南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院（210046） 趙 璇 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院（210046） 趙 媛

基于復(fù)雜性理論的中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)特點(diǎn)分析

南京師范大學(xué)教師教育學(xué)院（210046） 趙 璇 南京師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院（210046） 趙 媛

新課改提倡學(xué)生自主學(xué)習(xí)和探究性學(xué)習(xí)，注重學(xué)生學(xué)習(xí)的過程性評(píng)價(jià)，重視地理技能的培養(yǎng)，[1]這使得地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)這項(xiàng)教學(xué)方法應(yīng)運(yùn)而生。在地理課程中融入地理實(shí)驗(yàn)適應(yīng)了新課改的要求，全面體現(xiàn)了新課程的理念。目前，不少教師已開始嘗試結(jié)合前人與自身的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)地理實(shí)驗(yàn)，但至今還沒有對(duì)中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)復(fù)雜性的理論探討。而復(fù)雜性的探討是應(yīng)當(dāng)先于教學(xué)指南、實(shí)踐而存在的，利用復(fù)雜性理論指導(dǎo)中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，對(duì)于提高中學(xué)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的有效性具有重要意義。

一、地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的復(fù)雜性分析

復(fù)雜性意味著交織在一起的東西。即當(dāng)不同的要素不可分離地構(gòu)成一個(gè)整體時(shí)，當(dāng)在認(rèn)識(shí)對(duì)象與它的背景之間、各部分與整體之間、整體與各部分之間、各部分彼此之間存在相互依存、相互作用、相互反饋?zhàn)饔玫慕M織時(shí)，就存在復(fù)雜性。[2]

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是指實(shí)驗(yàn)者使用相關(guān)設(shè)備或材料，結(jié)合相關(guān)地理科學(xué)理論，制成地理模型，模擬地理事物和地理現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展過程，通過操作和觀察，認(rèn)識(shí)或驗(yàn)證地理現(xiàn)象的特征、規(guī)律及原理；或在地理課堂之外，教師與學(xué)生借助實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行試驗(yàn)、采用調(diào)查或發(fā)放問卷開展問卷調(diào)查及訪談，以獲得或驗(yàn)證某些地理知識(shí)的教學(xué)方法。

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是由許多異質(zhì)的智能體組成的開放系統(tǒng)。隨著時(shí)間的推移，這些智能體在相互之間以及和環(huán)境之間以一種非線形的方式發(fā)生作用。由于主體與環(huán)境以及其他主體之間的相互作用，不斷改變著它們自身，同時(shí)也改變著環(huán)境。人們總是在憑借經(jīng)驗(yàn)解釋其內(nèi)在因素及相關(guān)關(guān)系，而無法運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)化的分析方法來分析解釋這一教學(xué)過程。所以，可以將地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)看作復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)。

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為一個(gè)復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)，其因素本身具有復(fù)雜性，因素與因素之間的關(guān)系也具有復(fù)雜性。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的主要因素包括課程的主導(dǎo)——教師，以及課程的主體——學(xué)生，因素主體的自身素質(zhì)、觀念、興趣的不同是導(dǎo)致系統(tǒng)復(fù)雜性的根本。

1. 組成因素的復(fù)雜性

（1）課程主導(dǎo)者的復(fù)雜性

第一，主導(dǎo)者（教師）的素質(zhì)良莠不齊。從人才流動(dòng)的角度來看，我國農(nóng)村中小學(xué)教師隊(duì)伍整體素質(zhì)普遍低于城市中學(xué)地理教師已然是一個(gè)不爭的事實(shí)，這使得農(nóng)村具備開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)意愿和能力的教師可能較少。而即使在城市的中學(xué)，其師資也有不同程度的差異。更進(jìn)一步說，即便是在同一所學(xué)校，教師之間的水平也有相對(duì)落差，教學(xué)風(fēng)格迥異。

