探究式学习法在高校自然地理学课堂教学中的应用

陈永金　张保华　刘加珍　李春波　孙文轩

摘  要：探究式学习是让学生主动发现问题、解决问题，并在探究的过程中获取知识、发展技能、培养能力，特别是创造能力，同时受到科学方法、精神、价值观的教育。高校作为培养社会需要的创新型人才基地，应该走在探究式学习模式探索与研究的前列。文章以地理科学课程教学为例，讲述了在自然地理学气象气候部分教学过程中运用探究式学习法的具体案例，并针对探究式学习法的应用过程中应注意的问题作了总结。

关键词：探究式学习;高校;教学改革;地理科学

中图分类号：G642        文献标志码：A         文章编号：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

随着经济社会的快速发展，各行各业对创新型人才的需求越来越迫切，尤其是当前资源与环境约束条件下，如何通过创新实现经济社会发展模式的转变，其中创新型人才的培养是关键。然而，事实是我国的创新型人才严重匮乏，创新型人才的储备严重不足，创新型人才的不足制约着中国国际竞争力的增强和综合实力的提升。与此同时，我国每年有700多万大学毕业生，就业率却不足30%，形成了所谓的毕业即失业的尴尬局面。问题的症结在哪里？作为向社会输送各种人才的高校，其教育教学方式尚未适应经济社会快速发展的需要，21世纪各国、各地区之间的竞争已经变成经济之间的竞争，经济之间的竞争则是人才的竞争，而人才竞争就是谁拥有更多创新型人才队伍，谁就会在激烈的竞争中稳操胜券。

反观我國当前高校的人才培养模式，仍然以传统的“灌输式”或“填鸭式”为主，教师是课堂的主角，讲的越详细，越全面越受欢迎，记得越清楚，不用看教材的老师就是好老师。而学生则处于被动地位，能够把老师讲的知识准确记忆并能够在考试中获得较高的分数就是好学生。该教育模式下只注重知识的传授，轻视学生能力的培养。在这种传统教育模式下培养出来的人才大多缺乏创新精神、创新意识和创新能力。加快高校教育教学方式改革，培养高素质创新型人才是高校适应时代要求的需要，也是自身发展的必由之路。改革传统教学模式，实施探究式学习，让学生通过自主探究、讨论交流、亲自实践，掌握知识之间的内在联系，并主动利用理论知识解决实际问题，成为社会真正需要的创新型人才。

二、探究式学习研究现状

探究式学习是与以教师讲授为特质的灌输式教学法截然不同的教育教学方法，探究式学习法认为学生应像科学家一样去发现问题、解决问题，并在探究的过程中获取知识、发展技能、培养能力特别是创造能力，同时受到科学方法、精神、价值观的教育[1]。探究式学习法产生在20世纪50年代的美国，所以最早在美国的各类教育机构得到实施。相关学者的研究表明，探究式学习等于或优于其他教学模式[2]，美国从中小学到高校普遍使用该方法;英国也积极推动地理课程教学中运用探究式学习，并制定了根据学生年龄阶段，由浅入深、逐渐具体地进行地理探究的课程标准[3]。

我国学者在中小学地理教学过程中不断实践和探讨具有自己特色的探究式学习法[4-5]，高校地理学科的教学改革逐步深入[6-10]，但有关探究式学习模式的研究报道并不多见。我们从2013年开始在地理科学学科进行了尝试，初步整理出地理科学学科探究式学习法的基本模式，为进一步开展实验积累经验和资料。

三、探究式学习应用案例

（一）课堂探究

讨论交流是探究式学习的最主要表现形式之一，是对传统意义上教授一人在台上唱独角戏进行翻转的根本途径。在每节课开始前，教师首先将学生随机分组，一般5-7人为一组，教师提问和学生讨论问题以小组为单位。讨论的问题大多是老师在课前布置的问题以及上课过程中老师提出的问题，或者是同学们提出的具有代表性启发性的问题。尤其是将那些需要思考、需要对比、需要查阅资料甚至社会调查或动手实验的才能得出答案的问题作为讨论的话题，或者将一个具有多层次性，甚至涉及不同学科的问题作为讨论的话题，学生在讨论时容易找到切入点和不同点，才值得探讨。

