初中地理教學(xué)中加強(qiáng)科學(xué)精神培養(yǎng)的路徑探析

程忠園 葉玉葉 吳儒敏

摘 要：科學(xué)精神是現(xiàn)代人的基本品格，是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的重要組成部分。初中地理教學(xué)應(yīng)基于核心素養(yǎng)的基本要求，深挖教材中的科學(xué)元素，多角度、多層次地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神，提升課堂教學(xué)質(zhì)量。文章以商務(wù)星球版地理教材七年級上冊“海陸變遷”為例，通過“創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)認(rèn)知沖突;開展課堂活動(dòng)，體驗(yàn)研究步驟;分享地理史實(shí)，浸潤科學(xué)品質(zhì)”等環(huán)節(jié)，嘗試在初中地理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神。

關(guān)鍵詞：初中地理;科學(xué)精神;路徑

中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)以培養(yǎng)“全面發(fā)展的人”為核心，分為文化基礎(chǔ)、自主發(fā)展、社會(huì)參與三個(gè)方面，其中文化基礎(chǔ)綜合表現(xiàn)為人文底蘊(yùn)和科學(xué)精神，它是受過教育的人的底色，也是其他兩方面素養(yǎng)形成和發(fā)展的前提[1]?？茖W(xué)精神主要是學(xué)生在學(xué)習(xí)、理解、運(yùn)用科學(xué)知識和技能等方面所形成的價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)、思維方式和行為表現(xiàn)，具體包括理性思維、批判質(zhì)疑、勇于探究等基本要點(diǎn)[2]，在初中地理教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神應(yīng)該圍繞上述要點(diǎn)展開。

2019年12月14日至17日，中國教育學(xué)會(huì)地理教學(xué)專業(yè)委員會(huì)2019年綜合學(xué)術(shù)年會(huì)在湖北武漢舉行，筆者展示的課例是商務(wù)星球版七年級上冊地理“海陸變遷”。筆者改變傳統(tǒng)的教學(xué)設(shè)計(jì)，深挖和整合教材中的科學(xué)元素，通過“創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)認(rèn)知沖突—開展課堂活動(dòng)，歸納研究步驟—分享科學(xué)史實(shí)，浸潤科學(xué)情感”等環(huán)節(jié)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神并取得了良好的教學(xué)效果。

一、創(chuàng)設(shè)問題情境，引發(fā)認(rèn)知沖突

良好的教學(xué)情境能充分吸引學(xué)生注意，維持學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，啟發(fā)學(xué)生思維，特別是當(dāng)問題情境與原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)不一致時(shí)，容易引發(fā)學(xué)生心理上的矛盾或沖突，這種認(rèn)知沖突可以喚醒學(xué)生的自省意識，激發(fā)主動(dòng)思考和自我建構(gòu)，促進(jìn)有意義學(xué)習(xí)的發(fā)生和逆向思維的發(fā)展，從而形成批判質(zhì)疑的科學(xué)精神[3]。

科學(xué)源于發(fā)現(xiàn)。作為經(jīng)典的科學(xué)史教育內(nèi)容，“海陸變遷”的教學(xué)難點(diǎn)在于如何創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突，讓學(xué)生在真實(shí)情境中經(jīng)歷“再發(fā)現(xiàn)”的過程。

1.創(chuàng)設(shè)多個(gè)問題情境，引發(fā)學(xué)生連續(xù)的認(rèn)知沖突

從身邊的現(xiàn)象導(dǎo)入課堂。學(xué)生通過觀察巢湖北山貝殼化石，引發(fā)第一個(gè)問題：貝殼生活在水里，怎么會(huì)出現(xiàn)在山上？接著探究教材和教師提供的實(shí)例，引發(fā)一個(gè)又一個(gè)問題：喜馬拉雅山上為什么有魚龍的化石？臺灣海峽海底為什么會(huì)有森林的遺跡？黃河三角洲面積為什么會(huì)“生長”？澳門的面積為什么會(huì)不斷擴(kuò)大？每個(gè)問題都是一個(gè)認(rèn)知沖突，通過探究和解決這些問題，學(xué)生得出結(jié)論：海洋可以變成陸地，陸地可以變成海洋，海陸是變化的，過去在變，現(xiàn)在在變，未來還會(huì)變，世界處于不斷地運(yùn)動(dòng)變化之中。運(yùn)動(dòng)、變化的觀點(diǎn)是批判質(zhì)疑精神形成的基礎(chǔ)，它有利于學(xué)生養(yǎng)成實(shí)事求是的思維品格，形成獨(dú)立思考、獨(dú)立判斷的習(xí)慣，多角度、辯證地分析問題，用證據(jù)和邏輯說話，提出解決問題的方案。