第二，教師的教學(xué)觀念有偏向。一部分教師可能比較傾向于傳統(tǒng)的教學(xué)方式，認(rèn)為以講授為主，輔以學(xué)生互動(dòng)的教學(xué)方法便能夠滿足學(xué)生的需要，達(dá)到良好的教學(xué)成果；而另一部分教師可能更加贊同創(chuàng)新的教學(xué)方式，他們打破傳統(tǒng)的教學(xué)模式，提倡小組合作學(xué)習(xí)、提倡探究性學(xué)習(xí)、提倡實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

第三，教師的興趣愛好。教師的興趣愛好不同也可能導(dǎo)致教師對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重視程度不同。不同時(shí)期，教師接收到的外界信息、理論引導(dǎo)、自身感悟不同，其對(duì)課程的控制、教學(xué)內(nèi)容的選擇、教學(xué)方法的設(shè)計(jì)、教學(xué)態(tài)度的把握也將不同。例如，在新課改推行之前，教師的知識(shí)構(gòu)架中便缺乏地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的模塊，認(rèn)為實(shí)驗(yàn)是化學(xué)、生物、物理的專利，而新課改理念提出后，教師的理念也隨之發(fā)生了改變，意識(shí)到實(shí)驗(yàn)教學(xué)的重要性和有利之處，開始積極探索研究，將理論付諸實(shí)踐，把實(shí)驗(yàn)教學(xué)運(yùn)用到地理課程中。

（2）課程主體者的復(fù)雜性

第一，課程主體（學(xué)生）的素質(zhì)相差較大。首先，農(nóng)村中學(xué)與城鎮(zhèn)中學(xué)學(xué)生素質(zhì)的差距：由于學(xué)校師資水平和硬件水平的差距很大，導(dǎo)致學(xué)生的素質(zhì)相差很大；其次，在同一群體中，學(xué)生由于自身先天條件的不同，在領(lǐng)悟能力、表達(dá)能力、邏輯能力等方面也有差距，使得同一學(xué)生群體中學(xué)生的素質(zhì)也有差別。

第二，學(xué)生對(duì)待實(shí)驗(yàn)教學(xué)的觀念不同。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是一種新興的教學(xué)方法，學(xué)生對(duì)這種教學(xué)方法持有的觀念不一致：部分學(xué)生能夠意識(shí)到地理教師開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)的深意或者自身對(duì)地理實(shí)驗(yàn)很感興趣，那么他對(duì)學(xué)習(xí)全過程的投入程度也較高；另一部分適應(yīng)傳統(tǒng)教學(xué)的學(xué)生由于長期受傳統(tǒng)教學(xué)模式的影響，認(rèn)為只有教師強(qiáng)調(diào)多遍或規(guī)定其記憶的部分才是學(xué)科的重要內(nèi)容，而忽視教師精心安排的實(shí)驗(yàn)，將其視為可有可無的課堂插曲，完成任務(wù)即可，這種觀念將直接降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果。

第三，學(xué)生的興趣愛好不同。中學(xué)生的思維是開放的，他們的興趣愛好亦相當(dāng)廣泛，他們熱愛新鮮的事物，摒棄陳舊的理念；熱愛生動(dòng)的事物，摒棄沉寂的模式。同時(shí)，中學(xué)生又是發(fā)展中的人，他們的興趣愛好又是在不斷發(fā)展變化的。其興趣愛好存在一定共同之處，但每個(gè)中學(xué)生又存在自己的獨(dú)特之處。他們有著各自所特有的性格特質(zhì)，在后天影響下，有的偏愛動(dòng)手實(shí)踐、有的喜歡安靜思索，有的選擇獨(dú)自完成、有的則愿意合作完成。

2. 因素之間相互關(guān)系的復(fù)雜性

（1）因素之間的相互關(guān)系

第一層面，教師的素質(zhì)與學(xué)生的特性相互作用，進(jìn)而相互適應(yīng)。例如：教師的素質(zhì)會(huì)直接影響實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果，從而影響到學(xué)生知識(shí)的習(xí)得、能力的培養(yǎng)等方面；而學(xué)生的素質(zhì)也會(huì)反作用于教師，學(xué)生素質(zhì)低，教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容受限，能力不能得到提升。教師的觀念會(huì)影響學(xué)生的觀念，教師重視實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生也將重視從實(shí)驗(yàn)中獲取知識(shí)、鍛煉能力；學(xué)生推崇實(shí)驗(yàn)也會(huì)促進(jìn)地理教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的開展。[3]另外，教師教的興趣與學(xué)生學(xué)的興趣也是同一活動(dòng)過程中的兩個(gè)方面，二者相互影響,彼此相依。

