科學(xué)家精神融入高中地理教學(xué)的實(shí)踐探索

【摘? 要】借助科學(xué)家研究的過程創(chuàng)設(shè)情境，展示其求真務(wù)實(shí)、前赴后繼等崇高精神，引導(dǎo)學(xué)生通過問題分析與科學(xué)家精神同頻共振，推動(dòng)學(xué)科育人與學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。本文以《大氣的組成和垂直分層》為例，在進(jìn)行問題是教學(xué)過程中融入科學(xué)家精神，反思教學(xué)效果，發(fā)現(xiàn)該教學(xué)形式對(duì)學(xué)生人文底蘊(yùn)、探究素養(yǎng)、邏輯分析以及辯證思維等能力的提升均起到了積極作用。

【關(guān)鍵詞】科學(xué)家精神；學(xué)科育人；教學(xué)實(shí)踐

【作者介紹】蔡葉斌，江蘇省昆山中學(xué)（江蘇蘇州，215316）教師，高級(jí)教師。

本文系江蘇省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃立項(xiàng)課題“學(xué)校場(chǎng)域中高中地理實(shí)踐課程的開發(fā)與實(shí)施”（C-c/2021/02/89）的研究成果。

黨的二十大報(bào)告指出“培育創(chuàng)新文化，弘揚(yáng)科學(xué)家精神，涵養(yǎng)優(yōu)良學(xué)風(fēng)，營造創(chuàng)新氛圍”。2019年兩辦發(fā)布的《關(guān)于進(jìn)一步弘揚(yáng)科學(xué)家精神加強(qiáng)作風(fēng)和學(xué)風(fēng)建設(shè)的意見》中，明確科學(xué)家精神涵蓋了愛國、創(chuàng)新、求實(shí)、奉獻(xiàn)、協(xié)同、育人等精神?？茖W(xué)家精神是中國共產(chǎn)黨人精神譜系的偉大精神，是全社會(huì)共同的價(jià)值追求，也是引育學(xué)生獻(xiàn)身科技事業(yè)的重要基石。

基于真實(shí)情境的問題式教學(xué)是高中地理教學(xué)中重要的組織形式，也是培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的良好場(chǎng)域，而通過將科學(xué)家探索發(fā)現(xiàn)的過程融入情境與問題，讓學(xué)生在一次次的“選擇”中產(chǎn)生“共情”，可以有效培養(yǎng)學(xué)生求真務(wù)實(shí)、前赴后繼的精神和敢于質(zhì)疑、即時(shí)生成的態(tài)度，推動(dòng)學(xué)習(xí)任務(wù)的完成與核心素養(yǎng)的提升。

以人教版地理必修一《大氣的組成和垂直分層》一課的教學(xué)為例，筆者在教學(xué)中選擇真實(shí)事件改編的電影《熱氣球飛行家》來創(chuàng)設(shè)情境，貫穿整節(jié)課。該電影講述了格萊舍與任兩位科學(xué)家探索天空、改變世界的故事（人物原型為19世紀(jì)歐洲大氣科學(xué)家詹姆斯·格萊舍和亨利·考克斯維爾）。整節(jié)課由四組電影片段創(chuàng)設(shè)情境串聯(lián)。（見圖1）

一、基于實(shí)證的探索，培育學(xué)生求真務(wù)實(shí)的態(tài)度

情境認(rèn)知理論認(rèn)為“知識(shí)是情境化的”。在真實(shí)世界中，情境因原始狀態(tài)不明確常呈現(xiàn)劣構(gòu)性，沒有明確的、清晰的解，其對(duì)學(xué)生來說難度較大，但對(duì)于學(xué)生核心素養(yǎng)的培育有著良好的促進(jìn)作用。在《大氣的組成和垂直分層》的教學(xué)中，筆者結(jié)合科學(xué)家的探索過程展示劣構(gòu)問題，培育學(xué)生基于實(shí)證探索的求真務(wù)實(shí)精神。

1.展示認(rèn)知沖突，引導(dǎo)劣構(gòu)問題求解

基于電影情節(jié)，展示其與學(xué)生假想存在沖突的事實(shí)，通過細(xì)節(jié)的深挖引導(dǎo)學(xué)生在劣構(gòu)情境中尋求可能的解，從而推動(dòng)教學(xué)任務(wù)的完成與核心素養(yǎng)的提升，提升學(xué)生直面困難的勇氣。

