地理科學方法教育的內容與方式

東北師大教育科學學院（ 130021）邵志豪 東北師大城市與環境科學學院（130021）袁孝亭

國家基礎教育課程改革中提出三維課程目標，其中“過程與方法”目標中的“過程”指讓學生經歷類似于科學研究的過程，以獲取知識，領悟科學的思想觀念，領悟科學家們研究問題所用的方法而進行的各種活動，目標中的“方法”就是鼓勵學生在“過程”中理解、掌握科學方法，并在“過程”中加以運用與內化。地理課程的“過程與方法”目標更體現為在過程中掌握常用的地理科學方法。

一、地理科學方法教育的主要內容

人們在探索和發現地理規律過程中，逐漸形成了一系列研究地理的科學方法。在基礎地理教育階段，地理科學方法主要涉及地理觀察、地理實驗、地理調查、地理比較、地理分析與綜合、地理歸納與演繹等方法。

1.地理觀察方法

觀察方法在地理研究中占有重要地位。由于地理現象不易控制或改變，其條件的物理過程更只有依靠觀察。我們認為，地理觀察方法教育的基本內容應當包括：

（1）了解觀察的目的任務。讀圖觀察，詳細描述地理位置、地理空間分布格局、地理事物的顯著征象和標志、地理現象變化過程等內容；確定某地理現象得以發展的條件；科學地分析和說明所研究的對象，查明現象及其發展條件之間的關系。

（2）了解觀察的一般步驟。觀察的一般程序是：確定觀察的目的任務；制定觀察的方案；做好物質準備；進行實際觀察；詳實的記錄；初步描述、解釋；觀察結果的核實。

（3）學會制訂野外觀察計劃。觀察計劃包括如下幾項內容：①觀察目的；②觀察重點和范圍，一般重點不能多，范圍不能太廣；③觀察提綱，列出需要通過觀察獲得材料的要目；④觀察過程，包括選擇觀察的途徑，安排觀察的時間、次數和位置，選擇觀察的方法和掌握觀察的密度等等；⑤觀察的注意事項，根據觀察的特點，列出為保持觀察對象常態的有關規定；⑥觀察的記錄表格、速記符號，規定有關的統一的參照標準；⑦觀察儀器；⑧觀察人員的組織分工；⑨觀察的應變措施。

2.地理實驗方法

實驗方法是在人為控制條件下研究對象的一種科學方法。它是人們獲取信息和檢驗理論的基本手段，是近代科學的本質特征之一。由于地理事物和現象不易控制條件，因而地理中的實驗大多為演示性實驗和模擬性實驗。地理實驗方法教育的基本內容應主要包括：

（1）了解實驗方法的操作要點。實驗方法的操作要點是：人為控制條件，“操縱”自變量，使其產生系統的改變；“控制”自變量以外的無關干擾因素，使其保持恒定；“觀察”因變量是否隨自變量的改變而改變；如果因變量項隨著自變量的改變而改變，才可以下結論說自變量與因變量之間具有因果關系。

（2）了解實驗的一般程序。一般說來，實驗包括如下基本程序：提出問題——構想假說——實驗設計——實驗實施——觀測和記錄——分析數據——得出結論。

（3）了解實驗的基本要求。實驗的一般要求是：嚴肅認真；消除偏見；必須嚴格按照各實驗步驟和儀器進行實驗；準確記錄各種數據。

3.地理調查方法

地理調查是地理學最基本的研究方法，也可以說是最有地理特征的研究方法。空間的廣泛性決定了地理要把自然界當作天然的實驗室進行研究，它能夠獲取第一手的資料，為正確地解決地理問題提供可能。在地理教學中，要使學生了解野外調查的重要性，并盡可能進行實踐。

地理調查方法教育的基本內容應主要包括：

（1）了解調查方法的作用，描述狀況、解釋原因、預測趨勢。

（2）了解調查的一般程序。調查一般包括選題階段——準備階段——調查階段——分析階段——總結階段等五個階段。其中，各階段的主要內容有：選題階段包括選擇可供調查研究的主題、陳述調查研究的問題、提出調查研究的假設、設計調查路線等；準備階段包括確定調查內容、準備調查工具、選擇調查對象；調查階段包括收集資料，實施調查；分析階段包括整理、統計、分析；總結階段為完成調查報告。

（3）會寫調查記錄。

4.地理比較方法

區域比較法是地理學一切研究方法的基礎。區域比較是地理學科比較重要的研究方法，通過區域間的自然、人文要素的比較分析，使學生更深刻地了解區域特點，從而為學習其他地理知識打下基礎。區域比較法能夠通過各要素的橫向比較，使學生學會舉一反三，拓展思維空間，訓練學生的邏輯思維能力，使學生“學會學習”。其具體內容包括：