第二層面，主體（學(xué)生）與主體（學(xué)生）之間的關(guān)系。在地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)生與學(xué)生之間的關(guān)系可以用競爭與合作來概括。首先，在地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)生與學(xué)生之間呈現(xiàn)出合作的關(guān)系。學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、構(gòu)建模型或采集數(shù)據(jù)等，無論是哪個(gè)環(huán)節(jié)，都是需要集眾人之長完成的。合作過程中，擁有各種不同知識(shí)背景的個(gè)體聚集在一起，相互影響，將不同的知識(shí)背景相互融合，碰撞出知識(shí)的火花。此過程中，學(xué)生與學(xué)生之間沒有素質(zhì)高低之分，沒有觀念異同之分，僅有個(gè)體對(duì)團(tuán)隊(duì)的貢獻(xiàn)大小之分。其次，地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中學(xué)生與學(xué)生之間存在競爭的關(guān)系，實(shí)驗(yàn)教學(xué)會(huì)以組別對(duì)比的方法作為支撐，鼓勵(lì)學(xué)生以小組為單位組成相應(yīng)團(tuán)隊(duì)相互競爭。與此同時(shí)，不知不覺中，學(xué)生個(gè)體會(huì)將集體榮譽(yù)感前移至個(gè)人興趣愛好之前。暫時(shí)忘卻自己的觀念、愛好，如此便提高了學(xué)生積極性，讓其努力為自己所在的團(tuán)隊(duì)而出謀劃策。于是，地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中便呈現(xiàn)一種合作中有競爭，競爭中有合作的復(fù)雜關(guān)系。

（2）因素與外界環(huán)境之間的相互關(guān)系

首先，外界環(huán)境與教師的相互作用體現(xiàn)在：教師的生長環(huán)境、學(xué)習(xí)環(huán)境、工作環(huán)境將直接影響教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)使用的素材和教學(xué)水平，教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程也將反饋于外界環(huán)境。

若外界環(huán)境存在實(shí)驗(yàn)教學(xué)所能夠利用的素材A（該素材可能為某些特殊的地形、地貌，也可為某些小塊的巖石、土壤、典型小氣候等，也可為相關(guān)多媒體影音），而且教師平時(shí)注意觀察，收集到了這一素材，那么這一素材才會(huì)被加入教師實(shí)驗(yàn)教學(xué)的素材庫中。在這一過程中，外界環(huán)境素材A給予教師個(gè)體刺激，使得教師的記憶中存在素材A，教師才能夠在日后的實(shí)驗(yàn)教學(xué)中得以提取出對(duì)素材A的記憶。教師個(gè)體對(duì)素材A做出反應(yīng)，將素材A與自己的教學(xué)系統(tǒng)聯(lián)系在一起，并對(duì)A加以利用，對(duì)外界環(huán)境形成反饋。如果外界環(huán)境不存在該素材或教師未能及時(shí)的對(duì)該素材做出反應(yīng)都會(huì)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中素材的缺失。（圖1）

圖1 地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中教師與外界環(huán)境的相互關(guān)系

同時(shí)，外界環(huán)境通過影響教師的知識(shí)結(jié)構(gòu)而影響教師的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)對(duì)教師的地理學(xué)科專業(yè)知識(shí)和教育學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)的要求都相當(dāng)高，如果外界環(huán)境未曾提供給教師以足夠的相關(guān)專業(yè)知識(shí)和教育學(xué)基礎(chǔ)，或者教師未曾很好的吸收外界環(huán)境中的相關(guān)知識(shí)，這將直接局限地理教師的實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平。教師不能夠合理安排或指導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、或者即使勉強(qiáng)設(shè)計(jì)了也不能夠達(dá)到應(yīng)有效果。

