實驗教學在美國
——以地震單元為例

上海市海南中學（200080） 潘紅星

實驗教學在美國
——以地震單元為例

上海市海南中學（200080） 潘紅星

地理包含自然科學內容，所以，實驗教學理應是地理教學的一部分。然而在我國的中學階段地理長期以來屬于文科，實驗教學長期遭到忽視。

去年9月24日，我作為上海—加州影子校長項目的一名學員來到加州進行為期2個月的學習。我被安排到坦布爾高中（Temple City High School），我的主要工作是隨校長參加一些會議和活動，其余時間進教室聽課，與學生和教師交流。也許是專業的本能，我最想聽的還是地理課。但是，美國沒有地理課。

一次偶然的機會，我踏進了地球科學（Earth Science ）的課堂，我欣喜若狂：這不就是我們的自然地理課嗎？整個10月份他們教授的主要內容是有關地震的知識，我總共聽了八節課，發覺他們的課堂一大特點是實驗多，其實驗教學存在以下幾個特點。

一、實驗有規范的操作步驟

以地震地點的確定實驗為例，這個實驗是在課堂上完成的，并且是個體實驗。實驗包含了實驗目的、實驗所需的材料、實驗的技能、實驗的步驟、實驗的分析和結論、更多的探索幾部分，學生只要按實驗步驟操作即可順利地完成實驗。如書上有這樣的內容：你怎樣才能確定地震地點呢？接著列出了實驗所需的材料，有鉛筆、圓規、世界地圖等；實驗所需的技能包含有測量、地圖的解讀和分析等。

實驗的步驟分三步：

1．圖1、2、3是三幅分別在紐約、西雅圖、墨西哥城所記錄的同一次地震的地震波圖，利用三幅圖中P波和S波的時間差和圖4，計算出三個城市離震中的距離，并記錄在表1中；

2．在圖5地圖上確定紐約、西雅圖、墨西哥城三個城市的位置；

圖1

圖2

圖3

圖4

圖5

3．以三個城市為圓心，按圖上比例尺換算，以每個城市離震中的距離為半徑畫三個圓，三個圓的交點即震中。

實驗的分析和結論：

1．利用圖4計算出三個城市離震中的距離有多遠？

2．三個城市離震中的距離以公里為單位分別是多少？

3．震中的地理位置大致是多少？

4．紐約記錄到的P波是在UTC 9:01，請問地震是在UTC何時發生？請解釋原因。

表1 Data Table

更多的探索：利用英特網或圖書館資源，將最近10次地震的時間、地點和震級以表格的形式列出來，然后在班上作一個交流。

防震屋的制作，老師以課外作業的形式布置，并且要求是團隊完成。在作業要求里老師注明：材料費平攤，作業10月24日交，作業的分值是25分，房屋長和寬都是10英寸，高14英寸，如果是二層或三層樓的，長和寬的要求一致，另外每層層高10英寸，同時，還列出了所需的材料和不能使用的材料，由于防震屋要放在地震臺上測試，老師還特別要求學生制作的防震屋的底不能超過0．25英寸厚。

二、實驗過程鼓勵學生創新

雖然對防震屋的制作教師規定了尺寸，也規定了必須是團隊合作，實際學生制作的防震屋可謂是五花八門，從材料上看，有用餅干制作的，有用棉花糖制作的，有用冰棍棒制作的，有用牙簽制作的，有用硬紙板制作的，有用木頭制作的，有用廢舊材料制作的，也有用樂高積木搭成的；從層高來看，有一層的，有二層的；從建筑風格看，有蒙古包式的，有歐式建筑，有干欄式建筑，有軍營式的；從顏色看，有原木色的，有彩色的，有迷彩色的。可以說是創意無限，精彩紛呈。一個年級將近五百位學生，一百多份作業，我觀察下來沒有一份是類同的。看到滿屋子的防震屋，我激動異常，在征得安東尼老師同意的條件下，我急忙掏出相機，把他們精彩的創作記錄下來。

圖6

當安東尼把學生的作品放在地震臺上搖晃30秒鐘時，學生相當緊張，有的甚至屏住呼吸。當他們的作品經受住考驗時，他們歡呼雀躍。我試著問了幾個組的學生他們作品通過測試的感受時，他們的回答幾乎相同：很激動，很享受，很高興。

有些學生的防震屋是用食品做的，當這些防震屋通過防震測試后，他們就快快樂樂地一起享受他們的美食，吃得津津有味。作業過后還能享受美食，可能那也是美國特色。無論從過程看，還是從結果看，學生一路收獲的是快樂。

三、實驗評價聚焦實驗目標

還是以防震屋的制作為例，安東尼老師的評價緊緊圍繞制作要求，具體見下表：

表2

雖然制作材料允許學生多種選擇，制作的風格由學生小組商量決定，但安東尼老師在評價學生的作業時還是有基本的要求，如尺寸、材料、美觀性、抗震程度等。可以說，他的這份評價表是緊扣當初給學生的制作要求的。每份作業放到防震臺上測試前，他都請學生一一地用卷尺量他們制作的防震屋的尺寸，凡是按要求制作的得5分，不按要求制作的適當扣分，評價的嚴謹性由此可見。

經歷了地震單元的實驗教學，我的最大感受：美國學生的創新能力、動手能力就是在這樣一節節的課上，一次次的實驗中培養鍛煉出來的。