（1）了解比較的一般步驟：選擇比較的對象——明確比較的標準——解釋比較的內容——得出比較的結論。

（2）了解比較的邏輯規則：事物之間必須有可比性；選擇與制定精確的比較標準；按一定的步驟進行比較；既比較外部特征，也要比較本質特性。

選擇比較的對象、確定比較的標準、按地理學科的邏輯進行解釋，是地理比較法訓練的重點所在。

在區域比較中，確定比較標準一般可遵循如下思路：

第一，要素、現象或本質的比較。通過對地理要素（或部門）其全部或部分現象及性質的比較，從比較中找出差異最大的現象或性質作為該要素的特征。

第二，類型和結構的比較。通過對某個要素（或部門）的各種類型在區域內的比重與其他區域作比較，取比較大小順序或比重最大的類型或成分作為特征。

第三，狀態或過程的比較。通過對某個要素或部門在區域的變化狀態與別的區域作比較，找出它的特征性狀態。

5.地理分析與綜合方法

分析與綜合是把具體資料概括為理性認識，由事物表象到理性的思維形式。沒有分析，要認識復雜事物無從下手；沒有綜合，對復雜事物就不能得到完整的認識。區域中各要素的復雜性決定了地理學科必須采用綜合分析的研究方法。

地理綜合分析方法教育的基本內容包括兩個方面：

（1）了解分析的一般步驟：分解——分別考察分解出來的各部分或層次——比較各個部分或層次——排除或抽象。

（2）學習怎樣把認識對象結合成一個整體加以認識。

6.地理歸納與演繹方法

歸納與演繹是暫時超脫具體資料，而以既有的理性認識為前提，進行由理論到理論的推理過程。其中，歸納推理是以幾個個別理性認識為前提，推論出一般的共同理性認識，由個別到一般；而演繹是以一般共同原理為前提，推論和判斷對個別事物的認識，由一般到個別。歸納和演繹兩者密切結合，是科研工作中重要的思維方法，在選題、安排實驗、“研究”設計等方面均起到極為重要的作用。

地理歸納與演繹方法教育的基本內容包括如下兩方面：

（1）了解歸納法的作用、局限性及運用時所應遵循的基本邏輯規則。

（2）了解演繹法的作用、局限性及運用時所應遵循的基本邏輯規則。

二、地理科學方法教育的基本方式

在物理等理科的科學方法教育中，人們總結出科學過程與方法教育的“顯性”和“隱性”兩種基本方式。這些基本方式對地理教學也有很強的借鑒和指導作用。

1.顯性方式及其體現途徑

所謂顯性方式是指在進行科學方法教育時，明確提示研究過程或指出科學方法的名稱，傳授有關該方法的知識，揭示方法的形式，操作過程，說明原理。教師公開宣稱進行科學方法的教育，學生處于有意識地接受科學方法知識的狀態。

該方式的特點是，直接向學生呈現某種科學方法的作用、具體步驟、原理依據和適應范圍，先引導學生理出清晰的操作程序或操作脈絡，向學生提出明確的操作要求或指引思維路線，使學生沿正確的順序與步驟進行科學探索活動。

顯性方式重在解決問題中模仿應用科學方法，對科學方法進行操作訓練，使學生有意識地掌握科學研究的方法和策略。這種方式適合于在學生對這種科學方法的感性認識較豐富的前提下，有目的有意識地培養學生的解決科學問題的能力時使用。

【案例1】運用歸納法概括地理環境的差異對人類活動的影響

地理環境差異導致生活方面的差異是多方面的。在教學時可以引導學生在比較地理環境某一方面差異后，接著思考這種差異對人類活動會產生哪些影響。也可以從比較人類活動某一方面差異的基礎上，綜合歸納人們按照一定區域的地理環境條件，因地制宜地從事生產和生活。

下面列出的是我國南北方傳統民居的差異和城市住宅樓的差異。

——北方民居正南正北的方位觀比南方強；

——北方民居的墻體嚴實厚重，南方民居的墻體輕薄；

——從北方到南方，民居的屋頂坡度逐漸增大，房檐逐漸加寬，房屋進深和高度逐漸加大；

——如果不考慮地價、建筑材料等因素，建同等面積的住房，北方的建筑成本比南方高；

——建同樣高度的多幢樓房，北方樓房與樓房的南北間距比南方大。

從以上事實可以分析得出以下理性認識：

——北方的冬季寒冷而漫長，南方的夏季濕熱而漫長。為了在冬季充分利用太陽光照與熱量，北方民居正南正北的方位觀比南方強；

——北方民居的墻體嚴實厚重，利于在冬季保溫御寒，南方民居墻體輕薄，利于在夏季通風透氣；

——從北方到南方，年降水量逐漸增大，民居的屋頂坡度也逐漸增大，利于排水，減少雨水對屋頂的壓力；

——從北方到南方，對保溫要求的降低和對通風納涼要求的提高，民居的房檐逐漸加寬，房屋進深和高度逐漸加大；

——北方的城市住宅樓建設要考慮冬季室內取暖和墻體保溫，所以建筑成本高；

——冬季的正午太陽高度自南方向北方逐漸減小，為保證樓房底層正午有陽光照射的樓房間距自南方向北方逐漸增大。

在此基礎上綜合歸納以下結論：

地理環境差異導致人類活動（如民居、住宅）的差異，人類因地制宜地開展生產生活，適應地理環境，以期人地協調共生。

顯性方式側重如下兩種途徑：

一是通過解決問題訓練科學方法。科學方法教育的意義在于訓練學生的智力技能，只有通過實際運用和操作，才能深刻理解科學方法、準確而靈活地運用科學方法。教師應明確地說明科學方法的作用、適用范圍以及應用原理和步驟，讓學生模仿、操作并加以體會，在運用中掌握科學方法。