外界環(huán)境與學(xué)生的相互關(guān)系則體現(xiàn)在：外界環(huán)境影響學(xué)生的素質(zhì)。由于從小接觸的事物、接受的教育及其所處的地域文化背景存在的差異，學(xué)生之間的知識(shí)儲(chǔ)量與能力類型顯示出明顯差異。例如：農(nóng)村學(xué)生從小與未受人類改造的自然界接觸較多，其對(duì)自然界所發(fā)生事物的規(guī)律耳濡目染，在自然地理類實(shí)驗(yàn)的素材選擇、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)操作中就顯示出較高的積極性和創(chuàng)造性，如水土流失實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)作中就能看出農(nóng)村兒童的設(shè)計(jì)速度與效率明顯優(yōu)于城市學(xué)生；城市學(xué)生每日生活于鋼筋混凝土建筑之中，偶爾與人工綠化帶接觸，其對(duì)未經(jīng)改造的自然接觸甚少，所以在部分自然地理類實(shí)驗(yàn)中，他們的要稍遜與農(nóng)村學(xué)生，但他們?cè)谌宋恼{(diào)查方面的優(yōu)勢(shì)卻是顯而易見的。他們?cè)谥谱麟娮颖砀瘢ㄓ糜跀?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)）、與外界交流了解情況、分析處理數(shù)據(jù)等方面優(yōu)于農(nóng)村學(xué)生。

二、地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性特征

1. 非線性

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中各因素的相互關(guān)系呈現(xiàn)出非線性的特征。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中的因素具有復(fù)雜性特征，因素之間的相互關(guān)系具有復(fù)雜性特征，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果既與教師的自身素質(zhì)、觀念思想、興趣愛好等相關(guān)，又與學(xué)生的素質(zhì)、觀念、興趣相關(guān)，并且與教師與學(xué)生之間的相互關(guān)系、學(xué)生與學(xué)生之間的相互關(guān)系、教師與外界環(huán)境的作用、學(xué)生與外界環(huán)境的作用密切相關(guān)。由此可推知：地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中的教學(xué)的效果與各因素之間的關(guān)系都不是簡單的、線性的，而是復(fù)雜的、非線性的，它們相互作用、相互影響（圖2）。

圖2 地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的非線性特征具體為：實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效與教師的教學(xué)狀態(tài)、學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)、外界環(huán)境的控制狀態(tài)均呈非線性關(guān)系。教學(xué)成效與教師的工作態(tài)度、課程理念、教學(xué)能力和教學(xué)水平，學(xué)生的知識(shí)構(gòu)架、學(xué)習(xí)能力、學(xué)習(xí)態(tài)度，外界環(huán)境的理念引導(dǎo)、控制監(jiān)督這些因素中的任意一個(gè)都不是線性相關(guān)的。這些因素相互聯(lián)系、相互影響，共同作用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)成效。

2. 不確定性

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，因素繁多且相互關(guān)系復(fù)雜。因素所具備的特性并非一成不變，而是隨其他因素的變化而變化的，因素之間的關(guān)系也不是確定的。

第一，相對(duì)于物理、化學(xué)、生物實(shí)驗(yàn)，地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教學(xué)內(nèi)容、教學(xué)方法都是不確定的。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的理念是隨新課改的提出而漸漸形成、完善，在此之前，研究者、教師、學(xué)生對(duì)地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的關(guān)注度很低。所以地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)并不像哪些傳統(tǒng)學(xué)科的實(shí)驗(yàn)教學(xué)一樣擁有自己的實(shí)驗(yàn)教學(xué)體系和的實(shí)驗(yàn)用書，其教學(xué)內(nèi)容和方法都正在探索、研究中。同時(shí)，地理學(xué)科的性質(zhì)決定了地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不確定性。高中地理學(xué)科的內(nèi)容包括：自然地理、人文地理、區(qū)域地理。其知識(shí)內(nèi)容涵蓋廣、跳躍大，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也必須與當(dāng)?shù)貙?shí)地情況相結(jié)合，這使得地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容的確定具有難度。

