1995年12月，美国国家研究理事会发布了《国家科学教育标准》，该书清楚地描绘出了“一幅在21世纪使面向全体美国人的科学素质教育成为现实的可能”。《标准》中的一个突出特征就是对“探究”的强调。强调了学生需要发展的设计和实施科学实验研究能力以及应获得的对于科学探究本质的理解；强调了一种能使学生通过调查研究掌握科学概念的教与学的策略。也就是把科学知识的学习、科学方法的学习和科学本质的学习联系起来。
2005年2月9日，我国颁布了《国家中长期科学与技术发展规划纲要（2006—2020）》，同时制定并实施了《全民科学素质行动计划纲要（2006—2010—2020）》。《纲要》在《未成年人科学素质行动》的任务中提出：“完善基础教育阶段的科学教育，提高学校科学教育质量，使中小学生掌握必要和基本的科学知识与技能，体验科学探究活动的过程与方法，培养良好的科学态度、情感与价值观，发展初步的科学探究能力，增强创新意识和实践能力。”《纲要》也对“探究”进行了深度的强调。
美国的《国家科学教育标准》和我国的《全民科学素质行动计划纲要》，是两部提升和发展综合国力的决策性重要文件，是目前激烈的国际综合国力竞争中，国家所采取和实施的重要部署与措施。
综合国力竞争是一个国家所拥有的生存、发展以及对外部施加影响的各种力量和条件的总和和势力的竞争，也是物质力量与精神力量的相统一的竞争，其中科教兴国和人才培养是十分关键的一环。在这个环节中，各国都高度重视和充分强调“探究”的实施与运用，可见“探究”在教育和人才培养过程中的重要作用与分量。
1.探究性学习与校园气象科技探究活动
“探究”一词在我国文字史上有着悠久的使用历史，是追究事物或问题根本的意思。如：唐代进士元行冲在《释疑论》中说：“康成於窜伏之中，理纷挐之典，志存探究，靡所咨谋。”
宋代大诗人苏轼在《寄周安孺茶》诗中说：“高人固多暇，探究亦颇熟。” 清代学者姚范在《方颂椒山居记》中说：“与之登巉巖，披蓊茸，盘桓寄思，探究窈窕。”近代著名作家巴金先生在《化雪的日子》中说：“我想把原因探究出来！”等。
“探究”一词在近现代来说，即科学探究，也是对科学进行探索研究，同时包含着两层意思，即科学家的探究活动和青少年学生的探究性学习。
科学探究是所有科学家科学素养的核心，其中除了科学技术知识外，还包括了科学思想、科学方法、科学精神素质。从国际科学技术史大量的案例统计分析来看，大凡杰出的科技人才在科学素养方面不但比较全面，而且还各有所侧重。如：希尔伯特比别人更关注科学思想，爱因斯坦比别人更强调科学方法，居里夫人比别人更具有科学精神。这些就是他们能够成为国际顶级科学大师的重要原因之一。
青少年学生的科学探究，也称“发现学习”、“探究性学习”，是新课标积极倡导的一种积极的学习过程和方法；它让学生在学科领域内或现实生活情境中选取某个问题作为实破点，通过质疑、发现问题，调查研究、分析研讨，解决问题，表达与交流等探究学习活动，获得知识，激发情趣，掌握程序与方法。
探究性学习具有很多鲜明的特点，其中自主性、实践性、过程性、开放性等特点尤为突出。
所谓自主性，也即自主学习，就是始终把学生作为活动的主体，让他们积极主动参与活动全过程，以自己原有的经验和知识为基础,通过积极主动的亲身体验与实践和深入的探索与研究,运用学过的知识来解决新的问题。这种自主性的探究学习，可以促进学生主体意识和主体能力的形成与发展,有利于塑造学生独立的人格品质。
所谓实践性，就是以实践活动贯穿于学习活动的全过程，让学生运用多种感官,通过感知、操作和语言等实践活动,使学生的直接经验和间接经验得到交融与统一,促进了学生的认知发展。
