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《地理：地质学、环境与宇宙》（《Earth Science： Geology， the Environment and the Universe》）是由美国麦格劳-希尔（McGraw-Hill）公司出版的一本美国高中地理教材，供9～12年级学生使用。全书分为8个单元，共31章。教材中设计了多种多样的实验，分为探索实验、迷你实验，技能实验和地学实验，共124个实验。本文主要分析迷你实验的特点。
一、实验类型丰富多样
全书31章内容中，每章均设有一个迷你实验，124个实验中迷你实验占31个。按照实验的内容和操作方式，迷你实验分为观察实验、模拟实验、模型制作实验和测量计算实验四类。其类型、数量和内容如表1所示。
二、实验过程容易操作
迷你实验包括实验目的、实验步骤、分析与结论三部分。每个实验都根据本章节的学习要点提出相应的实验目的，列出详细的操作步骤，通过对设置的几个问题进行分析和研究，逐步得出实验结论。整个实验过程简短，实验仪器和材料学生容易获取，操作步骤简单易行。实验可以在家、课堂或实验室操作，学生可以独自完成、合作完成或在教师的指导下完成。如第4单元“大气圈与海洋圈”第12章“气象学”中的迷你实验“太阳光入射角度的差异是如何形成的？”
【迷你实验】太阳光入射角度的差异是如何形成的？
（一）实验目的
模拟太阳光线到达地球表面时的角度。
（二）实验步骤
（1）在离纸面几厘米的高处，用手电筒垂直向下照射。
（2）用一支铅笔描绘落在这页纸上的光线轮廓。这一轮廓模拟了太阳光是如何照射地球的。
（3）保持手电筒和纸面的距离相同，再将手电筒倾斜，与纸面大约成30°。
（4）描绘手电筒光线在纸上的新轮廓。这一点跟极点地区所接收的太阳光线是相似的。
（三）分析与结论
（1）描述在步骤1和步骤3之间，光线轮廓的不同之处。解释其原因。
（2）你认为光线所覆盖的区域的变化是如何影响到某一地区所接收的光的密度的？
（3）手电筒模拟了照射到地球表面的太阳辐射。基于这种认识，比较靠近赤道的地区和靠近极地的地区所吸收的热量的差异。
本实验根据本章内的一个学习要点“太阳辐射在地球上的分配”提出实验目的：模拟太阳光线到达地球表面时的角度。列出4个实验步骤，操作步骤具体详细，容易操作，学生可独自完成。所需的实验器材为：手电筒、纸张和铅笔，均为生活或学习用品，极易获取。实验场所在家、在学校均可。在实验的过程中，通过动手操作、观察实验现象、分析和思考设置的问题，得出实验结论。
三、实验设置贴近生活
教材中设置的迷你实验在选题和使用的材料方面都很贴近生活。实验选题与学生的生活实际紧密联系，选择学生身边的问题，从学生熟悉和感兴趣的事物出发设计实验。如“土壤和水怎样吸收和释放热量”“如何鉴定地物在地球上的位置”“模拟岩石的风化”“‘温和’的降雨是如何导致洪水泛滥的”“研究海水的化学组成”等。迷你实验中所使用的材料非常简单，一般是学生生活中所使用的生活用具，如温度计、胶带、绳子、小刀、牙签、肥皂、塑料盆等，在家中就可以找到，操作步骤简单，可以独自完成，因而学生可以在家中进行尝试。学生利用身边的材料进行实验探究，将生活与科学相联系，通过现实生活中的问题学习地理科学知识，用地理科学的观点解释现实生活中的现象，把抽象的地理知识融入生活场景之中，增强其趣味性与生活性，提高了学生的学习兴趣。如第3单元“地表的演化”第7章“风化、侵蚀、土壤”中的迷你实验“模拟岩石的风化”。
【迷你实验】模拟岩石的风化。
（一）实验目的
模拟岩石暴露在周围的环境中并缓慢被风化的过程。
（二）实验步骤
（1）先用牙签在肥皂块上深深地刻上你的名字，再称出肥皂的重量。
（2）测量并记录肥皂上被刻文字的深度。
（3）将肥皂块放在洗手池边。
（4）打开自来水龙头，让水滴在肥皂上，调节水流大小，直到可以观察到被刻文字深度的变动。
（5）测量并记录被刻文字的深度。
（三）分析与结论
（1）被刻入肥皂块里的文字的深度是如何变化的？
（2）肥皂块的形状、大小或重量发生变化了吗？
（3）失踪的肥皂到哪里去了？
（4）你还能想出其他方法来确定肥皂耗损的情况吗？
这个实验利用学生身边的生活用品进行实验，用常见的生活场景来模拟岩石暴露在环境中并缓慢地被风化的过程，将现实生活与地理科学知识相联系，从学生已有的生活经验出发，精心设计实验，突出实验的趣味性和生活性，提高学习兴趣。