注意讓學生表達和交流他們運用地理科學方法解決地理問題的步驟。即讓學生把解決問題的方法、過程等呈現出來。例如，當教師提出問題、設置地理問題情境后，不急于讓學生作出回答，而是通過提問學生：“你準備分幾個步驟來解決這一問題？”。當學生解決某一問題后，再追問學生：“你是通過哪些步驟得出這樣結論的？”這樣，使學生有意識地去了解和歸納地理科學方法的步驟，領悟運用的要領。

二是通過復習知識總結科學方法。復習課的目的是總結知識結構，使所學知識系統化。教師可以比較系統地總結這一階段所學習的主要科學方法，并通過以往運用科學方法解決問題的實例和教師運用科學方法解決問題的體會來說明科學方法的應用條件和有效性，甚至科學方法的局限性。然后以科學方法為線索來編寫例題、練習題，進一步訓練學生運用科學方法解決問題的能力。

2.隱性方式及其體現途徑

所謂隱性方式是指在進行科學方法教育時，用反映科學認識基本過程的科學方法的一般程式去組織科學知識的概念、規律、原理的教學過程，使學生的認識過程模擬科學探究過程。但教學過程中不明確地說明所采用的科學方法一般程式的作用、具體步驟、原理依據、適應范圍等內容的一種教育方式。

該方式的特點是，讓學生在運用科學方法解決問題時，自行發現和歸納其中蘊含的科學方法（當然學生的歸納是難以完整和準確的），其重點在于使學生感受科學方法，受到科學方法的啟蒙和熏陶，初步體會到科學研究的方法和策略。這種方式適合于學生對這種方法的感性認識不足時，或者這種方法對所研究的問題并不占主要地位時使用。

【案例2】區域分析綜合方法在氣候空間上的成因聯系分析中的運用

地中海氣候分布在南北緯30°～40°的大陸西岸。地中海氣候北面的溫帶海洋性氣候區終年受西風的控制，因而終年氣候溫和，降水量多，季節分配比較均勻；北半球地中海氣候南面的熱帶沙漠氣候區終年受副熱帶高壓帶和信風的控制，因而終年炎熱干燥。地中海氣候則冬季受西風帶控制，夏季受副熱帶高壓帶控制，因而冬季溫和多雨，夏季炎熱干燥。從空間成因聯系上分析，地中海氣候恰是它北面的溫帶海洋性氣候和它南面的熱帶沙漠氣候之間的過渡類型。

引導學生作如上的分析，可以滲透“分解——分別考察分解出來的各部分或層次——比較各個部分或層次——排除或抽象”分析方法。

分解：引導學生讀世界氣候類型分布圖，找出地中海氣候分布區；再找出與地中海氣候類型區相鄰的氣候類型分布區。

分別考察分解出來的各部分或層次：北半球地中海氣候北面的溫帶海洋性氣候主導影響因素；地中海氣候南面的熱帶沙漠氣候主導影響因素；影響地中海氣候的主導因素。

比較各個部分或層次：比較地中海氣候與其北面的溫帶海洋性氣候和其南面的熱帶沙漠氣候成因的不同。

排除或抽象：地中海氣候恰是它北面的溫帶海洋性氣候和它南面的熱帶沙漠氣候之間的過渡類型。

這種空間上的成因聯系分析，教師雖然沒有直接傳授分析的一般步驟的知識，但按著如上步驟設計教學過程，一步步引導學生發現其中的規律。可使學生在潛移默化中領悟地理分析所遵循的程序。在此基礎上再引導學生分析熱帶草原氣候同它北面的熱帶沙漠氣候、南面的熱帶雨林氣候的成因聯系。這樣，即獲得了相關知識，更重要的是使學生學會了空間關系的分析方法。

隱性方式側重如下兩種途徑：

一是通過知識教學滲透方法教育。該策略出發點在于：不同類別的知識蘊含不同的方法教育因素，抓住知識和方法的結合點是通過知識教學滲透方法教育的關鍵。通過知識教學滲透方法教育。例如，區域地理特征的知識中蘊含地理觀察、地理比較、地理分析與綜合等方法教育因素；地理因果關系的知識中，蘊涵地理分析與綜合、地理演繹與歸納等方法教育因素等等。

二是將科學方法與科學知識史緊密結合。這種形式對于地理預測等非邏輯方法的教育尤其適用。在科學方法教育中，非邏輯的科學方法在培養學生的創造能力方面起著十分重要的作用。但由于這些科學方法規律性不強，難以找到相對穩定的程式，所以根據教材的知識體系難以挖掘出這類方法因素，因而現行教材中出現的非邏輯的科學方法很少。為了彌補不足，教材中可以把科學方法和科學史結合起來考慮。教材的這種編排方式可以使學生不僅知道科學家是怎么做的，而且自己也能學會如何去做。