所谓过程性，就是重视和关注过程，强调让学生经历一个完整的知识发现、形成、应用和发展的过程；强调让学生像科学家那样，发现问题、解决问题，经历一个完整的科学研究过程，体验发现知识、再创知识的创新过程。
所谓开放性，就是学习内容和探究结果的开放，为学生提供大胆创新、实现自我超越的学习环境；让学生在实践与过程中，大胆地怀疑，提出问题，探讨解决问题的方案，对不同结果进行综合分析，培养与促进学生创新意识和创造能力的发展。
总之，探究性学习就是让学生模拟科学家科学探究活动的方式获取科学知识，并在学习的过程中，学会科学的方法和技能、科学的思维方式，形成科学观点和科学精神。
然而，中小学学生的探究式学习，和科学家的科学探究活动有着根本的区别：
1.科学家的科学探究活动的目的是要获取科学研究的新成果，推动国家科学技术的发展与发达；而学生的探究式学习的目的在于获取新知识、新方法、新体验，掌握科学探究的方法与技能，促进学生自身的发展与成长。
2.科学家的科学探究活动要获取的新成果是历史上未有世人未知的新发现与新发明；而学生的探究式学习的新知只是学习者的未知与未能，并非世人的未知与未能。
3.科学家的科学探究活动是只问结果不问过程；而学生的探究式学习是只问过程而不问结果。
4.科学家的科学探究活动是以某一学科领域的尖端理论与知识结构为基础；而学生的探究式学习是以学习者的学科结构和基本知识为基础。
5.科学家的科学探究是向复杂、尖端的方向进军突破；而学生的探究式学习中的问题、过程等环节往往被简化。
6.科学家的科学探究项目是由国家规划、科研单位部署或科学家自主提出；而学生的探究式学习的题目往往是由教材或教师提出并确定。
探究性学习是国际社会公认并积极强调高度重视的教学模式，虽然并不是所有的问题都适合探究性学习，但适合于探究性学习的学科课题实在是数不胜数，校园气象科技探究就是其中一门重要的课程。
首先，气象科学在近现代科学家的共同努力下，已经形成比较完整的独立科学，而且还派生出近百门分支科学。其中虽然还有很多有待科学家进行进一步探究的课题，但在已经完成的所有学科门类中，却有无穷无尽的课题供中小学学生用来设计探究。
第二，气象科学是一门交叉科学，随着科学技术的发展与发达，它与其他科学领域的交叉、渗透和辐射日益广泛与深入。因此，在实施气象科技探究时，不但会获取气象科学知识，而且还会获取相应学科的相关知识。
第三，在中小学的各门学科中，不但在《科学》、《地理》等课程中有专门的气象科学知识教育，而且在《语文》、《数学》、《物理》、《化学》、《英语》、《历史》等多门学科中也有气象科学知识的教育。因此，通过气象科技探究活动，不但可以延伸、补充多门学科的课本知识，还可以拓宽学生的科学视野。
第四，气象科学与人们是息息相关的零距离密切关系，通过探究可以明白人们生活中的许多事理，可以了解与人们相关的生产、交通、环境、科研以及城乡建设中与气象之间的科学联系。
第五，气象科技探究可以实施模式繁多，其中比较典型的“动手做”学习模式和情境探索学习模式，对培养学生的动手能力，树立科学态度、科学精神，提高全面素质有着不可比拟的作用。
鉴于上述，便是我们编撰《中小学气象科技探究实践》一书，并发动中小学教师创作编撰的最原始初衷。
2.校园气象科技探究活动的历史
我国校园气象科技探究的历史源远流长，大约可以追溯到20世纪20年代，究其发展的过程，可以分为作业与实验、观测与预报、活动与探究等三个阶段。
第一阶段：作业与实验
1918年，竺可桢先生在美国哈佛大学获博士学位回国，先后在先后执教于武昌高等师范学校和南京高等师范学校。
