如何在高中自然地理教学中进行探究教学.docx
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如何在高中自然地理教学中进行探究教学
专题三如何在高中自然地理教学中进行探究教学
第1课把学生引入琢磨状态
一、学生最好的探究状态就是进入“琢磨”状态。
新课程提倡“自主、探究、合作”，“探究”是这三个词的核心，因为学生是在探究过程中获得“自主”，在探究过程中实现“合作”。
学习方式大致可以分为三种：
接受式学习、体验式学习、研究性学习。
这三种学习方式中都包含“探究”。
怎样判断学生是否进入了探究状态？
我们用探究曲线来帮助理解。
学生只有在发现问题之后才会产生真正的动机，在学生提出假设之前，学生的思维和行为都在发散状态中。
一旦提出假设，学生的心理指向才有了明确的方向和目标。
验证假设时，学生的心理指向是直线指向目标的，心理上总是希望越快越好。
但实际上，真正的探究行为却总是曲折的，是正反馈（＋）和负反馈（－）不断交错出现的。
学生进入了探究曲线，也就进入了探究状态，最好的探究状态就是进入“琢磨状态”。
二、“问题”是学生进入琢磨状态的导火索和发动机。
学生的探究过程是“发现问题——尝试错误——体验成功——趋紧目标”的过程。
探究过程的导火索和发动机。
只有当学生自己内心确认问题之后，学生的探究行为才真正开始。
三、怎样确定自然地理教学中的探究问题？
1．从课程的视角，确定探究教学的策略。
教师的教学如果仅仅就一节课而看一节课，就会显得视角狭小，而缺乏策略认识。
教师可以从更大的视角看待教学，即从对课程的认识看待教学。
一个课程有三个支点，分别是学科发展需求、社会发展需求和学生发展需求。
好的课程应该在这个三角形的重心上（图1）。
从这个视角看，我们的探究教学设计可以从社会实践中萃取案例、萃取活动、萃取问题。
从学科中寻找方法，进行方法论、价值观的提升。
案例和问题就像白菜，方法就像切白菜的刀。
教师把案例、问题和方法组织成情境，推到学生面前。
所谓“情境”，“情”就是有意思，吸引人，“境”就是认知冲突、认知差、认知的不平衡，引人思考、引人探究、引人实践。
情景设置是教学实施的关键，是教师对教材的二次开发，是落实课标的关键。
“情”+“境”，就是“任务”——认识的任务。
调整1、2、3的参照物是什么？
围绕什么调整？
——围绕教学目标，动态地调整，也就是让学生的认知活动贴近三角形的重心，这个过程就是自主建构的过程，在多数情况下又是一个先行后知的过程。
用什么调整情境？
——所以需要课标，□4就是课标要求，要让情境□3符合课标□4。
根据课标，根据学生的认识需要，在学生和课标之间搭个桥。
什么样的桥是好桥？
从学生一端看，跳一跳够得着。
从课标一端看，能够把教材和社会连接起来，这样才能学终身有用的地理，思维的地理。
概括地说，教师设计探究教学的过程就是：
.从社会实践中萃取案例、萃取活动、萃取问题。
.让知识的获得是方法运用的结果。
.通过设置情境引导学生进入琢磨状态。
.搭建学生和课程标准之间的桥梁。
2．什么样的问题容易引起学生的探究兴趣？
能引起学生探究动机的案例或问题常常有以下特点：
1）矛盾性：
问题的本质是矛盾。
包含矛盾的案例和问题，容易引起人的探究兴趣。
2）近体性：
问题接近学生的生活实际和生活环境，学生感到问题对自己的学习生活有用，学生就容易产生探究动机。
3）实践性：
来源于生产生活实践的问题容易使学生产生探究动机。
4）信息不饱和性：
对于学生来说“似知似不知”、“似懂似不懂”的问题容易引起学生的探究动机。
