探究式學習法在高校自然地理學課堂教學中的應用

陳永金　張保華　劉加珍　李春波　孫文軒

摘? 要：探究式學習是讓學生主動發現問題、解決問題，并在探究的過程中獲取知識、發展技能、培養能力，特別是創造能力，同時受到科學方法、精神、價值觀的教育。高校作為培養社會需要的創新型人才基地，應該走在探究式學習模式探索與研究的前列。文章以地理科學課程教學為例，講述了在自然地理學氣象氣候部分教學過程中運用探究式學習法的具體案例，并針對探究式學習法的應用過程中應注意的問題作了總結。

關鍵詞：探究式學習;高校;教學改革;地理科學

中圖分類號：G642? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2096-000X（2020）02-0011-04

Abstracts： Inquiry-based learning allows students to actively discover problems， solve problems， and acquire knowledge， develop skills， and develop abilities， especially creative abilities， while being educated by scientific methods， spirits， and values. As a base for cultivating innovative talents required by society， universities should be at the forefront of exploring and researching inquiring learning models. Taking the teaching of geography science as an example， the article tells the specific case of using the inquiry learning method in the teaching process of physical geography， meteorology and climatology， and summarizes the problems that should be noticed in the application process of the inquiry learning method.

Keywords： inquiry-based learning; university; teaching innovation; geography science

一、概述

隨著經濟社會的快速發展，各行各業對創新型人才的需求越來越迫切，尤其是當前資源與環境約束條件下，如何通過創新實現經濟社會發展模式的轉變，其中創新型人才的培養是關鍵。然而，事實是我國的創新型人才嚴重匱乏，創新型人才的儲備嚴重不足，創新型人才的不足制約著中國國際競爭力的增強和綜合實力的提升。與此同時，我國每年有700多萬大學畢業生，就業率卻不足30%，形成了所謂的畢業即失業的尷尬局面。問題的癥結在哪里？作為向社會輸送各種人才的高校，其教育教學方式尚未適應經濟社會快速發展的需要，21世紀各國、各地區之間的競爭已經變成經濟之間的競爭，經濟之間的競爭則是人才的競爭，而人才競爭就是誰擁有更多創新型人才隊伍，誰就會在激烈的競爭中穩操勝券。

反觀我國當前高校的人才培養模式，仍然以傳統的“灌輸式”或“填鴨式”為主，教師是課堂的主角，講的越詳細，越全面越受歡迎，記得越清楚，不用看教材的老師就是好老師。而學生則處于被動地位，能夠把老師講的知識準確記憶并能夠在考試中獲得較高的分數就是好學生。該教育模式下只注重知識的傳授，輕視學生能力的培養。在這種傳統教育模式下培養出來的人才大多缺乏創新精神、創新意識和創新能力。加快高校教育教學方式改革，培養高素質創新型人才是高校適應時代要求的需要，也是自身發展的必由之路。改革傳統教學模式，實施探究式學習，讓學生通過自主探究、討論交流、親自實踐，掌握知識之間的內在聯系，并主動利用理論知識解決實際問題，成為社會真正需要的創新型人才。

二、探究式學習研究現狀

探究式學習是與以教師講授為特質的灌輸式教學法截然不同的教育教學方法，探究式學習法認為學生應像科學家一樣去發現問題、解決問題，并在探究的過程中獲取知識、發展技能、培養能力特別是創造能力，同時受到科學方法、精神、價值觀的教育[1]。探究式學習法產生在20世紀50年代的美國，所以最早在美國的各類教育機構得到實施。相關學者的研究表明，探究式學習等于或優于其他教學模式[2]，美國從中小學到高校普遍使用該方法;英國也積極推動地理課程教學中運用探究式學習，并制定了根據學生年齡階段，由淺入深、逐漸具體地進行地理探究的課程標準[3]。

