◇福建省福清市华侨中学 张海坚
摘要：探究能力是形成创新思维的重要基石，在新课程改革的背景下，对学生探究能力的培养显得愈来愈重要。在具体的教学活动中，运用地理实验来培养学生的探究能力具有一些独特的优势，文章从地理实验的角度出发，探讨在地理实验中如何培养学生的探究能力。
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关键词 ：中学地理；探究能力；培养
中图分类号：G633.3 文献标识码：A 文章编号：1671-0568（2014）03-0121-02
一、中学地理实验的特点
中学地理实验是指通过观察、演示、制作及调查等地理活动方式，认识、探索地理事物、现象、规律和过程的地理实践教学活动。地理实验的许多特点都有利于学生探究活动的开展。
1.实验的类型多样。由于地理学科的综合性较强，地理实验涉及的地理知识范围非常广，因此，地理实验的类型是丰富多样的。根据实验的对象不同，可以分为自然地理实验和人文地理实验；根据实验的地点不同，可以分为室内地理实验和室外地理实验；根据实验活动的类型不同，可以分为观察观测类、绘图类、制作类以及调查类实验等。具有不同认知特点的学生在不同类型的地理实验中可以很好地发挥自身特长，积极参与实验过程，探索地理知识。
2.实验的实践性强。地理实验是师生协作探究地理知识的过程，在地理实验中，学生抱着强烈的探究欲望和好奇心，通过亲身经历和参与探索，多感官、全方面地体验整个实验过程，不仅可以加深对地理知识的理解，而且强化了学生的地理实践能力。学生参与实验设计，制作实验道具以及体验实验的过程，其实就是一种探究科学知识的实践过程。
3.实验的启发性、探究性强。中学地理教材中有许多抽象的地理知识，学生学习起来比较困难，即使教师运用大量的多媒体素材来解释这些地理知识，学生得到的也只是感性层面的理解。地理实验能够将这些抽象的知识直观模拟出来，通过巧妙的问题设置，引导学生在实验的过程中观察和分析实验现象，深入思考现象具有规律和产生的原因，使学生对知识的认识从感性层面上升到理性层面。地理实验所具有的启发性和探究性，是其区别于常规教学的重要特征。
二、培养中学生探究能力的必要性
探究能力是人们探索社会问题和自然规律的一种综合能力，主要包含提出问题的能力、建立假说的能力、收集信息和资料的能力、进行科学观察和实验的能力以及进行科学思维的能力等。探究能力是中学生创新思维发展的基石，在新课程改革的背景下，对高中学生探究能力的培养显得尤为重要，我们有必要将其贯彻到每一个学科的日常教学过程中。
《普通高中地理课课程标准（实验）》中明确提出：“要注重对地理问题的探究，倡导自主学习、合作学习和探究学习，开展地理观测、地理考察、地理实验、地理调查和地理专题研究等实践活动。”这就要求广大地理教师在教学过程中不仅要把知识传授给学生，更需要培养学生探究地理问题的能力。教师不仅要帮助学生掌握地理概念、理解地理规律和成因，还要注重提高学生的科学探究能力，学生在探究地理知识的过程中体验失败与成功，才能领会到科学的严谨性和准确性。因此，教师要尝试多种教学模式和方法，运用多种教学工具来培养学生的地理探究能力，以响应新课标对学生能力培养的要求。
三、在地理实验过程中注重培养学生的探究能力
实验是科学探究能力初步形成和发展的基础，在地理实验中，学生可以通过参加实验的设计、实验的实施和观察、实验的总结等过程，亲身经历和体验科学探究活动。这不仅可以激发学生学习地理的兴趣，增进对地理的情感，而且可以使学生获取理性的地理知识，初步形成科学探究能力。因此，在地理实验过程中，教师要注重培养学生的科学探究能力。
1.实验的设计——培养学生提出问题、建立假说的能力。在进行地理实验前，先要对实验进行详细的设计，设计时，需要对实验活动的各个环节进行整体安排和规划，以便明确实验目的并顺利进行实验。地理实验设计具有非常重要的作用，设计的优劣直接关系到实验能否达到预期目标。
在进行实验设计时，要鼓励学生全程参与，发挥学生的自主学习能力和创造能力。实验设计本身就是一个探究过程，但教师还要注意引导学生设计出探究性较强的实验过程，一般从提出假设或问题开始，设计主要包括实验的目的、原理、需要的用品、步骤、观察与记录，最后进行归纳总结等环节。以《热力环流》这节课中验证空气受热上升和冷却下降为例，首先将物理学科中热涨冷缩的知识迁移过来，给学生提一个问题：“同等条件的一团空气在受热和冷却后会发生什么现象？”这时候，大多数学生都会惯性的回答“受热膨胀和冷却收缩”，那么，膨胀和收缩的空气是怎样运动的呢？我们能否设计一个实验来展现出空气膨胀和收缩后的运动状况呢？教师要引导学生进行讨论并提出“空气受热上升和冷却下沉”的假设。接下来，教师再根据实验设计的步骤，指导学生设计出具有探究性的地理实验。