课堂探究主要以小组为单位对某一问题进行讨论，通过相互启发，将新知识融入自己的知识体系，通过学习借鉴，不断培养发散思维能力，提升创新能力。伍光和等编著的《自然地理学》（高等教育出版社，2008）第三章——大气圈与气候系统第三节大气环流与天气系统是整个第三章的核心和关键内容，起到承上启下，承前启后的作用，内容丰富，抽象性强，如果老师单纯讲授，不少学生不久就会恹恹欲睡。为了引导学生思考探究，增强对本部分知识的理解，我在课堂上将书上有关径向三圈环流一段话拿出来让学生讨论。这段话是这样的：“假设地球不自转，且表面均匀，由于赤道和两极受热不均，赤道上空的空气流向极地，而低层气流自极地流向赤道，补偿赤道上空流出的空气。这样，在赤道和极地之间就会形成一个南北向的闭合环流（图1）”。结果在讨论中学生发现，当地球不自转了，并非形成一个南北向的单圈环流。对于学生的这个看法是我始料未及的，我就让一位同学走到讲台给全班同学介绍他的观点：地表性质单一且地球不自转，当前的径向三圈环流不会存在，但也不仅仅是形成南北向的单圈环流，还有东西向和其他方向的单圈环流，也即形成以太阳直射点（图2中a点）为中心的喷泉形式的无数个单圈环流（图2）。同学们听后非常兴奋，不等我安排他们就展开了热烈的讨论，不久一个新观点出来了：在地球还存在公转的条件下，这个“喷泉”的中心是在男北回归线之间规律移动。

教材上之所以出现形成南北向单圈大气环流的说法是基于没有地球自转形成的偏向力的假设。没有了地转偏向力，如果还存在地球的自转，赤道上空太阳高度角最大，获得的太阳热量最多，空气受热膨胀，形成上升气流。上升气流在对流层顶积聚形成高压;极地地区由于太阳高度角很小，接收到的太阳辐射能很低，空气凝重下沉，在高空形成低气压。在气压梯度力作用下，高空空气从赤道区域流向极地区域，在近地面空气从极地流向赤道。这样，在同一半球（北半球或南半球）形成单圈闭合环流。而如果地球不再自转，只有公转存在，一个地点的昼夜变化就要一年，那么地球上不仅会存在南北温差，还会出现东西温差，而且东西温差不会小于南北温差，太阳直射的地方气温最高，远离直射点的地方气温下降，距离直射中心越远，气温越低。太阳直射的地方气流受热膨胀上升，气压下降，形成低气压区，远离直射点的地方，尤其是处于夜半球的区域，气温非常低，气压升高，这样就形成了以直射点为中心的无数个喷泉状的环流。

没有地球自转，当前地球上存在的三圈环流就会变成单圈环流的说法在地理教材至少有二三十年了，之所以这么长时间没有被发现该说法的不妥之处，是因为老师当学生的时候也是单纯听老师讲授，自己没有思考讨论，所以就这么以讹传讹下来。尤其值得注意的是，人教版高中地理课本上也是这么写的。由此可见，改变以应试教育为指导，以教师讲授为核心，没有学生积极参与探究的知识传授方式应该得到彻底改变。

（二）课外研究

学习的目的在于应用，很多时候，学生之所以对知识的掌握不牢固，是因为没有及时应用，也就是强化不够。对于自然地理学知识，最好的应用途径之一是就某一问题进行深入钻研，通过下载相关文献，了解研究现状，学习数据收集方法和分析方法，自己撰写相关论文。在讲到锋面雨的时候，我让学生找有关锋面雨的诗句，从中筛选出“黄梅时节家家雨，青草池塘处处蛙。有约不来过夜半，闲敲棋子落灯花。”“梅子黄时日日晴，小溪泛尽却山行。浓荫不减来时路，添得黄鹂四五声”，让学生讨论为什么同样是梅雨季节，为什么有的诗写的是黄梅时节到处下雨，有的诗却说每天都是晴天呢？让学生讨论丰梅、空梅、早梅、迟梅等现象。然后安排学生回去下载有关梅雨的研究文章学习，并收集数据，撰写江淮流域多年梅雨变化规律的论文。实践表明，学生对这种探究兴趣是比较浓厚的。

在讲到气候变化的时候，让学生讨论如何研究历史气候变化，得出了树木年轮法、地磁法、冰芯法、钟乳石法、文献法、同位素示踪法等，也有同学提出可以用文学作品研究。我说现在研究红楼梦的红学非常火爆，但从地理角度研究的尚不多，怎样从地理学的角度来研究红楼梦呢？有同学就提出了可以根据红楼梦来确定大观园的地理位置到底是在北京还是南京，还有人说可以研究清朝时期的气候特征。我就鼓励喜欢红楼梦的同学根据红楼梦各章节中涉及的地理知识，确定其位置，并进一步研究当时气候特点。2017级的一个同学目前每天晚上来我们办公室，潜心做着研究。现在，大观园的地理位置已经确定了，更深入的研究正在展开。