竺可桢先生虽然任教高校，但对中小学的地理教育非常关注。1922年2月，竺可桢先生在《史地学报》上发表了《地理教学法之商榷》一文，在当时地理教育界产生了很大影响。该文共由四部分组成，其中第三部分是全文重点，也分为四点，第四点的原文是：凡各种科学非实验不为功。地理既为研究地形、气候对于人生之影响一种科学，则断不能专恃教科书与地图，必须观察地形，实测气候，使儿童亲尝目睹，则较之专恃教科书与地图者，必能收事半功倍之效。故野外旅行与气象测候所之设立，实为中小学地理所不可少者也。
竺可桢先生的这段论述，非常明确地提出了地理教学与学习的两条措施，一是必须动手实践，二是中小学必须设立气象观测所，也就是现在的校园气象站。竺可桢先生提出的两条措施，对于今天中小学的地理教学与学习仍然是行之有效的方法。
同时，竺可桢先生参与了多种《课程标准》的编写，特别是小学、初中、高中各学历段《地理课程标准》的编写，对中、小学的地理教材、教学方法、作业、课外活动等都作了具体的规划和设计。
竺可桢先生参与编写的《地理课程纲要》中增加了许多动手动脑的气象科技活动项目。如：《小学地理课程纲要》中的教材程序：
1.用家庭设计，以研究气候与衣、食、住的关系。
2.实地或用沙盘设计，以了解位置及地势等。
3.由衣、食、住研究生产、输送、气候等关于地理的问题。
4.连带研究日、月、星、风、雨、雪反四季、昼夜等各简单问题。
5.地球运转状况和天气差异等，及其与人类文化关系的大概。
竺可桢先生参与修订的《小学常识科课程标准》增加了乡土地理的内容，该标准在设计的作业类别中设计了“乡土自然环境的研究”的题目，如：“气候（冷暖）的省察，本地气候变化（晴、雨、风、云、雪、霜、露、雾、雹）现象的观察研究，并开始记载温度气候等。”在“教学要点”的第十一点规定了常识教学应有相当的设备，如：“……观测气候用的指风针、雨量计、温度表、气压表和参考应用的图书等。”
在作业的设置上也很有新意。如：小学自然“各学年作业要项”中关于地学部分的设置：
第一、二学年
一、冷暖的省察。二、秋冬春夏四时景物变化象征的观察研究。三、春夏秋冬四时的认识。四、云、雨、风等的研究。五、日常晴雨的记载研究。六、温度的记载研究。
第三、四学年
一、四时物候变化象征的调查、观察、研究、架子等。二、植物和阳光关系的研究。三、潮汐的发生，雨、露、气压的变化等的研究。四、岩石风化的原因，山川的变迁等的研究。五、昼夜运行与日蚀、月蚀等的研究。
第五、六学年 （关于地质学作业）
此外，《地理课程标准》还要求要配备地理教具，如：沙盘、模型、标本、幻灯片、图片、地图、地球仪、气象仪器等；要求学生要进行“观察、调查、旅行、讨论、发表、设计”等活动。
竺可桢先生的地理教学建议和亲自参与编写的《中小学地理课程标准》，设计了气象科学教育课外作业内容和实验活动方式，为我国中小学的校园气象科技探究开启了先河。
第二阶段：观测与预报
20世纪50年代，刚刚成立的中华人民共和国很多方面都借鉴苏联的经验与模式，教育方面表现得尤为突出。当时，校园气象站建设正风靡苏联全国，这个经验也被介绍到我国，因此，当时我国县以上的重点中小学都比较普遍地建立了校园气象站。
1958年，党中央在大办农业的同时，发出了实行全国“气象化”的号召，一时间全国数以万计的校园气象站拔地而起。这些校园气象站不但进行常规的六要素以上的气象观测，还直接参加了当地气象部门的天气预报业务。
到了20世纪70年代，随着党中央提出的“农业学大寨”和“建设大寨县”运动的深入发展，各地校园气象站的气象观测和天气预报业务日臻成熟，他们不但在为当地农业生产发展方面作出了贡献，而且还造成了一定的国际影响。