在设计实验时，要注意实验的严谨性和科学性，实验过程要符合学生探索新事物、新知识的思维特点，激发学生兴趣，一步步地引导学生探究事实或验证假设。另外，还要注意控制好实验的变量和参照组，例如，上诉实验的变量是“瓶中的烟气受热”和“瓶中的烟气冷却”，参照组是“瓶中受热后的烟气”和“瓶中冷却后的烟气”，虽几字之差，但概念完全不同。将变量和参照组明确设定后，学生观察和记录实验现象时才能更加理性，更具有科学性。学生全程参与实验的设计，体验从提出问题或假设到设计实验再到验证假设这样一个完整的过程，使学生探究性思维的能力得到初步培养和提升。
2.实验的实施——注重培养学生进行科学实验的能力。地理实验有许多类型，但不管是什么类型的实验，在实验的过程中，教师都要注重培养学生的探究性思维能力，要适当进行引导、示范和总结，使学生能按照提前设计好的实验步骤，用准备好的实验用具顺利进行地理实验。在实验时，鼓励学生亲自动手演示，由于条件的限制，只有少数学生可以动手进行演示，其他学生则需要在一旁进行观察，这时，学生进行科学实验的能力就显得尤为重要。如果动手实验的学生不能科学地进行实验，导致实验失败或者存在较大误差，那么，在一旁观看的学生也就观察不到应有的地理现象，地理知识的获取和探究能力的培养也就无从谈起。
科学的进行地理实验，要注意以下几个问题：①按照预设的实验步骤进行实验并根据实际情况调整实验细节；②明确实验目的和实验所用的地理原理；③实验器材的制作和使用要规范化，并且注重实验的安全性。在注意以上问题的前提下，教师还要在一旁进行指导，保证学生科学、规范地进行实验操作。例如，笔者在指导学生进行探究《热力环流》的实验时，学生如果完全按照实验的步骤去操作，实验不一定成功，笔者在不同的班级进行的三次实验中，就有一个班是失败的。究其原因，有冷热水的温度差距不够大、烟量不够及水蒸气太多影响学生观察等细节上的失误所导致，进行适当调整后便成功观察到热力环流的现象。因此，教师要根据地理实验时的实际情况适当调整实验的细节，使实验的过程符合科学的地理原理，学生也可以在实验失败的体验中探究失败的原因，培养探究思维能力。
3.实验的观察——培养学生进行科学观察、科学思维的能力。在地理实验过程中，只有少数学生可以动手操作，大部分学生都是通过观察实验现象来获得地理知识和探究地理规律的。因此，首先要培养的就是学生的观察能力，要让学生学会观察，掌握观察的技巧，但当前学生普遍存在进行观察时不细致、不全面、无目的性和无思维性等现象，观察能力整体水平较低，严重影响了科学思维能力的提高。
依据学生观察能力上的缺失，教师应该依托学校的软硬件设施，尽可能地为学生创设更好的观察条件，创造合适的观察情景。另外，还要让学生明确观察目的，学会观察技巧，全方位、细致入微地进行实验观察。例如，在探究《热力环流》实验时，创造更好的观察条件，第一，应用导热性较好的铁片盖住盛开水的碗，避免过多的水蒸气干扰实验现象的观察；第二，应选用透明度高，较易密封的观察容器来放置热水碗和冷水碗，使现象更易观察；第三，应选用颜色较深的烟气来演示空气运动的轨迹。这三方面的措施使学生能够清晰、明了地观察到模拟热力环流的现象。在进行实验探究前，要明确给学生指出实验观察的目的，最好能列出观察提纲，这样就避免了观察的片面性，有的实验现象不明显，有的实验现象很短暂，这就要求学生从局部细致入微的观察，集中注意力，注意捕捉实验现象的变化。例如，《热力环流》实验的观察提纲：①冷热水碗分别放置于透明容器的哪一侧（左、右）？②烟气放入前和放入后，容器内有何变化？③烟气的垂直运动和水平运动分别发生在什么地方？等等。
4.实验的总结——培养学生进行归纳总结，质疑评价的能力。实验结束后，要组织学生对实验进行归纳总结，对实验观察到的现象或记录到数据的进行分析与概括，寻找研究对象存在的变化规律或发展趋势，接下来要挖掘这些现象与数据隐含的地理原理，分析现象与数据是否与提出的假说吻合、是否达到了我们预期的目标，等等。如果实验达不到我们的预期目标或与假设不相吻合，就应该引导学生来探究实验失败的原因，如：我们的实验方法是否合适？实验中操作是否有误？实验条件是否能够改进？在探寻实验失败原因的过程中，锻炼学生质疑评价实验的能力，从而在进行下次实验时不走弯路，并能得心应手。
总之，学生探究能力的培养是一个长期、渐进的过程，决不能操之过急。在新课程改革背景下，要跟上教学创新的潮流，在创新教学的过程中注重培养学生的探究能力，创造出一个充满活力的地理课堂，依托地理实验等教学实践活动，将探究能力的培养渗透其中，可使学生受益终身。
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（编辑：朱泽玲）