实验出真知——地理热力环流实验

瑶瑶

实验

地理

观察

老师

学生

热水

水槽

热源

冷源

热力

　　《普通高中地理课程标准》中强调了学科核心素养是学科育人价值的集中体现，是学生通过学科学习逐步形成的正确的价值观念、必备品格和关键能力。地理学科素养主要包括人地协调观、综合思维、区域认知和地理实践力。

　　地理实践力有助于提升学生的行动意识和行动能力，更好的在真实情景中观察和感悟地理环境极其与人类活动的关系，增强社会责任感。考察、实验、调查等是地理学重要的研究方法。这是我们课堂所缺失的，课堂中应注意生活中的地理在课堂中的渗透。

　　临汾市县底中学校地理组在教研组长张素琴老师、地理组长赵雷艳老师的带领下，由高一年级梁杰老师、吉瑶老师、高二年级石俊鹏老师、陕全寿老师的组织下，以高一、高二地理社团学生为主体，围绕热力环流的基本原理，动手操作实验，体验实践的魅力。

　　通过动手做实验，观察实验现象，养成动手操作的能力，能够透过现象获取地理信息的能力。通过实验探究，激发学生探究地理问题的兴趣，养成探索自然、热爱科学的精神。

本次实验器材：

透明玻璃钢、木质玻璃盖（左上角有一个孔）、冰块、热水、放冰块的水槽、放热水的电饭锅（有不锈钢锅盖）用于放置热水，当做热源、多支香

　　然而第一次的实验不是很成功，我们能够明显观察到的现象：只有在冷源上空，气流的下沉运动。实验结束后我们反思问题：是什么原因让我们观察到的现象不明显？学生做出大胆猜测：（1）热源导热性差；（2）观察气流运动的香产生的烟太少。

针对第二点猜测，当下做出改进。思考什么东西可以产生大量的烟，有学生建议用少量干枯的树叶放置在玻璃缸里代替原本的热源。按上述操作进行后，显然效果更差，只能看到有浓浓烟雾弥漫在玻璃钢中，索性树叶很少，很快就结束了。释放玻璃钢中的烟雾后，又换回原本的电饭锅放置热水成为热源。

　　学生提出换一种比较粗的烟，能产生大量的烟雾。这个建议可以尝试，下一次的改进实验中更换它。

针对第一个猜想，老师们思考直接将热源和冷源都换成用水槽放置。当下去化学实验室借了两个放置玻璃器材的宽水槽，用一个宽水槽放冰块作为冷源，另一个放热水作为热源。将两个水槽放好后，我们用塑料袋罩住放热水的水槽，能很好的阻止热水产生的蒸汽冷凝在玻璃缸壁上。

　　第二次的实验，我们把香换成了更粗的、产烟更多的那一种。但是实验的观察效果仍然不理想。仔细核对实验步骤之后，没有失误的地方，再次观察实验用具之后，发现玻璃钢背景颜色太浅，有碍观察，于是把背景涂上黑色的。为了加强观察效果，我们在木板盖两侧相同的位置又钻了一个孔，可以在两侧同时放燃烧的香。再次观察实验，得到了如下视频：

　　视频中能看到放冰块冷源一侧烟有明显的下沉，而在被塑料袋罩住的热源一侧上部的烟没有下沉，是直接向冷源一侧流动，热水槽上空的烟有明显的上升运动。

　　观察完实验之后，先由学生讲解观察的实验现象，分析实验原理，然后张素琴老师对学生的讲解进行补充，石俊鹏老师进行知识拓展：孔明灯、热气球、暖气片的位置等。吉瑶老师总结“热力环流实验”的整体操作过程出现的问题以及解决方案。

　　赵雷艳老师对本次实验的最后总结：

考察、实验、调查等是地理学重要的研究方法，也是地理课程重要的学习方式。地理实践力素养有助于提升人们的行动意识和行动能力，更好地在真实情境中观察和感悟地理环境及其与人类活动的关系。本次热力环流实验，让学生们在做中学、学中思，真正地践行了地理实践力。学生们反映良好，收获颇多。

学生感言：

贾小雪：上课听老师讲知识点的时候很简单，实验原理学起来也不难，没想到真正把实验做成功，会出现很多问题，需要这么长的时间。实验是检验真理的唯一标准！

刘俞超：高一学习的热力环流通过本次实验又复习了一遍，原来简单的事情都是说出来的，要做好，我们必须重复实验、反复思考出现的问题以及改进措施，才能看到结果。

田梓莹：通过动手做实验，我弄懂了热力环流的原理，只有实际操作工程中，我们才能发现自己的不足之处。看到实验成功，我自己也是收获喜悦。