第二，實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的不確定性。實(shí)驗(yàn)教學(xué)中使用的地理實(shí)驗(yàn)有絕大部分均為模擬實(shí)驗(yàn)，通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M地理事物和地理現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展過程來認(rèn)識(shí)或驗(yàn)證地理現(xiàn)象的特征、規(guī)律等。模擬過程中簡易操作裝置很難控制實(shí)驗(yàn)中的諸多因素，例如為了驗(yàn)證地轉(zhuǎn)偏向力的存在，設(shè)計(jì)了以下實(shí)驗(yàn)[4]：

①選擇無風(fēng)的日子，將三根木頭搭成一個(gè)高約2．5m的支架，再將硬卡紙做成一個(gè)圓錐體。椎體上部系三根長約2m的細(xì)繩，三根細(xì)繩須均勻系在紙上，保證圓錐體尖端垂直向下，最后將繩子系在三角支架上（圖3）；

②在沙漏中裝入細(xì)沙，用剪刀在圓錐體尖端剪出一個(gè)小孔，推動(dòng)沙漏做鐘擺運(yùn)動(dòng)。

該實(shí)驗(yàn)通過觀察沙的扁長的橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡可發(fā)現(xiàn)沙漏并不是來回做直線運(yùn)動(dòng)，從理論來看的確能夠驗(yàn)證地轉(zhuǎn)偏向力的存在。但只有排除了外界的諸多阻力的情況下才能形成完美的實(shí)驗(yàn)結(jié)果——扁長的橢圓形運(yùn)動(dòng)軌跡。而在現(xiàn)實(shí)中存在許多不確定的因素：空氣阻力、重力（隨沙量的減少而減小）、繩子的拉力、以及椎體系在木頭上的部分與木頭的摩擦力，很難完全排除這些阻力的影響，無疑會(huì)影響椎體的運(yùn)動(dòng)軌跡。

圖3 驗(yàn)證地轉(zhuǎn)偏向力的存在

第三，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果的不確定性。在教學(xué)過程中,學(xué)生的智力活動(dòng)會(huì)因?yàn)閷W(xué)習(xí)情景的變化而產(chǎn)生變化，學(xué)生的情感、態(tài)度、價(jià)值觀也會(huì)隨之發(fā)生多種變化。[5]生活在特定環(huán)境中的主體不斷從環(huán)境接受刺激，并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)作出反應(yīng)。反應(yīng)的結(jié)果可能是成功的——達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，也可能失敗——未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。[6]所以實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果與諸多因素有關(guān)，一個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)生問題都有可能對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果產(chǎn)生重大影響：教師理念的更新與否、學(xué)生興趣、學(xué)校政策的導(dǎo)向都會(huì)一定程度影響地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)。

3. 開放性

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是開放的系統(tǒng)。雖然我們認(rèn)為地對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的地點(diǎn)和時(shí)間進(jìn)行了限制，但其系統(tǒng)中因素的開放性和因素間關(guān)系的開放性卻是不能限制的。在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中遵循師生平等的原則，給予學(xué)生開放的學(xué)習(xí)氛圍，師生相互學(xué)習(xí)，共同進(jìn)步。學(xué)生的思維是開放的，其背景知識(shí)積累對(duì)其思維方式與內(nèi)容產(chǎn)生影響，每位學(xué)生都擁有自己的獨(dú)特想法。教師在教學(xué)前會(huì)提前進(jìn)行教學(xué)預(yù)設(shè)，而學(xué)生與教師的思維方式和知識(shí)結(jié)構(gòu)存在差別，他們思維活躍，在互動(dòng)過程中可能會(huì)生成許多預(yù)設(shè)之外的成果。在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生可能隨時(shí)會(huì)生成一些對(duì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的改進(jìn)有利的新想法。在實(shí)驗(yàn)執(zhí)行過程中，學(xué)生也能夠提出許多與實(shí)驗(yàn)相關(guān)的疑問，這將成為教師彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的不足和提升自我的資源。同時(shí)，學(xué)生在此過程中也得以互相合作設(shè)計(jì)、討論方法、交流思想，充實(shí)自己的知識(shí)庫，學(xué)習(xí)他人所長。