相反，学生完全不知道或完全知道的内容，学生往往缺少探究兴趣。
3．不是所有的问题都适合探究。
太阳高度角大家往往组织探究，但大气三圈环流往往采用讲述法，为什么？
因为不是所有的问题都适合探究。
问题至少要具有下列三个条件，才能成为探究问题。
1）要有相关基础知识。
2）要有相关的经验支持。
例如大气三圈环流空间尺度太大，难以进行模型模拟再现，因此大家常常采用讲授法。
而太阳高度角贴近学生生活实际，便于观测，因此常常作为探究问题。
3）要这些内容要能组织在一个教学情境下，即能组织一个教学空间包容这些内容。
4．什么样的课是一节好课？
第一个层面：
一节好课最基本的标准是“达成课标标准所规定的目标”。
第二个层面：
一节好课一要“有诚”，就是老师要真心实意地对待学生，真心实意地和学生交流对话；二要“有层”，即教学有层次，不要让人一览无余；三要“有魂”，我们常常听一节课后总觉得不过瘾，问题和素材零散无力，这往往是因为这节课缺少灵魂；四要“有亮点”，一节没有亮点的课很难说是一节好课，好课总有至少一个亮点让人久久不能忘记。
第三个层面：
一节好课最重要的特征是“学生处在琢磨状态”。
5．教师常用的设计探究问题的方法。
一个好问题是研究成功的一半。
教师在引导学生开展探究学习时，最大的苦恼是找不到能够激发学生探究热情的问题。
我们通过具体实例来说明涉及探究问题的常见方法。
（1）从身边地理环境中寻找问题。
例如《石景山区热岛调查》是王能智老师带领北京市石景山区八所学校开展的一次研究性学习，师生们利用寒假，在石景山区布了50多个观测点测量气温和风速，之后学生们绘制石景山区热岛分布图，进而调查热岛成因，研究治理热岛的办法。
再如，部涛老师带领学生做的《校园降尘分布调查》。
北京市京源学校紧邻五环路，五环路对京源学校的降尘影响有多大？
学生们在一种特殊的载玻片（血细胞计数器）上涂抹凡士林油，在校园里选点，放置载玻片，然后利用“五点计数法”判断各观察点降尘状况，绘制《京源学校校园降尘分布图》，并分析产生降尘的原因及对策。
（2）根据实际地理工作者的工作思路，设计探究问题。
例如林琳老师带领学生进行了探究活动——《找矿》。
这次活动就是模拟地质工作者的工作方法，设计探究问题。
教师为每组学生准备一个用橡皮泥制作的地质模型，模型上蒙着一层白纸。
地质研究是黑箱问题，我们只能把黑箱逐步变灰，但无法把黑箱打开。
学生模仿地质工作者，用剪刀在白纸上剪出一条线，仿佛是在地表挖探槽。
每组学生只有5根吸管，学生可以根据判断，用吸管模拟打钻，寻找矿藏。
（3）从科学史中挖掘探究问题。
侯晓波老师在《我看地球，我看星空》中，让学生想象在人类没有交通工具时，古人眼中的地球是什么形状的，平原、山区、海边，不同生活环境的古人对地球形状的认识相同吗？
（学生们画不同地区的古人眼中的地球的样子。
）
托勒密提出地心说，托勒密在地心说中怎样解释金星的运动？
你能画出来吗？
托勒密伟大吗？
伟大。
在一千八百年前，他不用上帝解释宇宙，试图用科学的方法揭示宇宙规律，虽然他没有到达真理，但他毕竟带领人类迈出了远离谬误的一步。
他的理论也能够解释很多天文想象，因此，他的地心说在天文学上统治了1500年。
托勒密聪明吗？
聪明。
什么样的人聪明？
比古人聪明的人，不算聪明。
比同时代的人聪明才算聪明。
比后代人聪明的人就更聪明了。
我们都是站在地球上看宇宙，但是，有一个人和我们不同，它能站在太阳上看宇宙。
他是谁呢？
——哥白尼。
哥白尼的日心说怎样解释我们观测到的金星忽快忽慢的运动现象？
你能画出来吗？
……
哥白尼伟大吗？
哥白尼的日心说有错吗？