例如，在情境2中，熱氣球在上升過程中科學(xué)家實(shí)景觀察與學(xué)生假想的俯瞰群山盡覽、藍(lán)天白云陽光明媚的景象不同，畫面呈現(xiàn)出了灰白、晦暗的倫敦城市形態(tài)。教師適時(shí)提出問題：“‘猛犸’上升至倫敦300米高空時(shí)，觀察到天空灰白而非蔚藍(lán)，你認(rèn)為可能是什么原因?qū)е碌?？”教師還將“1862年”“倫敦”等關(guān)鍵詞標(biāo)注，將畫面中的煙囪圈出，給予學(xué)生一定的提示以引導(dǎo)學(xué)生向“工業(yè)革命”“二氧化碳排放”“霧霾”等人類活動(dòng)方向進(jìn)行思考。最后由教師進(jìn)行總結(jié)：“大氣成分相對(duì)穩(wěn)定，工業(yè)廢氣的排放可能影響大氣成分，產(chǎn)生一系列問題”。由此建立人類活動(dòng)與大氣成分變化之間存在關(guān)聯(lián)性的人地協(xié)調(diào)觀思維。

2.提出兩難問題，借助實(shí)證進(jìn)行抉擇

教學(xué)中筆者利用電影片段展示分歧，創(chuàng)設(shè)兩難問題。面對(duì)兩難問題學(xué)生需要作出選擇，無論哪一種選擇，都有利有弊，因此需要借助數(shù)據(jù)進(jìn)行論證和抉擇，這一環(huán)節(jié)旨在培育學(xué)生客觀嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度和綜合思維的素養(yǎng)。

例如，在情境4中，在到達(dá)23000英尺（海拔約7000米）的高度后兩位科學(xué)家產(chǎn)生了分歧，此時(shí)教師創(chuàng)設(shè)問題：“你支持氣象學(xué)家格萊舍（上升）還是飛行員任（降落）？試說明理由?！币髮W(xué)生基于課文、資料以及影片細(xì)節(jié)表明觀點(diǎn)、說明理由。

如支持降落的學(xué)生提出以下觀點(diǎn)（見表1）：

利用科學(xué)家客觀嚴(yán)謹(jǐn)?shù)木衽嘤龑W(xué)生基于情節(jié)、數(shù)據(jù)或所學(xué)知識(shí)，有理有據(jù)的說明問題。通過兩難問題的設(shè)置可以更好的提升學(xué)生收集、整理資料與數(shù)據(jù)的地理實(shí)踐素養(yǎng)。

二、引入科學(xué)史，培育學(xué)生潛心研究的奉獻(xiàn)精神

注重科學(xué)史教育是當(dāng)代國際科學(xué)教育改革的趨勢(shì)之一。教學(xué)中引入科學(xué)史有助于學(xué)生深入理解科學(xué)事業(yè)。大氣科學(xué)體系的建立是一個(gè)漫長的過程，借助科技水平的提升，人類對(duì)大氣的認(rèn)識(shí)由被動(dòng)到主動(dòng)。在本次教學(xué)過程中，可以利用大氣科學(xué)史的發(fā)展展示科學(xué)研究的延續(xù)與傳承，培養(yǎng)學(xué)生淡泊名利、潛心研究的奉獻(xiàn)精神。（見圖2）

1.肯定前人功績，客觀公正評(píng)價(jià)對(duì)手

教師通過視頻交代了情境發(fā)生前的背景：與英國關(guān)系并不融洽的法國人創(chuàng)造了當(dāng)時(shí)世界熱氣球升空記錄23000英尺；格萊舍在科學(xué)院中由于資歷較淺不受重視，大部分科學(xué)家認(rèn)為當(dāng)時(shí)的天氣現(xiàn)象是混沌的，難以被預(yù)測(cè)……

教學(xué)過程中，教師并未將上述兩項(xiàng)史實(shí)定性為桎梏，而是引導(dǎo)學(xué)生站在歷史的角度進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，通過探討，大部分學(xué)生形成了以下辯證、綜合的觀點(diǎn)。

學(xué)生A：科學(xué)是無國界的，對(duì)手取得的突破人類歷史的科學(xué)成就應(yīng)該被褒揚(yáng)。

學(xué)生B：在特定的科技水平下大部分科學(xué)家的觀點(diǎn)是可以被理解的。

學(xué)生C：站在后人的角度看前人的行為都會(huì)存在歷史局限性，應(yīng)當(dāng)客觀公正的評(píng)價(jià)。

……

通過情境觸發(fā)之前的背景鋪墊，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到科學(xué)發(fā)展是一個(gè)連續(xù)的過程，在任何歷史發(fā)展的過程中科學(xué)研究均有其進(jìn)步與局限性。今之成就亦是明之起點(diǎn)，現(xiàn)代的科學(xué)研究是基于各時(shí)代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)、論證、推翻、重構(gòu)的整體過程，從而培育學(xué)生賡續(xù)使命、持續(xù)創(chuàng)新的整體全局觀念。

2.講述后續(xù)故事，催化學(xué)生共情能力

基于情境4的兩難問題提出之后，大部分學(xué)生認(rèn)為兩人已經(jīng)完成各自的科研任務(wù)，可以安全下降。但此時(shí)教師進(jìn)一步展示兩人繼續(xù)上升的決定，引發(fā)學(xué)生認(rèn)知沖突，讓學(xué)生在沖突中感受兩位科學(xué)家舍生忘死、獻(xiàn)身科學(xué)的崇高精神，進(jìn)一步催化學(xué)生共情能力。