2.創(chuàng)設(shè)現(xiàn)實(shí)世界的問題情境，引發(fā)學(xué)生真實(shí)的認(rèn)知沖突

課后研討中，專家認(rèn)為本課最大的亮點(diǎn)是顛倒了傳統(tǒng)的教學(xué)順序，創(chuàng)設(shè)了“近20年來4.5級以上地震分布”的真實(shí)情境。課堂上，教師現(xiàn)場展示地球儀，發(fā)現(xiàn)地球儀表面是光滑完整的一塊，提出問題：實(shí)際的地球表層像地球儀表面一樣是一個(gè)整體嗎？學(xué)生沒有相關(guān)的知識儲(chǔ)備，進(jìn)入“憤悱”狀態(tài)，此時(shí)，教師呈現(xiàn)“近20年來4.5級以上地震分布”圖（繪制在KT板上），引導(dǎo)學(xué)生分組觀察，并在圖上描繪地震帶，猜想地球表層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：不是光滑完整的一塊，而是由若干板塊構(gòu)成的，板塊之間的界線就是地球內(nèi)部力量釋放的裂縫地帶，與地震帶的分布一致。由“近20年來4.5級以上地震分布”這個(gè)真實(shí)情境得出結(jié)論——地球表面有裂縫，地下深處有能量活動(dòng)，與學(xué)生原有的認(rèn)知發(fā)生沖突，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步思考和探索：除地震分布外，還有其他證據(jù)可以證明板塊構(gòu)造和板塊運(yùn)動(dòng)嗎？對照課本地圖，在“近20年來4.5級以上地震分布”圖上描繪世界主要火山帶、世界兩大著名山系分布，學(xué)生驚奇地發(fā)現(xiàn)，世界主要山系、火山的分布與地震帶驚人的吻合。在此情境中，學(xué)生從自然界真實(shí)發(fā)生的現(xiàn)象出發(fā)，通過提出問題、尋求證據(jù)得出結(jié)論。這種知識不是通過死記硬背，而是通過主動(dòng)建構(gòu)得到的，能力的提升不是通過模仿練習(xí)，而是通過自主合作探究完成的，符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，有利于培養(yǎng)學(xué)生批判質(zhì)疑的科學(xué)精神。

二、開展課堂活動(dòng)，歸納科學(xué)步驟

科學(xué)研究的一般步驟是提出問題?猜想與假設(shè)?進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?分析與論證?表達(dá)與交流，這種研究步驟或習(xí)慣不是教師“告訴”學(xué)生就能形成的，必須通過“活動(dòng)”反復(fù)練習(xí)、主動(dòng)建構(gòu)。適當(dāng)?shù)恼n堂活動(dòng)，不僅能讓教師有效突破教學(xué)重、難點(diǎn)，還能使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)研究的一般步驟，培養(yǎng)科學(xué)研究的能力和方法。

1.從真實(shí)案例出發(fā)，感受科學(xué)研究的一般步驟

通過展示和討論巢湖北山貝殼化石、喜馬拉雅山魚龍化石、臺灣海峽海底森林遺跡、黃河三角洲不斷“生長”、澳門的面積擴(kuò)大等實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生提出問題：在地質(zhì)歷史時(shí)期，這些區(qū)域的古地理環(huán)境是什么樣的？通過觀看《滄海桑田》視頻，引發(fā)學(xué)生猜想：這些區(qū)域的古地理環(huán)境與現(xiàn)在是不一樣的，陸地可能是海洋隆起形成的，海洋可能是陸地沉降形成的，有的地方面積可能擴(kuò)大，有的地方面積可能縮小……進(jìn)一步展示美國“雙子星”號宇宙飛船的測量資料，用現(xiàn)代科技驗(yàn)證學(xué)生猜想的正確性，最終得出結(jié)論：世界處于不斷地運(yùn)動(dòng)變化之中。在這個(gè)活動(dòng)教學(xué)中，學(xué)生從真實(shí)案例出發(fā)，自己發(fā)現(xiàn)問題并提出猜想，通過資料分析和數(shù)據(jù)實(shí)證得出結(jié)論，感受科學(xué)研究的一般步驟。