（4）把历史文献资料转化成问题。
山东济南三中的李卫红老师把“楼兰消失之谜”作为探究《全球气候变化》的探究问题。
师：
你听说过楼兰吗？
在哪听说过？
生：
历史课本里介绍过。
生：
电视里演过楼兰美女。
师：
考古学家在楼兰发现了一具干尸，人们通过推理想象把它恢复成楼兰美女。
生：
我从古诗里知道的。
唐朝著名诗人王昌龄的《从军行》“黄金百战穿金甲，不破楼兰终不还。
”这说明唐朝时楼兰是个军事重镇。
师：
这有个疑虑，唐朝时楼兰是什么样子？
一会儿随着你们探究的深入，这个问题的答案就会出现了。
我们暂且留着它。
师：
我们来看卫星照片（通过googleearth展示）。
楼兰在今天的哪里？
生：
新疆塔里木盆地的东部。
师：
这个地方的气候特征如何？
生：
干旱，多沙漠。
师：
如果昔日的楼兰是今天的样子，就不可能这么繁荣，也不可能养得活这么多人了。
昔日的楼兰是什么样？
史料中有记载，我根据史料记载找了几张图片，你看看昔日的楼兰是不是这样的？
（展示湖边有胡杨林，水草丰美，牛羊成群的照片。
）史料中说，楼兰靠着水，人们的生活十分富足。
这是胡杨林，据说胡杨林，一千年不死，死后一千年不倒，倒后一千年不朽。
（展示今日楼兰的照片。
）这是今天的楼兰，昔日的胜景已经不再，这是故城遗址，到处是残垣断壁。
楼兰怎么消失了？
什么时候消失了？
（5）通过新技术、新视角、新理论创设问题。
北京四中的曹彤老师带领学生在googleearth上观看全球各地的缺水图片：
这是非洲一片干旱荒漠上的一口井，你看有多少人围着这口井打水。
这也是非洲，一个小孩正在用马尿洗头。
我们再看看巴基斯坦的卡拉奇，这么多孩子拿着盆正在等着政府送水来。
我们再到近处看看，这是北京郊区的一个农民正在望着干旱龟裂的土地发愁。
水球为什么缺水了？
再如北京四中的李京燕老师在讲气候类型时，制作三圈环流和气压带风带的季节移动的动画，在动画上出现任意一点，请学生分析这一点的气候特征。
北纬40度出现一点A，学生根据气压带风带的移动分析出这个地方应该是一个全年较湿润的地方，这时，老师在这张图上叠加世界政区图，学生们发现这一点是“北京”，刚才的推断显然和生活实际感受不符合。
为什么？
经过思考，因为三圈环流的三个假设条件不能满足，当时假设的地表性质单一不存在了，当时假设的地球不自转、不公转的条件也不存在了。
因此，气候特征也就发生了变化，海陆分布对气候产生了重要的影响。
（6）鼓励批判性学习，好教师不仅要能给学生解惑，更要能启发学生自己发现问题。
例如北京师范大学的邱维理教授带学生在河北尉县考察。
考察过程中学生发现洪积扇是相对较危险的地貌条件，但当地的村庄却分布在洪积扇上。
教授重视学生发现的问题，当即决定带学生们沿着洪积扇向下游徒步考察，研究洪积扇对人口分布的影响。
专题三 如何在高中自然地理教学中进行探究教学
第2课展示学生认知过程与成果
一、怎样展示学生的认知过程与成果？
在探究曲线中，学生的探究过程是在曲折前进的。
展示学生的认知过程就是使学生的探究过程外显出来。
只有把学生的探究过程表现出来，教师才有可能诊断、治疗，学生之间才有可能交流、合作，师生、省省之间才有可能发生思维碰撞。
1．怎样才能促进学生展示探究过程？
（1）创造问题情境，提供亲历场所。
在亲历场所中，学生做的过程就是探究的过程。
（2）提供宽松环境，促进自由探究。
只有在宽松的环境下，人的创造力才能充分发挥。
（3）展示认知过程，激发思维碰撞。
学生可以通过做出来、画出来、说出来展示自己的思维。
语言和作品成为思想的载体，有了具体的载体，才有了交流碰撞的对象和根据。