師：在人類文明進(jìn)步的過程中，安全與冒險(xiǎn)的糾葛是永恒的矛盾，科學(xué)家的閃耀時(shí)刻往往是他們拋卻個(gè)人的安危選擇去追求某些東西，他們所選擇的生存方式讓他們改變了世界。

在熱氣球探險(xiǎn)結(jié)束后，教師并未中斷情境而是展示了基于兩位科學(xué)家探險(xiǎn)的后續(xù)科學(xué)發(fā)展史，讓學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)到兩位科學(xué)家的研究之于大氣科學(xué)發(fā)展歷程中的地位，感受科學(xué)家們“成功不必在我，功成必定有我”甘為人梯、獎(jiǎng)掖后學(xué)的精神。

最后，教師利用教材中的數(shù)據(jù)、圖表等實(shí)證進(jìn)行總結(jié)：今天課程中利用的觀點(diǎn)、圖表等數(shù)據(jù)都是基于一代又一代的科學(xué)家們的努力，一點(diǎn)一點(diǎn)的改變，正如格萊舍在劇中所說的：“我們以發(fā)現(xiàn)的名義探索天空，尋找新的東西，改變世界”。利用前后貫穿的情節(jié)，將科學(xué)家探索未知世界的情境融入漫長的時(shí)間片段，幫助學(xué)生厘清探究科學(xué)理論“想象-實(shí)證-公認(rèn)-更替”過程，提升學(xué)生素養(yǎng)。

三、跳出學(xué)科舒適圈，培育學(xué)生敢于創(chuàng)新的能力

美國心理學(xué)家諾爾·迪奇提出了關(guān)于包含舒適圈的三圈理論。舒適圈是指人們舒適安逸的一種心理狀態(tài)，是人們適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境的一種體現(xiàn)?；诂F(xiàn)有知識(shí)的重復(fù)來獲取知識(shí)，減少對(duì)未知知識(shí)的接觸是舒適圈在學(xué)習(xí)領(lǐng)域中的主要體現(xiàn)，而科學(xué)探索過程中需要直面未知，科學(xué)家精神就需要基于已知知識(shí)進(jìn)行“即時(shí)生成”。將其運(yùn)用于教學(xué)，一方面可以拓展學(xué)科情境，增強(qiáng)情境的豐富度和深廣度，另一方面則可以培養(yǎng)學(xué)生利用線索進(jìn)行即時(shí)加工求解和創(chuàng)新的能力。

例如，在情境3的兩個(gè)環(huán)節(jié)中，教師分別提出問題：為何向上方也可以闖出暴風(fēng)雨？格萊舍看到的“光輪”現(xiàn)象從現(xiàn)代大氣科學(xué)角度來看屬于日暈還是日華？兩個(gè)問題均跳出了學(xué)生的學(xué)科舒適圈，但又是情境中真實(shí)存在、發(fā)生的。學(xué)生需要借助視頻、材料等資料尋找蛛絲馬跡并做出合理的推斷。（見表2）

在直面未知過程中，通過課堂探討、資料查閱等途徑將已有資源進(jìn)行“即時(shí)生成”，獲取事實(shí)證明的“實(shí)證”與合理推論的“虛證”，培養(yǎng)學(xué)生解決劣構(gòu)問題的能力與素養(yǎng)，浸潤客觀理性、嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的科學(xué)家精神和綜合思維、深度思維等地理核心素養(yǎng)。同時(shí)，這種將未知轉(zhuǎn)化為已知的過程促成科學(xué)家們?cè)谔剿髦烦掷m(xù)創(chuàng)新，使學(xué)生在學(xué)習(xí)與模仿過程中感受到創(chuàng)新精神與創(chuàng)新意識(shí)，也符合培養(yǎng)具有創(chuàng)新潛質(zhì)中學(xué)生的時(shí)代要求。

新時(shí)代中學(xué)“課程思政”是一項(xiàng)系統(tǒng)的、綜合的工程，也是貫徹立德樹人根本任務(wù)的重要途徑。作為自然與人文交融的地理學(xué)科，科學(xué)家精神是地理學(xué)科“大思政”的重要培育目標(biāo)?？茖W(xué)家精神亦是國家精神。在學(xué)科育人的背景下，基于真實(shí)情境中的地理問題設(shè)計(jì)，在教學(xué)中通過融入科學(xué)家科研過程展示其邏輯嚴(yán)密、追求實(shí)證的求真務(wù)實(shí)精神和舍生忘我、勇于獻(xiàn)身的奉獻(xiàn)傳承精神，培育學(xué)生以科學(xué)家為榜樣的共情能力，推動(dòng)課程育人與學(xué)生核心素養(yǎng)的提升。

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