4. 自主性

在地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中，學(xué)生個(gè)體有其自身的目標(biāo)、取向，能夠在與環(huán)境的交流和互動(dòng)作用中，有目的、有方向地改變自己的行為方式和結(jié)構(gòu)，達(dá)到適應(yīng)環(huán)境的合理狀態(tài)。[6]教師作為引導(dǎo)者，賦予學(xué)生學(xué)習(xí)情境，構(gòu)建模型或給學(xué)生搭建實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)和思維的平臺(tái)。無論是教師演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生操作實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)過程中，教師都不給予過多的解釋，給學(xué)生預(yù)留開闊的思維空間。學(xué)生帶著教師的問題，設(shè)定目標(biāo)，組成小組，開展交流互動(dòng)，歸納實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象、討論實(shí)驗(yàn)反應(yīng)的機(jī)理、總結(jié)實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的規(guī)律、發(fā)表小組建議，全過程均在教師的引導(dǎo)下，學(xué)生自主完成。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生與學(xué)生之間、學(xué)生與教師之間亦互為外部環(huán)境，相互影響，其不同的知識(shí)、能力背景相互摩擦、碰撞，最終對(duì)教師、學(xué)生個(gè)體自身的行為方式、能力與知識(shí)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，達(dá)到適合環(huán)境的狀態(tài)，即將實(shí)驗(yàn)中獲得的知識(shí)融入自身知識(shí)庫中，當(dāng)然，每個(gè)人攝取的知識(shí)與其自身?xiàng)l件也有著密切聯(lián)系。

三、地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性對(duì)有效教學(xué)的啟示

1. 更新理念，反復(fù)實(shí)踐

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有不確定性，這要求教師充分考慮到影響實(shí)驗(yàn)成效的各種因素并合理地進(jìn)行處理。首先，應(yīng)當(dāng)全面檢測(cè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中的種種不可避免的影響因素，不僅在腦海中形成種種假設(shè)，還要不斷、反復(fù)地進(jìn)行實(shí)踐，付諸實(shí)施。要知道實(shí)驗(yàn)不是想出來的，而是做出來的。教師不能夠僅僅靠思維來設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而要在演示或讓學(xué)生自己操作之前自己親力親為，動(dòng)手操作，并將不確定因素考慮在內(nèi)，不斷控制不確定因素，直到實(shí)驗(yàn)結(jié)果達(dá)到最佳。其次，教師應(yīng)當(dāng)不斷更新自己的思想理念。隨著新課改推進(jìn)的腳步，每位教師都在根據(jù)自身情況努力嘗試，我們的周邊充斥著全新的理念。這些理念繁多而雜亂，有些甚至很難被眾人接受。教師應(yīng)當(dāng)辯證地去看待這些理念，取其適合自身發(fā)展的部分糅合到自己的思維與實(shí)踐中。同時(shí)，教師應(yīng)以身作則，以全新的理念感染學(xué)生，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用新的理念、新的方法去指導(dǎo)自己的學(xué)習(xí)，理解教師的設(shè)計(jì)用途，努力培養(yǎng)自身綜合素質(zhì)。

2. 提高素質(zhì)，關(guān)注學(xué)生

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有開放性。這在無形中提高了對(duì)教師綜合素質(zhì)的要求。地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)中，教學(xué)方式是開放的、教學(xué)內(nèi)容是開放的、學(xué)生的思維是開放的、學(xué)生之間的合作討論和思維交互更是開放的，這就要求教師除了掌握教學(xué)所需的學(xué)科知識(shí)、教育學(xué)知識(shí)、教學(xué)論知識(shí)，同時(shí)還必須掌握相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的知識(shí)，具備實(shí)驗(yàn)操作能力以及探索、研究的精神，能夠積極地應(yīng)對(duì)開放環(huán)境中生成的各種問題。所以，教師在課余時(shí)間內(nèi)必須開拓自己的視野，積極攝取來自各種渠道的知識(shí)，彌補(bǔ)自身不足；關(guān)注身邊的地理事物和地理現(xiàn)象，從生活中的細(xì)節(jié)發(fā)現(xiàn)地理知識(shí)，為實(shí)驗(yàn)教學(xué)積累素材；有意識(shí)地發(fā)掘自身創(chuàng)造能力。只有教師首先具有創(chuàng)造意識(shí)，才能在潛移默化中感染學(xué)生，激發(fā)其創(chuàng)造性思維。

