地理实验是新课标提倡的地理实践活动,是培养学生地理素养的良好途径。传统的实验教学模式虽然有利于教师系统地传授知识,但是学生往往是被动接受和机械模仿,难以达到地理实践力培养提到的“有发现、探索问题的兴趣,能够与他人合作设计活动方案,独立思考并选择适当的地理工具,主动从体验和反思中学习”等要求。不同于灌输式教育,5E教学模式以探究为核心、以学生为主体,通过引入、探究、解释、迁移、评价这种循序渐进的阶段式教学过程,推动学生深度学习、探索,促进学生科学思维和探究能力的提升。将5E教学模式应用于高中地理实验教学,有利于优化地理实验教学过程,使地理实验教学更加高质、高效。通过文献研读,阐述5E教学模式的内涵、特征及其相关理论支撑,并对高中地理实验教学应用该模式的契合性进行剖析,筛选出适用于5E教学模式的地理实验教学内容。结合现状调查,分析5E教学模式应用于地理实验教学的可行性,针对地理实验教学存在的认知冲突激发不足、探究性不强、评价体系不完善等问题,提出优化思路和策略,并为每一类型的地理实验设计具体的操作流程和教学案例。最后通过对比实验对5E教学模式的应用效果进行全面、系统的评价。研究结果表明:（1）高中生的思维发展特征、地理学科的育人目标、地理实验有效教学的需求与5E教学模式的核心理念相契合,因此将5E教学模式应用于地理实验教学具有必要性;（2）5E教学模式运用于实验教学需要灵活变通,既可以增加循环也可以适度精简环节,并结合引入、探究、解释、迁移和评价五个环节提出具体的应用策略;（3）基于探究性、生活性、可操作性原则对适用于5E教学模式的高中地理实验内容进行筛选,为模拟演示类、模型制作类和实践类实验提出具体的5E设计流程,并以“证明地转偏向力”、“地球自转特征”、“地理坐标的测定”为例,设计具体的教学案例;（4）实践研究证明5E教学模式的教学效果明显,在深化理解知识、激发学习兴趣、端正学习态度和提升探究能力等方面具有良好的作用。