我國學者在中小學地理教學過程中不斷實踐和探討具有自己特色的探究式學習法[4-5]，高校地理學科的教學改革逐步深入[6-10]，但有關探究式學習模式的研究報道并不多見。我們從2013年開始在地理科學學科進行了嘗試，初步整理出地理科學學科探究式學習法的基本模式，為進一步開展實驗積累經驗和資料。

三、探究式學習應用案例

（一）課堂探究

討論交流是探究式學習的最主要表現形式之一，是對傳統意義上教授一人在臺上唱獨角戲進行翻轉的根本途徑。在每節課開始前，教師首先將學生隨機分組，一般5-7人為一組，教師提問和學生討論問題以小組為單位。討論的問題大多是老師在課前布置的問題以及上課過程中老師提出的問題，或者是同學們提出的具有代表性啟發性的問題。尤其是將那些需要思考、需要對比、需要查閱資料甚至社會調查或動手實驗的才能得出答案的問題作為討論的話題，或者將一個具有多層次性，甚至涉及不同學科的問題作為討論的話題，學生在討論時容易找到切入點和不同點，才值得探討。

課堂探究主要以小組為單位對某一問題進行討論，通過相互啟發，將新知識融入自己的知識體系，通過學習借鑒，不斷培養發散思維能力，提升創新能力。伍光和等編著的《自然地理學》（高等教育出版社，2008）第三章——大氣圈與氣候系統第三節大氣環流與天氣系統是整個第三章的核心和關鍵內容，起到承上啟下，承前啟后的作用，內容豐富，抽象性強，如果老師單純講授，不少學生不久就會懨懨欲睡。為了引導學生思考探究，增強對本部分知識的理解，我在課堂上將書上有關徑向三圈環流一段話拿出來讓學生討論。這段話是這樣的：“假設地球不自轉，且表面均勻，由于赤道和兩極受熱不均，赤道上空的空氣流向極地，而低層氣流自極地流向赤道，補償赤道上空流出的空氣。這樣，在赤道和極地之間就會形成一個南北向的閉合環流（圖1）”。結果在討論中學生發現，當地球不自轉了，并非形成一個南北向的單圈環流。對于學生的這個看法是我始料未及的，我就讓一位同學走到講臺給全班同學介紹他的觀點：地表性質單一且地球不自轉，當前的徑向三圈環流不會存在，但也不僅僅是形成南北向的單圈環流，還有東西向和其他方向的單圈環流，也即形成以太陽直射點（圖2中a點）為中心的噴泉形式的無數個單圈環流（圖2）。同學們聽后非常興奮，不等我安排他們就展開了熱烈的討論，不久一個新觀點出來了：在地球還存在公轉的條件下，這個“噴泉”的中心是在男北回歸線之間規律移動。

教材上之所以出現形成南北向單圈大氣環流的說法是基于沒有地球自轉形成的偏向力的假設。沒有了地轉偏向力，如果還存在地球的自轉，赤道上空太陽高度角最大，獲得的太陽熱量最多，空氣受熱膨脹，形成上升氣流。上升氣流在對流層頂積聚形成高壓;極地地區由于太陽高度角很小，接收到的太陽輻射能很低，空氣凝重下沉，在高空形成低氣壓。在氣壓梯度力作用下，高空空氣從赤道區域流向極地區域，在近地面空氣從極地流向赤道。這樣，在同一半球（北半球或南半球）形成單圈閉合環流。而如果地球不再自轉，只有公轉存在，一個地點的晝夜變化就要一年，那么地球上不僅會存在南北溫差，還會出現東西溫差，而且東西溫差不會小于南北溫差，太陽直射的地方氣溫最高，遠離直射點的地方氣溫下降，距離直射中心越遠，氣溫越低。太陽直射的地方氣流受熱膨脹上升，氣壓下降，形成低氣壓區，遠離直射點的地方，尤其是處于夜半球的區域，氣溫非常低，氣壓升高，這樣就形成了以直射點為中心的無數個噴泉狀的環流。