2.多種手段推進(jìn)，體驗(yàn)科學(xué)研究的一般步驟

板塊構(gòu)造學(xué)說是教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)，活動(dòng)分三個(gè)部分進(jìn)行。首先，展示地球儀和“近20年來4.5級以上地震分布”圖，通過觀察和描繪地震帶，猜想巖石圈是由若干板塊構(gòu)成的，板塊之間的界線與地震帶的分布一致。進(jìn)一步猜想：板塊交界地帶地殼比較活躍，不僅多地震，也可能是山系、火山分布集中的地帶。其次，通過在KT板上描繪“近20年來4.5級以上地震分布”圖展示世界主要火山帶、世界兩大著名山系分布，驗(yàn)證這種猜想是正確的，進(jìn)而得出板塊構(gòu)造學(xué)說的基本內(nèi)容。再次，對照世界板塊分布圖，在KT板“近20年來4.5級以上地震分布”圖上，分組合作填寫七大板塊名稱，繪制板塊界線、板塊運(yùn)動(dòng)方向，用書本簡單演示板塊相對運(yùn)動(dòng)引起地表形態(tài)的變化等。再次，展示煮破的雞蛋，觀察蛋清從蛋殼破裂處溢出后的形態(tài)，形象地描述板塊構(gòu)造學(xué)說的基本內(nèi)容。最后，在這一系列的活動(dòng)教學(xué)中，學(xué)生從現(xiàn)象出發(fā)，由表及里、層層追問，通過繪圖填圖、圖形疊加、模擬實(shí)驗(yàn)、實(shí)物對比等手段進(jìn)行分析、探究、驗(yàn)證、交流與表達(dá)，體驗(yàn)科學(xué)研究的一般步驟。

3.多角度論證，深化科學(xué)研究的一般步驟

大陸漂移的教學(xué)從分享“魏格納與大陸漂移說”的史實(shí)開始，提出問題：大西洋兩岸的南美大陸和非洲大陸以前真的是連在一起的嗎？開展撕紙?bào)w驗(yàn)活動(dòng)，即把一張廢報(bào)紙隨意撕成兩半，然后拼合，發(fā)現(xiàn)報(bào)紙邊緣的輪廓完全吻合，文字、圖案可以拼接，驗(yàn)證這張報(bào)紙?jiān)瓉硎且粋€(gè)整體。以此類推，引發(fā)猜想：如果南美大陸和非洲大陸以前真的是連在一起的，那么大陸邊緣的輪廓可以吻合，古地層、古生物等古地理環(huán)境特征應(yīng)該具有相似性。開展分組活動(dòng)：第一組學(xué)生從世界地圖上把南美大陸和非洲大陸輪廓裁剪下來，然后進(jìn)行拼接，發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)大陸的海岸線驚人的吻合，甚至能夠拼合在一起;第二組學(xué)生查閱資料，發(fā)現(xiàn)南美大陸東岸和非洲大陸西岸都有海牛、鴕鳥這類不能長途游泳或飛翔的古生物存在;第三組學(xué)生發(fā)現(xiàn)南美大陸、非洲大陸古老地層具有相似性，特定地層中含有相同或相似的古生物化石。三組學(xué)生一致認(rèn)為，魏格納提出的大陸漂移假說是有證據(jù)的。最后，通過美國“雙子星”號宇宙飛船的測量資料，實(shí)證大西洋面積在擴(kuò)大、太平洋面積在縮小，論證了“大陸是漂移的，今天的世界海陸分布是大陸分離、漂移的結(jié)果”的觀點(diǎn)。在這個(gè)模塊的活動(dòng)教學(xué)中，學(xué)生從歷史到現(xiàn)實(shí)、從感性到理性、從局部區(qū)域到全球范圍、從實(shí)踐體驗(yàn)到數(shù)據(jù)論證，像科學(xué)家一樣提出問題、分析問題和解決問題，深化了科學(xué)研究的一般步驟。