四、探究式学习法应用中应注意的问题

探究式学习是充分发挥学生的学习主体地位，让学生通过主动探索獲得知识培养能力的学习方法，是与传统意义上过于强调教师怎样教，而忽视学生如何学习新知识，如何将新知识及时转化成能力的一种教学方法与模式。那么，如何将探究式学习与地理课堂教学有效结合呢？

（一）激发学习兴趣

爱因斯坦说过“兴趣是最好的老师”。探究式学习最重要的是激发学生探究的欲望，让学生在探究过程中获得知识与技能，并通过探究的成果获得成就感。因此，探究题目的选择就显得特别重要。如讲到自然地理学中气旋的时候，我说唐诗中“大漠孤烟直，长河落日圆”非常有名，不少人对大漠孤烟直中的孤烟指什么争论不止，有人说是指干热荒漠中的气旋，也有人说不对，是边关哨卡上的狼烟。大家讨论一下，你认为是空气受热上升形成的空气漩涡呢，还是边关将士用来传递信号的狼烟？同学们对这样的诗句不陌生，能将它与地理现象结合起来，更感兴趣。经过一番探讨，就会对气旋的知识有了进一步的了解，对王维的《使至塞上》这首诗也有了更进一步的理解。

（二）探究的问题设置要恰当

首先，问题的设置要与学习内容紧密结合，不能过于追求猎奇效果，而将与本节课无关的问题作为探究的问题。例如在讲到我国煤炭资源分布的时候，就有教师让学生讨论深圳煤炭资源分布与区域发展的关系问题。深圳没有煤炭分布，学生怎么讨论探究？当然，作为我国经济特区区域经济和城市建设复生了巨大变化，可以让学生讨论深圳崛起的自然和社会经济条件，但放在煤炭资源分布里显然不合适。

其次，问题设置不能太宽泛，令学生不知如何适从。简洁明确的问题，有利于学生的思考与讨论。道德经上说：飘风不终朝，骤雨不终日。最好是比较具体的问题，例如1975年8月河南驻马店因接连暴雨导致板桥水库溃坝，造成26000多人死亡，上几十万人受到影响，可以让学生查阅资料，探讨造成这次人民生命财产重大损失的气象因素。再比如，讲到大气辐射与逆辐射时，有的教师为了引发学生探究思考，设置了这样的问题：秋天农民在天地里烧湿的柴草帮助农作物防霜冻，原理是什么？这样的问题固然与大气逆辐射保温有关，但在当前雾霾多发，禁止农民焚烧植物秸秆的背景下出这样的题目就不合适。用温室大棚原理更有助于学生了解大气逆辐射。

再次，探究问题设置最好能将知识贯穿在一起，有利于学生将所学知识体系化。例如，在前面《第三节大气环流与天气系统》部分探究的“如果地球不自转目前的全球径向三圈环流将如何变化的问题”后，在学习《第四节气候的形成》中的气候带时，接着让学生探讨如果地球不自转，全球气候带将会发生怎样的变化？通过这样问题的讨论，学生不仅能够掌握目前全球气候带的分布特征，而且能够进一步拓展思维，提升学习相关内容的兴趣，课堂教学质量提高就是水到渠成的事情了。

（三）用好互联网资源

网络正如世界上所有新生事物，在给人类带来便利的同时也不可避免地有着需要克服的缺点与不足，科学辩证看待网络就十分必要。如果利用好手机网络，就能促进学生的学习。在讲课过程中，以前学过的知识，或者与课程有关的知识，学生回答不上来，就科研让他们利用手机网络进行查找，当手机网络被频繁用于学习讨论时，其他聊天游戏功能就会逐渐衰退，比直接将手机拒绝在课堂之外效果要好，更符合事物发展规律。为了提高学习的自觉性，促进学生对科学问题的探究能力，我们向学生介绍了网上优质学习资源，如优课（UOOC）联盟在线课程，中国大学MOOC（慕课）_最好的在线课程学习平台，MOOC中国-分享最好课程的中文慕课网， 知识全球化的MOOC运动——MOOC在中国_网易公开课，顶你学堂-中文慕课（MOOC）平台，耶鲁大学公开课程：http：//oyc.yale.edu/;麻省理工大学公开课程：http：//ocw.mit.edu/;斯坦福大学公开课程：http：//itunes.stanford.edu/;加州大学伯克利分校公开课程：http：//webcast.berkeley.edu/courses.php;卡内基·梅隆大学公开课程：http：//oli.web.cmu.ed;卡内基·梅隆大学公开课：ht

tp：//oli.web.cmu.edu/openlearning/以及mooc.com等。通过这些优秀学习平台，学生开阔了视野，增长了知识，更有利于探究式学习在地理学课堂中的运用。