沒有地球自轉，當前地球上存在的三圈環流就會變成單圈環流的說法在地理教材至少有二三十年了，之所以這么長時間沒有被發現該說法的不妥之處，是因為老師當學生的時候也是單純聽老師講授，自己沒有思考討論，所以就這么以訛傳訛下來。尤其值得注意的是，人教版高中地理課本上也是這么寫的。由此可見，改變以應試教育為指導，以教師講授為核心，沒有學生積極參與探究的知識傳授方式應該得到徹底改變。

（二）課外研究

學習的目的在于應用，很多時候，學生之所以對知識的掌握不牢固，是因為沒有及時應用，也就是強化不夠。對于自然地理學知識，最好的應用途徑之一是就某一問題進行深入鉆研，通過下載相關文獻，了解研究現狀，學習數據收集方法和分析方法，自己撰寫相關論文。在講到鋒面雨的時候，我讓學生找有關鋒面雨的詩句，從中篩選出“黃梅時節家家雨，青草池塘處處蛙。有約不來過夜半，閑敲棋子落燈花。”“梅子黃時日日晴，小溪泛盡卻山行。濃蔭不減來時路，添得黃鸝四五聲”，讓學生討論為什么同樣是梅雨季節，為什么有的詩寫的是黃梅時節到處下雨，有的詩卻說每天都是晴天呢？讓學生討論豐梅、空梅、早梅、遲梅等現象。然后安排學生回去下載有關梅雨的研究文章學習，并收集數據，撰寫江淮流域多年梅雨變化規律的論文。實踐表明，學生對這種探究興趣是比較濃厚的。

在講到氣候變化的時候，讓學生討論如何研究歷史氣候變化，得出了樹木年輪法、地磁法、冰芯法、鐘乳石法、文獻法、同位素示蹤法等，也有同學提出可以用文學作品研究。我說現在研究紅樓夢的紅學非常火爆，但從地理角度研究的尚不多，怎樣從地理學的角度來研究紅樓夢呢？有同學就提出了可以根據紅樓夢來確定大觀園的地理位置到底是在北京還是南京，還有人說可以研究清朝時期的氣候特征。我就鼓勵喜歡紅樓夢的同學根據紅樓夢各章節中涉及的地理知識，確定其位置，并進一步研究當時氣候特點。2017級的一個同學目前每天晚上來我們辦公室，潛心做著研究。現在，大觀園的地理位置已經確定了，更深入的研究正在展開。

四、探究式學習法應用中應注意的問題

探究式學習是充分發揮學生的學習主體地位，讓學生通過主動探索獲得知識培養能力的學習方法，是與傳統意義上過于強調教師怎樣教，而忽視學生如何學習新知識，如何將新知識及時轉化成能力的一種教學方法與模式。那么，如何將探究式學習與地理課堂教學有效結合呢？

（一）激發學習興趣

愛因斯坦說過“興趣是最好的老師”。探究式學習最重要的是激發學生探究的欲望，讓學生在探究過程中獲得知識與技能，并通過探究的成果獲得成就感。因此，探究題目的選擇就顯得特別重要。如講到自然地理學中氣旋的時候，我說唐詩中“大漠孤煙直，長河落日圓”非常有名，不少人對大漠孤煙直中的孤煙指什么爭論不止，有人說是指干熱荒漠中的氣旋，也有人說不對，是邊關哨卡上的狼煙。大家討論一下，你認為是空氣受熱上升形成的空氣漩渦呢，還是邊關將士用來傳遞信號的狼煙？同學們對這樣的詩句不陌生，能將它與地理現象結合起來，更感興趣。經過一番探討，就會對氣旋的知識有了進一步的了解，對王維的《使至塞上》這首詩也有了更進一步的理解。