四、实验设计注重探究
教材中迷你实验的设计注重实验的启发性和探究性，每个实验均设置了“分析与结论”环节，在这一环节中设置了几个问题；在实验过程中通过这些启发性的提问，激发学生的探究欲望，提高学生参与实验探索的积极性和主动性，引导学生借助实验，通过分析和思考得出结论。如第4单元“大气圈与海洋圈”第13章“风暴的本质”中的迷你实验“‘温和’的降雨是如何导致洪水泛滥的？”
【迷你实验】“温和”的降雨是如何导致洪水泛滥的？
（一）实验目的
模拟造成同一区域内长时间降雨及反复而缓慢的风暴所带来的影响。
（二）实验步骤
（1）在一个大水池或浴缸底部放一个方格塑料制冰盒。
（2）在一个干净的塑料瓶子中倒入水，直至瓶子有2/3满为止，拧上瓶盖。
（3）在制冰盒的一端约8 cm高处，倒举塑料瓶，并将瓶盖稍稍拧开，使塑料瓶中的水缓缓流出。注意保持流入制冰盒的水维持在相对恒定的量。在30 s内，慢慢地把塑料瓶从制冰盒中的一端移向另一端。尽量在每一冰格中倒入大致相同量的水。
（4）测量每一格内的水深，计算出其平均深度。
（5）重复步骤（1）-（4），但这次要在15 s内将塑料瓶从冰格的一端移到另一端。
（三） 分析与结论
（1）在第4步和第5步中，其平均水深有什么不同？你怎么解释出现这些差异的原因。
（2）根据这些结果，推测移动的风暴对一个区域内所接收的降水量的影响。
（3）如何对这个实验做出调整，从而能被用来模拟不同的降雨速率？
该实验通过5个步骤的操作，要求在实验的操作过程中注意观察实验现象，对“分析与结论”环节设置的3个问题进行思考和分析，得出结论。学生通过这一实验探究，理解“即使是温和的风暴，若在同一片区域持续出现，这样的重复天气模式也会造成洪水的发生”，从而学到更多有关洪水的知识。
参考文献
[1]赫斯.地理：地质学、环境与宇宙[M].浙江：浙江教育出版社，2006.
[2]李文田，苏华.美国地理教材实验设计与编制及对我国的启示[J].地理教学，2010（8）.
[3]曹军.美国高中地理教材《科学发现者·地理》[J].地理教学，2010（8）.
[4]郑红燕，李晴，胡卓亚.美国高中教材《地理：地质学、环境与宇宙》实验部分特点简析[J].地理教学，2011（11）.
[5]杨晓焕.美国高中地理教材的特色分析及对中国的启示——以《科学发现者》为例[D].西安：陕西师范大学，2011.
一、实验类型丰富多样
全书31章内容中，每章均设有一个迷你实验，124个实验中迷你实验占31个。按照实验的内容和操作方式，迷你实验分为观察实验、模拟实验、模型制作实验和测量计算实验四类。其类型、数量和内容如表1所示。
二、实验过程容易操作
迷你实验包括实验目的、实验步骤、分析与结论三部分。每个实验都根据本章节的学习要点提出相应的实验目的，列出详细的操作步骤，通过对设置的几个问题进行分析和研究，逐步得出实验结论。整个实验过程简短，实验仪器和材料学生容易获取，操作步骤简单易行。实验可以在家、课堂或实验室操作，学生可以独自完成、合作完成或在教师的指导下完成。如第4单元“大气圈与海洋圈”第12章“气象学”中的迷你实验“太阳光入射角度的差异是如何形成的？”
【迷你实验】太阳光入射角度的差异是如何形成的？
（一）实验目的
模拟太阳光线到达地球表面时的角度。
（二）实验步骤
（1）在离纸面几厘米的高处，用手电筒垂直向下照射。
（2）用一支铅笔描绘落在这页纸上的光线轮廓。这一轮廓模拟了太阳光是如何照射地球的。
（3）保持手电筒和纸面的距离相同，再将手电筒倾斜，与纸面大约成30°。
（4）描绘手电筒光线在纸上的新轮廓。这一点跟极点地区所接收的太阳光线是相似的。
（三）分析与结论
（1）描述在步骤1和步骤3之间，光线轮廓的不同之处。解释其原因。
（2）你认为光线所覆盖的区域的变化是如何影响到某一地区所接收的光的密度的？
（3）手电筒模拟了照射到地球表面的太阳辐射。基于这种认识，比较靠近赤道的地区和靠近极地的地区所吸收的热量的差异。
本实验根据本章内的一个学习要点“太阳辐射在地球上的分配”提出实验目的：模拟太阳光线到达地球表面时的角度。列出4个实验步骤，操作步骤具体详细，容易操作，学生可独自完成。所需的实验器材为：手电筒、纸张和铅笔，均为生活或学习用品，极易获取。实验场所在家、在学校均可。在实验的过程中，通过动手操作、观察实验现象、分析和思考设置的问题，得出实验结论。