2．展示学生探究过程的方法：
（1）做出来
我们来看看北京四中的李京燕老师带学生在地质博物馆做地质地貌模型的经历。
我带着北京市科技俱乐部的几个高一的孩子到地质博物馆开展研究性学习，博物馆的科学家交给我们一张北京市永定河流域的地质地貌图，我们决定把它做成地质地貌模型。
第一步，我们跟着科学家到野外去实地勘察。
第二步，回来后，我们计算比例尺。
第三步，我们分为四个小组，分头制作模型的四分之一，大家分头采购材料，开始工作。
第四步，展示成果。
但是，这是我们发现，四块模型根本拼不到一起，显然，将近一学期的劳动宣告失败了。
这是我们讨论，要不要重做？
大家决定重做。
第四步，统一材料，制定统一的标准和规格。
先在小模型上试验准备采用的原料和制作方法。
第五步，大家统一行动，一鼓作气，制作完成1.8*2.3米的永定河地质地貌模型。
在做的过程中，我还发现了一个细节，在即将给模型糊泥的时候，学生们一起到外面去买回来一些塑料手套，他们准备带着手套抹泥，因为他们嫌泥土脏。
我对他们讲，这些泥土是大自然孕育生命的泥土，你们怎么能嫌泥土脏呢？
他们听了之后，都把手套摘下来了。
如果没有接触实际，没有真正做一做，很多问题是无法发现的。
但是，学生实际做了之后，他们对等值线图等基本知识、基本方法掌握得非常好。
（2）画出来。
在前面所述的《找矿》活动中，学生用吸管打钻，找到“石油”或“地下水”了，这时活动没有结束，请学生把打上来的“钻”按顺序摆好，根据“岩芯”绘制地质剖面图。
学生画出来的过程就是他反思探究过程，展示认知过程，纠正错误概念的过程。
这幅剖面图就是师生、生生对话的媒介和载体。
（3）说出来。
济南三中的李卫红老师在课堂有限的时间内，引导学生完成了丰富有效的探究过程。
她主要采用了引导学生“说出来”的方法。
探究在师生自然的对话中逐步走向深入。
《全球气候变化》（分析树木年轮的片断）
师：
几亿年前，甚至几十亿年前的气候资料是从哪里来的？
说上介绍了研究气候变迁的研究方法。
这些方法可信不可信？
树上介绍了四种方法。
第一种是通过研究树木年轮的方法研究气候变迁。
通过书上这个树木年轮照片，你能看出什么？
生：
这个年轮最中间（最里面）的年轮比较宽，说明当时的气候适合树木生长，比较温暖湿润。
较外一层，年轮颜色深，距离窄，说明那个时期比较寒冷、干燥。
最外层距离又变宽。
师：
这棵树说明了几个温暖湿润期，几个寒冷干旱期？
生：
两个温暖期，一个寒冷期。
师：
通过这个年轮，你们还能看出什么？
生：
能看出气候的变化是波动的。
师：
还能看出什么？
生：
能看出近代最后一个波动期最温暖，因为最外层年轮间的距离最宽。
师：
还能看出什么？
你们能不能量化观察？
你可以到前面来仔细数数。
生：
大致可以分为三段。
第一个是温暖期，大约持续8—10年，第二个是寒冷期，大约持续10—12年，第三个又是温暖期，持续的时间最长，大约11年。
时间尺度是大约10年。
每10年，温暖湿润期和寒冷干燥期之间交替变化一次。
《全球气候变化》（分析大象分布界限变化的片断）
师：
动物分布变化也可以表征气候变迁。
（展示野生大象生活环境照片）
大象生活在什么样的环境中？
生：
温暖、湿润、植被繁茂。
师：
分析书上我国大象分布变化图，您能看出什么？
生：
商周时期，大象分布在北纬36度左右，春秋向南移、唐朝向南移、宋朝向南移，直到现在，只有云南边境地区才有大象了。
可见，我国气候是不断变冷变干的。
生：
变冷的间期越来越短。
师：
你怎么知道越来越短？
生：
我按照图上的年代计算出来的。
生：