三、分享地理史實(shí)，浸潤科學(xué)精神

課堂上開展科學(xué)探究活動(dòng)的優(yōu)勢，不僅在于讓學(xué)生經(jīng)歷知識“再發(fā)現(xiàn)”的過程，提升科學(xué)探究的能力和方法，還在于體悟科學(xué)理念，浸潤科學(xué)品質(zhì)，達(dá)到像科學(xué)家一樣熱愛科學(xué)、崇尚科學(xué)的目的。

浸潤科學(xué)精神從分享“魏格納與大陸漂移說”的地理史實(shí)開始，陳述時(shí)要盡可能還原歷史事實(shí)。相對于故事而言，地理史實(shí)更具有科學(xué)的感染力?？茖W(xué)家的人物形象鮮活生動(dòng)，科學(xué)探索的足跡扎實(shí)清晰，容易引發(fā)學(xué)生內(nèi)心深處真實(shí)的共鳴。早在16世紀(jì)，就有人發(fā)現(xiàn)大西洋兩岸的大陸海岸線驚人的吻合，但在其后的幾個(gè)世紀(jì)中人們見怪不怪，只有魏格納提出了問題：為什么驚人的吻合？這種驚人的吻合能夠說明什么問題？除了這個(gè)現(xiàn)象以外，還有哪些證據(jù)可以證明大陸是漂移的？如何尋找這些證據(jù)？他堅(jiān)持以事實(shí)說話，為了證明自己的觀點(diǎn)，他不僅查閱大量的資料，而且多次外出考察，通過實(shí)地測量等方法尋找大陸漂移的證據(jù)。1912年1月6日，魏格納在法蘭克福地質(zhì)學(xué)會(huì)上做了題為“大陸與海洋的起源”的演講，被與會(huì)的科學(xué)家視為“瘋子”，被世人嘲笑，“大陸漂移”與千百年來大家認(rèn)定的“靜止的世界”的經(jīng)驗(yàn)或權(quán)威結(jié)論完全相悖，但魏格納不畏“權(quán)威”，他堅(jiān)信自己的考察研究是科學(xué)的，最終創(chuàng)立了“大陸漂移”學(xué)說。魏格納先后四次赴格陵蘭島考察，雖然他遭遇暴風(fēng)雪不幸遇難，但他的精神永垂不朽。學(xué)生在課后撰寫的學(xué)習(xí)后記中寫道：“我們應(yīng)該向魏格納這樣的科學(xué)家學(xué)習(xí)，從小熱愛科學(xué)、尊重科學(xué)，堅(jiān)持實(shí)事求是的做事原則，善于觀察、勤于思考、刻苦鉆研、勇于探索、大膽創(chuàng)新……”

從重知識到重能力再到重素養(yǎng)，從傳播科學(xué)知識延伸到培育科學(xué)精神是落實(shí)立德樹人的根本任務(wù)、培養(yǎng)“活躍的、有責(zé)任感的公民”的必然要求[4]，它背后隱藏的是人類自身發(fā)展對科學(xué)精神的深刻追求。初中地理，特別是初中自然地理是自然科學(xué)的重要組成部分，承擔(dān)著激發(fā)科學(xué)探究興趣、提升科學(xué)探究能力、培養(yǎng)科學(xué)探究精神的神圣使命。教學(xué)中應(yīng)該堅(jiān)持以科學(xué)精神立意，堅(jiān)持問題情境和活動(dòng)教學(xué)，堅(jiān)持開展自主、合作、探究性學(xué)習(xí)，堅(jiān)持播下浸潤科學(xué)品質(zhì)的種子，使科學(xué)精神在地理課堂上生根發(fā)芽，開出滿樹的科學(xué)之花。

參考文獻(xiàn)：

[1] 劉慶昌.人文底蘊(yùn)與科學(xué)精神——基于《中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)》的思考[J].教育發(fā)展研究，2017（04）：35-41.

[2] 核心素養(yǎng)研究課題組.中國學(xué)生發(fā)展核心素養(yǎng)[J].中國教育學(xué)刊，2016（10）：1-3.

[3] 劉海燕.創(chuàng)設(shè)地理問題情境 提高課堂教學(xué)效益[J].地理教育，2007（06）：16-17.

[4] 中華人民共和國教育部.義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2012.