三、实验设置贴近生活
教材中设置的迷你实验在选题和使用的材料方面都很贴近生活。实验选题与学生的生活实际紧密联系，选择学生身边的问题，从学生熟悉和感兴趣的事物出发设计实验。如“土壤和水怎样吸收和释放热量”“如何鉴定地物在地球上的位置”“模拟岩石的风化”“‘温和’的降雨是如何导致洪水泛滥的”“研究海水的化学组成”等。迷你实验中所使用的材料非常简单，一般是学生生活中所使用的生活用具，如温度计、胶带、绳子、小刀、牙签、肥皂、塑料盆等，在家中就可以找到，操作步骤简单，可以独自完成，因而学生可以在家中进行尝试。学生利用身边的材料进行实验探究，将生活与科学相联系，通过现实生活中的问题学习地理科学知识，用地理科学的观点解释现实生活中的现象，把抽象的地理知识融入生活场景之中，增强其趣味性与生活性，提高了学生的学习兴趣。如第3单元“地表的演化”第7章“风化、侵蚀、土壤”中的迷你实验“模拟岩石的风化”。
【迷你实验】模拟岩石的风化。
（一）实验目的
模拟岩石暴露在周围的环境中并缓慢被风化的过程。
（二）实验步骤
（1）先用牙签在肥皂块上深深地刻上你的名字，再称出肥皂的重量。
（2）测量并记录肥皂上被刻文字的深度。
（3）将肥皂块放在洗手池边。
（4）打开自来水龙头，让水滴在肥皂上，调节水流大小，直到可以观察到被刻文字深度的变动。
（5）测量并记录被刻文字的深度。
（三）分析与结论
（1）被刻入肥皂块里的文字的深度是如何变化的？
（2）肥皂块的形状、大小或重量发生变化了吗？
（3）失踪的肥皂到哪里去了？
（4）你还能想出其他方法来确定肥皂耗损的情况吗？
这个实验利用学生身边的生活用品进行实验，用常见的生活场景来模拟岩石暴露在环境中并缓慢地被风化的过程，将现实生活与地理科学知识相联系，从学生已有的生活经验出发，精心设计实验，突出实验的趣味性和生活性，提高学习兴趣。
四、实验设计注重探究
教材中迷你实验的设计注重实验的启发性和探究性，每个实验均设置了“分析与结论”环节，在这一环节中设置了几个问题；在实验过程中通过这些启发性的提问，激发学生的探究欲望，提高学生参与实验探索的积极性和主动性，引导学生借助实验，通过分析和思考得出结论。如第4单元“大气圈与海洋圈”第13章“风暴的本质”中的迷你实验“‘温和’的降雨是如何导致洪水泛滥的？”
【迷你实验】“温和”的降雨是如何导致洪水泛滥的？
（一）实验目的
模拟造成同一区域内长时间降雨及反复而缓慢的风暴所带来的影响。
（二）实验步骤
（1）在一个大水池或浴缸底部放一个方格塑料制冰盒。
（2）在一个干净的塑料瓶子中倒入水，直至瓶子有2/3满为止，拧上瓶盖。
（3）在制冰盒的一端约8 cm高处，倒举塑料瓶，并将瓶盖稍稍拧开，使塑料瓶中的水缓缓流出。注意保持流入制冰盒的水维持在相对恒定的量。在30 s内，慢慢地把塑料瓶从制冰盒中的一端移向另一端。尽量在每一冰格中倒入大致相同量的水。
（4）测量每一格内的水深，计算出其平均深度。
（5）重复步骤（1）-（4），但这次要在15 s内将塑料瓶从冰格的一端移到另一端。
（三） 分析与结论
（1）在第4步和第5步中，其平均水深有什么不同？你怎么解释出现这些差异的原因。
（2）根据这些结果，推测移动的风暴对一个区域内所接收的降水量的影响。
（3）如何对这个实验做出调整，从而能被用来模拟不同的降雨速率？
该实验通过5个步骤的操作，要求在实验的操作过程中注意观察实验现象，对“分析与结论”环节设置的3个问题进行思考和分析，得出结论。学生通过这一实验探究，理解“即使是温和的风暴，若在同一片区域持续出现，这样的重复天气模式也会造成洪水的发生”，从而学到更多有关洪水的知识。
参考文献
[1]赫斯.地理：地质学、环境与宇宙[M].浙江：浙江教育出版社，2006.
[2]李文田，苏华.美国地理教材实验设计与编制及对我国的启示[J].地理教学，2010（8）.
[3]曹军.美国高中地理教材《科学发现者·地理》[J].地理教学，2010（8）.
[4]郑红燕，李晴，胡卓亚.美国高中教材《地理：地质学、环境与宇宙》实验部分特点简析[J].地理教学，2011（11）.
[5]杨晓焕.美国高中地理教材的特色分析及对中国的启示——以《科学发现者》为例[D].西安：陕西师范大学，2011.