（四）引领学生进入科学殿堂

科学研究是探究式学习的高级阶段，不能把学生引向科学研究道路的探究式学习是不完善的。根据课程设置体系，科技论文写作课程一般安排在大四第一学期，其目的是为学生撰写毕业论文做准备，其弊端也显而易见，那就是大一到大三学生不知道如何撰写论文和报告。而事实上，校级和国家级大学生创新创业项目的申请者和承担者都是大一到大三的学生，不会撰写学术论文，不知道研究綜述的写作，使许多学生失去了申请创新创业项目的机会。我们结合自然地理学特点，从课程一开始就逐渐培养学生科研意识，教给学生查阅文献、撰写综述和论文报告以及项目申请的基本方法。同时，我们把学生进行社会调查，撰写调查报告和研究报告作为课程考核的重要内容，让学生尽早接触科研，了解科研，提高了科研素质。正是基于此，每年都有学生成功申请到校创新项目，还有同学成功申请到国家级创新项目。不少同学在毕业前就发表出学术论文，为其进一步发展打下了良好基础。

2015级地理科学专业的张亚茹同学正是通过学习文献下载、阅读、综述写作和论文撰写，掌握了基本的科研方法，先后成功获批了聊城大学创新创业训练计划项目（cxcy2012049）、国家级大学生创新创业计划项目（201710447049）、聊城大学大学生科技文化创新基金项目（26312171003）、2018年国家级大学生创新创业训练计划项目（201810447035）等5个研究项目，在《干旱区地理》、《防灾科技学院学报》、《曲阜师范大学学报》发表研究论文3篇。国家级大学生创新创业计划项目（201710447049）以优秀结题，这是目前为止我校国家级大学生创新创业计划项目第一个以优秀结题的。张亚茹和另一个成员刘永昌分别获得暨南大学、中国科学院新疆生态与地理研究所2018年优秀夏令营资格，他们两个是环境与规划学院第一批获得夏令营的同学。

（五）改革考核评价体系

探究式学习是对传统填鸭式教学模式的挑战，需要教师在教学过程各环节进行精心组织，尤其要改革评价体系，改变过去仅凭期末考试决定学生成绩的做法，这样学生在传统惯性思维模式下又回到考试前匆忙背背重点应付考试的做法。我们的做法是将平时课堂表现、平时作业、论文报告和期末考试或社会调查报告成绩分别计入总成绩评定的办法。课堂表现，就是在课堂中参与讨论的情况评定，由小组成员相互打分，去掉一个最高分和最低分后计算平均分，最后按照10%的比例计入总成绩;平时作业，是每个学生完成教师布置的作业情况，每个学期布置不少于3次作业，将三次的平均分按照20%计入总成绩;论文报告，一般每学期布置一次具有实践性和社会性的题目，学生通过阅读文献，设计论文结构，收集相关数据或调查问卷，最后完成报告，其成绩按照30%计入总成绩;期末考试或研究设计或更大范围的社会调查抑或实验成绩按照40%计入个人总成绩。这就形成了“一二三四”过程考核模式，这种模式适应了探究式学习和创新型人才培养的需要，将过去的静态考查变成动态管理，更增加了考核的科学性，更有利于提高学生学习的积极性。

党的十九大报告指出，创新是引领发展的第一动力，是建设现代化经济体系的战略支撑，并明确提出要经过从2020年到2035年15年的奋斗实现“跻身创新型国家前列”的目标。创新需要创新型人才来实现，创新型人才的培养是高校义不容辞的责任，也是高水平，双一流建设的重要指标。习总书记在全国教育工作会议上说：“教育是民族振兴、社会进步的重要基石，对提高人民综合素质、促进人的全面发展、增强中华民族创新创造活力、实现中华民族伟大复兴具有决定性意义”。在人才培养具体途径上，习总书记指出，要在增强综合素质上下功夫，教育引导学生培养综合能力，培养创新思维。而课堂是创新型人才的培养和成长的关键环节和重要平台，是培养学生综合能力和创新思维的重要阵地，只有彻底改变单调枯燥的，填鸭式的教学模式，积极推动课堂教学模式改革，才能完成时代交付于我们的创新型人才培养重任。

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