（二）探究的問題設置要恰當

首先，問題的設置要與學習內容緊密結合，不能過于追求獵奇效果，而將與本節課無關的問題作為探究的問題。例如在講到我國煤炭資源分布的時候，就有教師讓學生討論深圳煤炭資源分布與區域發展的關系問題。深圳沒有煤炭分布，學生怎么討論探究？當然，作為我國經濟特區區域經濟和城市建設復生了巨大變化，可以讓學生討論深圳崛起的自然和社會經濟條件，但放在煤炭資源分布里顯然不合適。

其次，問題設置不能太寬泛，令學生不知如何適從。簡潔明確的問題，有利于學生的思考與討論。道德經上說：飄風不終朝，驟雨不終日。最好是比較具體的問題，例如1975年8月河南駐馬店因接連暴雨導致板橋水庫潰壩，造成26000多人死亡，上幾十萬人受到影響，可以讓學生查閱資料，探討造成這次人民生命財產重大損失的氣象因素。再比如，講到大氣輻射與逆輻射時，有的教師為了引發學生探究思考，設置了這樣的問題：秋天農民在天地里燒濕的柴草幫助農作物防霜凍，原理是什么？這樣的問題固然與大氣逆輻射保溫有關，但在當前霧霾多發，禁止農民焚燒植物秸稈的背景下出這樣的題目就不合適。用溫室大棚原理更有助于學生了解大氣逆輻射。

再次，探究問題設置最好能將知識貫穿在一起，有利于學生將所學知識體系化。例如，在前面《第三節大氣環流與天氣系統》部分探究的“如果地球不自轉目前的全球徑向三圈環流將如何變化的問題”后，在學習《第四節氣候的形成》中的氣候帶時，接著讓學生探討如果地球不自轉，全球氣候帶將會發生怎樣的變化？通過這樣問題的討論，學生不僅能夠掌握目前全球氣候帶的分布特征，而且能夠進一步拓展思維，提升學習相關內容的興趣，課堂教學質量提高就是水到渠成的事情了。

（三）用好互聯網資源

網絡正如世界上所有新生事物，在給人類帶來便利的同時也不可避免地有著需要克服的缺點與不足，科學辯證看待網絡就十分必要。如果利用好手機網絡，就能促進學生的學習。在講課過程中，以前學過的知識，或者與課程有關的知識，學生回答不上來，就科研讓他們利用手機網絡進行查找，當手機網絡被頻繁用于學習討論時，其他聊天游戲功能就會逐漸衰退，比直接將手機拒絕在課堂之外效果要好，更符合事物發展規律。為了提高學習的自覺性，促進學生對科學問題的探究能力，我們向學生介紹了網上優質學習資源，如優課（UOOC）聯盟在線課程，中國大學MOOC（慕課）_最好的在線課程學習平臺，MOOC中國-分享最好課程的中文慕課網， 知識全球化的MOOC運動——MOOC在中國_網易公開課，頂你學堂-中文慕課（MOOC）平臺，耶魯大學公開課程：http：//oyc.yale.edu/;麻省理工大學公開課程：http：//ocw.mit.edu/;斯坦福大學公開課程：http：//itunes.stanford.edu/;加州大學伯克利分校公開課程：http：//webcast.berkeley.edu/courses.php;卡內基·梅隆大學公開課程：http：//oli.web.cmu.ed;卡內基·梅隆大學公開課：ht

tp：//oli.web.cmu.edu/openlearning/以及mooc.com等。通過這些優秀學習平臺，學生開闊了視野，增長了知識，更有利于探究式學習在地理學課堂中的運用。