不同时期内陆大象分布界限之间的距离短，临海界限之间的距离宽。
说明我国沿海气候变化大，内陆气候变化小。
师：
中国的气候是从商周之后就一直变冷吗？
分布界限变化时，是气候变冷变干的时期，分布界限不变时，气候怎么样？
生：
界限不变时，是温暖、湿润的稳定时期。
师：
这幅图表出了分部界限的四个变化，也就是说有四个温暖期、四个寒冷期。
师：
我还有一个问题，河南省的简称“豫”是怎么来的？
“予”字旁就相当于一个人，“豫”字就是一个人牵着一头象。
河南考古还真的挖出来了大象的化石。
当时人们还很奇怪，河南怎么会有象呢？
闹到当年也有动物园？
现在我们明白了，河南历史上还真有象。
河南曾经什么时候有象？
生：
商周时期。
同样是《全球气候变化》北京四中的秦福来老师是让学生分组讨论未来二十年全球气候变化给人类带来的影响及人类可以采取的对策。
下面是其中一个小组代表的发言：
我们组是讨论二十年后海水上升，上海怎么办？
资料中的气候顾问说，20年后全球气温将增高2.5摄氏度，海平面将上升40—60厘米，这是很可怕的。
学术专家建议建造堤坝，制定疏散方案。
我们认为这些方法只是治标没有治本。
我们的方案是把上海的地下横着锯开，加一层具有浮力的材料，同时在海平面以下把它拉住，不让它乱跑，这样海平面上涨，地面也会上涨。
还有一种方法，就是在上海的地下挖一些洞，把海水引导缺水的地方去，利用半透膜似的东西把海水淡化，供缺水地区使用。
不过我觉得我们的方案可能不太可行。
赵军利老师也是《全球气候变化》的主题，他是通过对话帮助学生学会分析气候变化曲线的方法。
师：
研究全球气候变化，“尺度”是一个非常重要的问题。
首先，我们看地质历史时期的气候变化图。
这是10亿年来的气候变化图。
要想研究它的特点，就要对图形进行处理——找到拐点，分段研究。
根据我们确定的拐点，你能不能判断出来，地质历史时期，气候分为几个冰期，几个兼并起？
生：
三个大冰期。
冰期之间是间冰期。
师：
其次，我们再来看一万年以来的人类历史时期气候变化曲线。
你能确定拐点吗？
生：
距今5000年是气温极大值。
师：
距今5000年以前，全球气候有什么变化规律？
生：
上升。
师：
怎么上升？
直线上升？
逐渐上升？
生：
波动上升。
师：
距今5000年以来，全球气候变化有什么规律？
生：
波动下降。
师：
这和我们刚才通过大象分布界限研究得出的结论一致。
师：
最后，我们把尺度再缩小，研究1860年以来，几百年间全球气候的变化。
你再找找拐点。
近代气候变化有什么特点？
生：
波动上升。
师：
这就是大家常说的全球变暖。
师：
刚才研究人类历史时期时说，5000年以来全球气候变冷，现在研究1860年以来，怎么又说全球变暖了？
生：
研究的尺度不同，结论也就不同了。
二、影响探究的内外部因素
影响探究的因素有哪些？
我们用棋盘格和粮堆来帮助理解。
（图5）探究行为是从图中的出发点到归宿点。
学生能否到达，能否顺利到达？
这取决于：
1．内部因素包括前视力（智力因素）和耐受力（非智力因素）；
.他能否提出假设，预见目标（前视力）；
.他是否有足够的毅力去不断验证假设，达到目标（耐受力）；
2．外部因素包括途径的多度和资源的丰度。
.途径越多，学生越容易进入探究状态（途径的多度）；
.“粮堆”是资源，教师适时地提供资源能够帮助学生尽快达到归宿点，但“粮堆”过多会削弱学生的探究动机（资源的丰度）。
图5
三、培养探究精神和社会责任感。
探究精神就是“打破沙锅问到底”的精神。
自然地理科学的社会责任感是帮助人类认识自然；关注人类和自然之间的相互影响；教给人们保护自然，利用自然的方法。