教師創(chuàng)造的開放性氛圍也將進(jìn)一步拓展學(xué)生的思維，使得學(xué)生在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中生成許多超出教師預(yù)設(shè)的信息。教師有必要細(xì)心記錄這些課堂生成的信息，對(duì)其進(jìn)行整合，并將這些精華部分視為實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)的一種推進(jìn)力量。

3. 學(xué)生主體，教師主導(dǎo)

地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)的自主性要求地理教師在實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中樹立教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體的思想。教師是學(xué)生學(xué)習(xí)的引導(dǎo)者、輔助者。在教學(xué)過程中，教師在實(shí)驗(yàn)的目標(biāo)方面引導(dǎo)學(xué)生，告知學(xué)生本次實(shí)驗(yàn)的目的；在實(shí)驗(yàn)的實(shí)施方面輔助學(xué)生，在學(xué)生已有思考的基礎(chǔ)上幫助其改善，給予沒有思路的學(xué)生以啟發(fā)；在實(shí)驗(yàn)的總結(jié)方面指導(dǎo)學(xué)生，告知學(xué)生應(yīng)從哪幾方面總結(jié)，但并不是代替學(xué)生總結(jié)，而是將實(shí)驗(yàn)總結(jié)的自主權(quán)交付學(xué)生。

目前的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)依然停留在教師演示、學(xué)生觀察的階段，學(xué)生自主參與操作的實(shí)驗(yàn)并不多見，這樣的實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不能達(dá)到其預(yù)設(shè)效果的。教師不能單純地為設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)而設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，而應(yīng)結(jié)合整節(jié)課的目標(biāo)和內(nèi)容進(jìn)行考慮。教師在進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之前，統(tǒng)籌考慮本節(jié)課學(xué)生在知識(shí)、技能、情感價(jià)值觀三維目標(biāo)方面預(yù)計(jì)能得到怎樣的提升，課堂想達(dá)到怎樣的成效。假設(shè)學(xué)生在場(chǎng)，考慮到學(xué)生思維能力、可能的反應(yīng)等等，對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中的問題設(shè)計(jì)和作答時(shí)間預(yù)留都準(zhǔn)確把握。切忌在實(shí)驗(yàn)教學(xué)的過程中，獨(dú)自完成實(shí)驗(yàn)操作，留給學(xué)生的只有表面印象，沒有深入體會(huì)。一次沒有學(xué)生思維參與的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)是不成功的地理實(shí)驗(yàn)教學(xué)，學(xué)生才是實(shí)驗(yàn)教學(xué)的主體，教師一定要把握好引導(dǎo)的“度”和“量”。

[1] 普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)[M]. 人民教育出版社, 2004年: 17

[2] (法) 埃德加?莫蘭著, 陳一壯譯. 復(fù)雜性理論與教育問題[M]. 北京: 北京大學(xué)出版社, 2004: 27

[3] 閭閥美.簡析美國地理教材中“活動(dòng)”的特點(diǎn)[J].中學(xué)地理教學(xué)參考. 2007(5): 60

[4] 相煒, 彭洪蘭. 巧用小實(shí)驗(yàn)——地理新課程教學(xué)的亮點(diǎn)[J]. 中學(xué)地理教學(xué)參考. 2006(3): 23

[5] 王肇和.中學(xué)地理教學(xué)過程的復(fù)雜性探討[J].蘇州科技學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 第25卷第1期. 2008(3): 63

[6] 北京大學(xué)現(xiàn)代科學(xué)與哲學(xué)研究中心. 復(fù)雜性新探[M]. 人民出版社. 2007: 148-149