（四）引領學生進入科學殿堂

科學研究是探究式學習的高級階段，不能把學生引向科學研究道路的探究式學習是不完善的。根據課程設置體系，科技論文寫作課程一般安排在大四第一學期，其目的是為學生撰寫畢業論文做準備，其弊端也顯而易見，那就是大一到大三學生不知道如何撰寫論文和報告。而事實上，校級和國家級大學生創新創業項目的申請者和承擔者都是大一到大三的學生，不會撰寫學術論文，不知道研究綜述的寫作，使許多學生失去了申請創新創業項目的機會。我們結合自然地理學特點，從課程一開始就逐漸培養學生科研意識，教給學生查閱文獻、撰寫綜述和論文報告以及項目申請的基本方法。同時，我們把學生進行社會調查，撰寫調查報告和研究報告作為課程考核的重要內容，讓學生盡早接觸科研，了解科研，提高了科研素質。正是基于此，每年都有學生成功申請到校創新項目，還有同學成功申請到國家級創新項目。不少同學在畢業前就發表出學術論文，為其進一步發展打下了良好基礎。

2015級地理科學專業的張亞茹同學正是通過學習文獻下載、閱讀、綜述寫作和論文撰寫，掌握了基本的科研方法，先后成功獲批了聊城大學創新創業訓練計劃項目（cxcy2012049）、國家級大學生創新創業計劃項目（201710447049）、聊城大學大學生科技文化創新基金項目（26312171003）、2018年國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201810447035）等5個研究項目，在《干旱區地理》、《防災科技學院學報》、《曲阜師范大學學報》發表研究論文3篇。國家級大學生創新創業計劃項目（201710447049）以優秀結題，這是目前為止我校國家級大學生創新創業計劃項目第一個以優秀結題的。張亞茹和另一個成員劉永昌分別獲得暨南大學、中國科學院新疆生態與地理研究所2018年優秀夏令營資格，他們兩個是環境與規劃學院第一批獲得夏令營的同學。

（五）改革考核評價體系

探究式學習是對傳統填鴨式教學模式的挑戰，需要教師在教學過程各環節進行精心組織，尤其要改革評價體系，改變過去僅憑期末考試決定學生成績的做法，這樣學生在傳統慣性思維模式下又回到考試前匆忙背背重點應付考試的做法。我們的做法是將平時課堂表現、平時作業、論文報告和期末考試或社會調查報告成績分別計入總成績評定的辦法。課堂表現，就是在課堂中參與討論的情況評定，由小組成員相互打分，去掉一個最高分和最低分后計算平均分，最后按照10%的比例計入總成績;平時作業，是每個學生完成教師布置的作業情況，每個學期布置不少于3次作業，將三次的平均分按照20%計入總成績;論文報告，一般每學期布置一次具有實踐性和社會性的題目，學生通過閱讀文獻，設計論文結構，收集相關數據或調查問卷，最后完成報告，其成績按照30%計入總成績;期末考試或研究設計或更大范圍的社會調查抑或實驗成績按照40%計入個人總成績。這就形成了“一二三四”過程考核模式，這種模式適應了探究式學習和創新型人才培養的需要，將過去的靜態考查變成動態管理，更增加了考核的科學性，更有利于提高學生學習的積極性。

黨的十九大報告指出，創新是引領發展的第一動力，是建設現代化經濟體系的戰略支撐，并明確提出要經過從2020年到2035年15年的奮斗實現“躋身創新型國家前列”的目標。創新需要創新型人才來實現，創新型人才的培養是高校義不容辭的責任，也是高水平，雙一流建設的重要指標。習總書記在全國教育工作會議上說：“教育是民族振興、社會進步的重要基石，對提高人民綜合素質、促進人的全面發展、增強中華民族創新創造活力、實現中華民族偉大復興具有決定性意義”。在人才培養具體途徑上，習總書記指出，要在增強綜合素質上下功夫，教育引導學生培養綜合能力，培養創新思維。而課堂是創新型人才的培養和成長的關鍵環節和重要平臺，是培養學生綜合能力和創新思維的重要陣地，只有徹底改變單調枯燥的，填鴨式的教學模式，積極推動課堂教學模式改革，才能完成時代交付于我們的創新型人才培養重任。

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