如：湖南省洪江市幸福路小学被评为全国先进单位，广西区桂平县三罗小学等四所中小学、四川省兴文县大坝小学、陕西省西安市神鹿坊小学等数十所中小学被评为省级先进单位。据有关书籍记载，湖南省洪江市幸福路小学、陕西省西安市神鹿坊小学、广西区桂平县三罗小学等学校的校园气象站还先后吸引了二十多个国家的国际友人前来参观学习。
这个阶段的校园气象站，在气象观测和天气预报的同时也开展了气象科技探究活动。中国气象局主办的《气象》杂志，曾刊登了很多各地校园气象站的探究性小论文；各省气象局主办的相关气象杂志也刊登了大量气象科技探究论文。虽然这些论文的探究范围局限于天气、气候与农业，但就气象科技探究而论已经跨上了一个新台阶。
第三阶段：活动与探究
到了20世纪80年代初，随着我国气象事业的飞跃发展，校园气象站参与天气预报业务的活动也渐渐淡出历史舞台，但我国校园气象科技探究的脚步却没有停止，而且探究的范围逐渐扩大，探究的高度不但提升。如：
湖南省洪江市幸福路小学红领巾气象站撰写的科普实验小论文《蚊子和天气》一文，该文的作者用三年多时间，通过对蚊子的仔细观察与深入研究，弄清了“蚊子为什么要吸血？”、“蚊子与天气有何关系？”等问题；并运用朴实、生动、自然的语言将科学道理表达出来，具有极强的可读性。这篇小论文在获得第一届全国青少年发明创造和科学讨论会论文一等奖后，即被中央人民广播电台“星星火炬”节目广播。接着，又先后被《中国青年报》、《中国少年报》、《少年科学画报》等报刊转载。曾被编入湖南省小学《自然》第九册课本。1984年又入选由中国科普创作研究所编选，中国少年儿童出版社出版的《少年科普佳作选》一书。至今，人民教育出版社为配合小学《科学》第一册第四单元《天气与生活》教学而编写的《科学与生活》读物还选用这篇小论文。
其后，《神秘的风》、《看虹识天》、《谁是春天的第一个绿衣使者》、《“立体气候”和“立体农业”》、《山区暖带景观》、《对洪江地区酸雨成因的分析》等科技论文，先后被《气象知识》、《中国环境报》等国家级杂志、报纸刊用。
此外，浙江省德清县洛舍中心校红领巾气象站、安徽省铜陵市望江亭小学红领巾气象站等，都有不少气象科技论文被省、市、县有关部门评为等级奖。这是我国校园气象科技探究活动的又一次大飞跃。
新世纪前后，随着我国新课标改革和素质教育的不断深入，校园气象科技探究便成为优秀的素质教育载体与平台，被广泛地推广和普遍使用。
3.校园气象科技探究活动的特点与未来发展态势
校园气象科技探究是中小学学生探究性学习的一种常用模式，经过长期的使用和历史时间的考验，越来越被中小学师生认可，因此，使用的人群越来越多，使用的频率越来越高。究其原因，校园气象科技探究具有如下特点：
其一是专题性，校园气象科技探究的专题性质极强，它立足于气象科学的理论与原理，探究一切与气象相关的问题。
其二是辐射性，由于气象科学是一门交叉科学，它与其他科学互相辐射渗透，因此，在探究的过程中，学生在明白和掌握气象科学知识的同时，也明白和掌握了其他学科的知识。
其三是广泛性，中小学课本上的气象科学板块虽然不大，但知识含量却非常丰富，涉及到气象科学的整个体系，因此探究性学习就拥有无穷无尽的广泛题材与课题。
其四是社会性，气象科学除了与人们的生活关系极为密切之外，还和传统行业的生产与发展也极为密切，随着现代科学与社会的发展，气象科学对高新行业与现代科学的渗透与辐射也日益深入。因此，气象科技探究具有非常广泛的社会意义。
其五是时代性，当代气象科学的发展与发达突飞猛进日新月异，在气象科技探究的过程中，不但可以对传统的题材与课题进行探究，而且还可以对现代气象科技进行探究，因此它具有与时俱进的时代性。
鉴于上述五方面的特点，赋予了校园气象科技探究以旺盛的生存力和强大的生命力。可以预见，当探究性学习将成为未来主要学习模式之时，校园气象科技探究将成为未来教育中首选的模式之一。