教学目标的终极目标是“情感、态度、价值观”的目标。
1．著名科学家的研究历程是地理学科情感、态度、价值观教育的重要资源。
我国古地理研究的奠基人周廷儒院士一生的研究足迹是对探究精神和社会责任感的最好诠释。
我们一起来追忆周院士的研究考察足迹。
1940—1946年他参加开发大西北实地考察，研究四川、青海、甘肃一带国土、资源和嘉陵江流域地理，沿江步行400千米，绘制了嘉陵江曲流分布图。
并在1942年夏作为“西北史地考察团”成员发表了《甘肃、青海地理考察纪要》及区城地理、地貌学方面的论著。
1946年获“庚子赔款”名额赴美国加里福尼亚大学伯克利分校留学，获硕士学位。
新中国成立后，周廷儒满怀报国大志，于1950年回国。
1951年参加内蒙铁路选线考察；1952年参加华南自然地理考察；1953—1955年参加“中国自然区划”工作，与施雅凤、陈述彭合写《中国地形区划草案》，首次提出中国地形三大区划分的思想；1956年参加中苏合作新疆综合考察工作，直至1959年，足迹遍及全疆，并主编《新疆地貌》专著。
1960年撰写了《中国第三纪第四纪以来地带性与非地带性的分化》论文，研究了新生代时期自然地带分异的规律，重建了第三纪和第四纪的自然地带和自然区。
1963年在北京师范大学创建“新生代古地理研究室”，到内蒙凉城、山西大同等地开展第四纪古地理研究。
1972年，根据周恩来总理指示，中国科学院成立《中国自然地理》编辑委员会，他被聘为委员，历时4年完成了《中国自然地理?
古地理》分册的编著任务。
1982年出版专著《古地理学》。
与此同时，他登庐山、上黄山，亲临实地考察，致力探讨举世瞩目的中国东部第四纪冰川问题。
周廷儒院士的卓越成就和贡献，都源于他孜孜以求探索自然奥秘的科学精神和强烈的社会责任感。
2．教师可以在日常教学中潜移默化的培养学生的探究精神和社会责任感。
我们看看李卫红老师在《全球气候变化》中指导学生解读气候变迁曲线图的片断，在这个片断中李老师适时地进行了培养探究精神的教育。
书上给大家提供的气候变化曲线图是重合了两位科学家的研究成果。
一位是我国著名科学家竺可桢先生，他是根据史料进行研究的，他研究了5000年的气候变化。
另一位科学家是挪威科学家根据雪线研究了一万年的气候变化。
你把这两位科学家的研究成果叠加在一起，你可以进一步领略他们的伟大贡献。
当你利用这两条曲线分析问题时，你会感到茅塞顿开。
我想问问你，在哪研究雪线？
（在山上）常年在山上研究，生活是非常艰苦的。
研究史料要怎样研究？
史料不会按你的要求编排的，因此你要钻到故纸堆里，反复的思考，寻找线索。
可见，科学研究要耐得住艰苦，耐得住寂寞。
我们再看看曹彤老师在《全球气候变化》中是怎样培养学生社会责任感的？
我们今天讨论的很多问题在我们的有生之年都不会遇到，是人类未来必然面对的问题。
我们今天有必要讨论这些问题吗？
请大家看一段动画：
一只青蛙被放到热水里，它马上就会跳出来。
另一只青蛙，被放到冷水里，给水慢慢加热，温度很高了，它也不会跳出来，直到人把它救出来。
如果是两只青蛙同时在冷水里，冷水被加热，如果有一只青蛙是敏感的青蛙，他就会首先跳出来，把火扑灭，两只青蛙就都得救了。
你愿意做哪只青蛙呢？
我们要做那只敏感的青蛙，主动从水里跳出来，拯救人类。
3．探索精神来源于学生在大自然中的真实体验，社会责任感来源于学生接触社会的生活实践。
自我封闭与闭门造车是培养不出真实的探究精神和社会责任感的。
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