為寶，培養學生的創新意識，而且有利于培養學生的環保意識和勤儉節約習慣。例如，在“大氣受熱過程”這部分內容中，“大氣的保溫作用”是教學的重點和難點。筆者設置了一個溫室模擬實驗應用到教學中，收到很好的教學效果。
　　實驗目的：利用身邊的事物理解地理原理，并了解該實驗與“大氣保溫作用”的區別。
　　實驗器材：1.5升的空礦泉水瓶（2個）、2.5升空塑料瓶（1個）、溫度計（2支）、土壤（少量）、剪刀、手機或手表、紙筆等文具。
　　實驗步驟：①將溫度計編號為A、B，用剪刀將3個塑料瓶攔腰截斷，將2個1.5升的底部碗狀部分平放。②將相同量土壤放入這兩個碗狀部分，分別插入溫度計A和溫度計B，溫度計A用2.5升塑料瓶的下半截套上，溫度計B上無任何覆蓋物。③將兩個裝置放置在陽光下，保證兩支溫度計接收同樣的陽光照射，然后觀察升溫過程，每隔半小時觀察一次溫度計并記錄溫度，比較兩支溫度計的溫度差別及各自溫度變化。
　　實驗結論：溫室阻止了空氣在室內外對流或湍流方式的熱交換，從而使室內增溫。
　　實驗探討：本實驗可鍛煉學生創新能力和動手能力。玻璃溫室的原理和大氣保溫作用原理不一樣，后者主要依賴大氣逆輻射把熱量還給地面。因此，如果是“大氣保溫作用”實驗就不能按上述操作，應該盡量收集CO2，再進行操作。同時，讓學生根據自己所得的實驗數據，分析實驗模擬的原理及其在農業生產中的使用情況。實驗后，不少學生聯想到農民冬季用塑料薄膜覆蓋農田也是這個原理。
　　這樣的課外小實驗簡單易做，取材容易，對學生的獨創性、想象能力的培養有極大好處。
　　
　　2.從農業資源中開發利用低成本地理實驗
　　農村學校條件落后，但有著特殊的低成本地理實驗資源，如用竹子、木材、稻草、泥土、樹葉等做地理實驗，可達到特殊的實驗效果。筆者任教的學校有一座山，實驗原料可以取之于山，用于教學。例如，學習必修一第三章第二節“自然地理環境的整體性”時，課本P41活動題“如何保持土壤不被沖刷”，筆者帶領學生從學校的小山上挖了泥土和草皮，拾了樹葉等，嘗試如下實驗。
　　將學生分成三組。首先每組學生在籃球場上將3千克泥土堆成形狀大體相同的三個圓錐體。A、B兩組分別在土堆上覆蓋一層草皮、一層樹葉，C組無覆蓋物。第二步，A、B、C三組分別派一位學生將相同量的水裝入灑水壺，并且在距土堆頂部20厘米的高度以相同的流速慢慢淋下來，模擬大氣降水，最后大家觀察比較沉積在不同土堆邊緣泥土的多少。
　　實驗結果：沉積在土堆邊緣的泥土量，A組最少，B組居中，C組最多。這說明相同情況下斜坡的土壤不被水沖走的最好辦法是地表植被覆蓋良好。這樣通過實驗，學生更深刻理解保護植被的重要性。
　　筆者和學生在籃球場做了這一實驗后，一位男同學問：“老師，地形坡度不同，水土流失的情況是不是也不同？”筆者順勢引導：“水土流失不僅與地表的覆蓋物有關，還與地形坡度有關。開動腦筋思考，并每組都設計一個實驗來驗證上述情況。”
　　A組設計了一個實驗，將3個圓錐體堆成不同坡度，3位同學用相同的水量以相同的流速把灑水壺里的水慢慢淋下來，其他同學仔細觀察沉積在土堆邊緣泥土的多少。大家得出結論：坡度越大，水土流失情況越嚴重。
　　B組和C組共同設計了另一個實驗，找一塊長約1米、寬約0.4米的木板，將土壤平鋪在木板上，調節木板的傾角，觀察在相同的情況下淋水后土壤流失的情況，得出了相同的結論。
　　筆者又引導學生：“能否再深入思考，設計一個實驗，將水土流失的大小與地表覆蓋物的不同、地形坡度的大小、降水強度、降水時間長短之間的關系都體現出來。”
　　大家一起討論，還是用剛才用過的材料，可設計如下實驗。
　　首先將相同量的土壤放在木板兩側，一側土壤上覆蓋有草皮，另一側沒有覆蓋物；第二步，調節木板的傾斜角，噴水，注意噴水時間、強度；最后，一起觀察，有草皮覆蓋一側的土壤，泥土沖下來的極少，水流清澈，而另一側土壤有很多的泥土沖下來，水流較渾濁。
　　實驗結論：水土流失的大小與降水強度、降水時間長短、地形坡度大小、地表覆蓋物的好壞成正比，植物對降水有較大的截留作用，要根治水土流失，必須把植樹和種草結合起來。江南丘陵地區水土流失很嚴重，經濟損失非常巨大。筆者啟發學生“你們現在應該做什么？”大家領悟，將實驗用的土壤草皮送回到學校的小山上。
　　實驗比語言更有說服力，通過實驗化難為易，可激發學生學習地理知識的積極性，又易于掌握地理知識，在實踐中獲得知識。學生經歷了知識的構建過程，學得更好、學得更活，真切感受植物對土壤的保護作用，增強對水土流失嚴重性的認識，更加愛護校園的花草樹木。
　　
　　3.從學習與生活用品中開發利用低成本地理實驗
　　學習用具、生活用品等也可以用來設計有趣的地