“上晓天文,下知地理”,“宇宙环境”对于刚刚进入高中的学生来说,这样的“见面礼”,起点太高,难度颇大。但同时学好“宇宙环境”有助于学生形成正确的宇宙观,培养学生的空间立体思维和想象能力,是其它章节的教材无法替代的。因此,如果能联系《初中地理》第一章“地球”、第二章“地图”和第二十章“人类共同生活在地球上”等内容,同时做好地理“实验”,不但有助于学生理解和掌握这部分知识,为以后的学习打下扎实的基础,而且对于培养学生兴趣、提高学生学习地理的积极性将具有重要的意义。新课程的“三维”评价标准要求我们改变传统的教学观念,倡导自主学习、探究学习、合作学习,而实验教学也是一种非常行之有效的教学方式。下面以“宇宙中的地球”为例,对新课程中的地理实验教学进行浅析:
一、观察实验——月相的观赏
连续观测一个月的月相(一般选择9、10月份),记录并总结月相的变化规律——“上上上西西,下下下东东”。
通过观察实验,能培养学生敏锐的观察力和丰富的想象力,教师的必要指导和和学生持之以恒的观察是该实验成功的重要保证。另外还有热力环流的实验演示、背斜向斜的观察等。
二、测算实验——学校所在地的地理坐标的测定
1、活动准备
观测用具:长度为1.5m左右的直杆一根,卷尺一把,石英表或电子表一块(精确度越高越好),三角函数一本,天文年历一份,白纸和彩色笔若干。如果没有天文年历,最好是选择“两分两至日”,从教学进度考虑,应以秋分日为宜,此时δ为特殊值0°。
2、活动过程
找一块空旷平地,下面铺好白纸,把直杆通过白纸并垂直插在平地上,量出直杆在地面以上的高度h,每隔一定时间测一次直杆影子长度,记录此时影子长度及对应时间,并将影子画在白纸上。测量时间间隔不要太大(5分钟以内),以免影响测量准确度。
3、分析和计算
①从纸上或记录中找出直杆影子最短时(即太阳位于该地上中天时)的影子长度l,利用tanh=h/l(h为此时正午太阳高度),查函数表得出h的值。
②利用正午太阳高度的计算公式计算该地地理纬度:φ=90°-h+δ,式中δ为该日太阳直射点纬度,式中φ为所求点的地理纬度。
③从记录中查找出直杆影子最短时的北京时间(t),此时当地地方时为12时,并计算地方时差:δt=t-12(换算为分钟)。再计算经度差:δλ=(δt/4)°,便可得出地理经度:λ=120°±δλ,式中加号和减号的取法为东加西减。若影子长度最小值出现在北京时间12时之后,表示观测地点在120°以西,取“-”;相反,则取“+”。通过该实验教学,可以培养学生在地理方面的数理能力和观察能力,并能培养合作学习的意识和团队协作精神。
三、动手实验——小小地球仪的制作
1、准备白色的小球或乒乓球,先确定南北两极。
2、用一根细线连接南北两极,绕小球一圈,用笔沿细线画一个圆,确定一条线为本初子午线(0°经线),那么另一条线就是180°经线,把度数写在小球上经线旁。其次,从本初子午线向东每隔15°画出一条线。画时,先将0°—180°经线之间划为12等分,利用细线画出经线,标出度数,自0°经线向东依次为15°、30°、45°……用同样的方法,标定西经度。
3、用一根细线,连接两极点,并作好标记。将细线取下,用直尺测出细线的中点,而后再将细线如前连接两极点,在细线的中点处画出球上的位置,再移动细线,依次标出几个点,将这些点连接起来就是赤道。自赤道向南、向北每隔30°画一条细线,方法同上,并标定度数。通过该实验教学,可以培养学生的动手能力,养成探究学习的习惯。
四、探索实验——地球自转的验证
利用傅科摆,我们可以证明地球的自转。利用沙漏同样可以验证地球自转:
1、用三根木头搭一个高约2.5m的支架,选择硬版纸(规格45×40cm),制成一个圆锥体。圆锥体尖留一个小孔,另一端系三根长约2m的细绳,三根细绳须均匀系在纸上,使圆锥体尖端垂直向下,再将绳子系在三角支架上。
2、将准备好的沙漏尖端小孔用塞子塞住,里面装入彩色沙子,推动沙漏做钟摆运动,并拨掉圆锥体尖端的塞子让细沙流出。
3、分析沙迹,发现沙漏并不是来回做直线运动,而是近似的扁长的椭圆形运动轨迹,由此可以证明地球自转的存在。
本“实验”重过程、重参与,让学生体验到了成功的愉悦。通过实验教学能培养学生的探究学习和自主学习能力。