在學(xué)科教育中做好科學(xué)教育加法
——以中學(xué)地理學(xué)科為例

夏煥春(北京一零一中學(xué) 100091)

習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要在教育“雙減”中做好科學(xué)教育加法，激發(fā)青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具備科學(xué)家潛質(zhì)、愿意獻(xiàn)身科學(xué)研究事業(yè)的青少年群體。目前，各方面都積極行動(dòng)起來，落實(shí)總書記的重要指示?；A(chǔ)教育工作者可發(fā)揮自己的作用，有意識(shí)、有目的地做好科學(xué)教育加法，提升孩子們的科學(xué)素養(yǎng)，努力培育國(guó)家需要的科技后備人才。

以中學(xué)地理學(xué)科為例，地理學(xué)是研究地理環(huán)境以及人類活動(dòng)與地理環(huán)境關(guān)系的科學(xué)，兼有自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)的性質(zhì)，在現(xiàn)代科學(xué)體系中占有重要地位。地理學(xué)科貼近生活，具有很強(qiáng)的實(shí)踐性，對(duì)培育學(xué)生的人地協(xié)調(diào)觀、家國(guó)情懷、全球視野，以及批判性思維、創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力具有重要價(jià)值。此外，地理課程中還涉及較多的學(xué)科交叉融合問題，現(xiàn)代信息技術(shù)也應(yīng)用到地理教學(xué)的方方面面。因此，在地理教育中做科學(xué)教育加法，是完全可行，也是應(yīng)該大力做好的。

它可以從兩個(gè)層面去開展，第一層是科學(xué)普及教育，即面向全體學(xué)生，通過課堂教學(xué)、課外實(shí)踐活動(dòng)等，提升他們的科學(xué)素養(yǎng)，包括科學(xué)精神、創(chuàng)造性思維、實(shí)踐動(dòng)手能力等；第二層是科學(xué)創(chuàng)新研究，主要是面向具備一定科學(xué)家潛質(zhì)、對(duì)科學(xué)研究興趣濃厚的學(xué)生，帶著明確的目標(biāo)去研究一個(gè)科學(xué)問題，并通過科學(xué)的研究方法去解決這個(gè)問題，體驗(yàn)完整的科學(xué)研究過程，從而埋下將來可能從事科學(xué)研究事業(yè)的種子。

一、科學(xué)普及教育

1.用好課堂教學(xué)渠道，滲透科學(xué)思想方法

地理課堂教學(xué)本身就是科學(xué)知識(shí)的傳授過程，可多采用啟發(fā)式教學(xué)、情境教學(xué)、分組討論等教學(xué)方法，積極運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)，在常規(guī)學(xué)科知識(shí)之外，多關(guān)注科學(xué)前沿問題，做好重要地理事件和人物的文章，讓孩子們萌發(fā)科學(xué)的興趣，激發(fā)他們的好奇心與求知欲，讓他們初步了解與掌握科學(xué)的思維方法等。當(dāng)今社會(huì)科技發(fā)展一日千里，隨時(shí)都可能有科技成果新鮮出爐。以2022年中國(guó)的重大科技成就為例，人工智能MOML 算法保障冬奧氣象預(yù)報(bào)、中國(guó)“天眼”開啟地外文明搜索、“探索二號(hào)”搭載“深海勇士”號(hào)探秘深海冷泉、神舟十三號(hào)搭載的作物種子順利出艙、“極目一號(hào)”Ⅲ型浮空艇開啟“巔峰使命”珠峰科考等，這些都與地理學(xué)科密切相關(guān)，也可算是重要地理事件。教師可充分開發(fā)利用這些事件信息，與地理知識(shí)和課堂教學(xué)相結(jié)合，通過啟發(fā)、探究、小組學(xué)習(xí)等，讓學(xué)生了解和關(guān)心科學(xué)前沿問題，理解地理學(xué)科價(jià)值，激發(fā)民族自豪感和為科學(xué)而努力奮斗的決心。

做好重要地理人物的文章，以七年級(jí)上冊(cè)“海陸的變遷”這一節(jié)中的閱讀材料為例。描寫的是德國(guó)科學(xué)家魏格納提出大陸漂移說的故事，他在病床上看到墻上的世界地圖，發(fā)現(xiàn)并提出了大陸漂移的假設(shè)，并親自去尋求證據(jù)驗(yàn)證，最后犧牲在科學(xué)考察的路上。這樣生動(dòng)的科學(xué)教育材料，課堂上不要一帶而過，可以讓學(xué)生開展朗讀，討論或辯論，情景劇表演等，帶著感情去深入了解和思考這個(gè)故事，科學(xué)家們的科學(xué)精神、科學(xué)思維方法與實(shí)踐經(jīng)歷就可以深深地印在孩子們的腦海中，或許就能萌發(fā)將來要做科學(xué)家的理想。

2.開發(fā)地理實(shí)踐活動(dòng)，提升科學(xué)實(shí)踐能力

地理實(shí)踐活動(dòng)是以學(xué)生參與為主的，以實(shí)踐為主要形式的地理學(xué)習(xí)活動(dòng)。它包含地理觀測(cè)、地理實(shí)驗(yàn)、社會(huì)調(diào)查、野外考察等內(nèi)容，旨在幫助學(xué)生掌握和運(yùn)用這些方法，在親身感受和體驗(yàn)中獲得知識(shí)和能力，最終提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。在“雙減”背景下，學(xué)校和學(xué)生有更多的自主時(shí)間和空間，地理教材中有較多的實(shí)踐活動(dòng)內(nèi)容，教師也可充分利用校內(nèi)外資源，設(shè)計(jì)和開展有特色的地理實(shí)踐活動(dòng)。這樣一來，促進(jìn)了學(xué)生的主動(dòng)學(xué)習(xí)，自主學(xué)習(xí)，學(xué)生把課堂所學(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)踐，學(xué)會(huì)去觀察自然和社會(huì)，去發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，地理實(shí)踐力提升會(huì)很快。

以“日晷的觀測(cè)、制作與應(yīng)用”為例，在中學(xué)地理教學(xué)中，地球運(yùn)動(dòng)這一部分內(nèi)容理解難度較大，又和學(xué)生每天的生活作息密切相關(guān)。日晷是古人根據(jù)生活中觀察到的日影變化設(shè)計(jì)出的計(jì)時(shí)儀器，通過太陽(yáng)視運(yùn)動(dòng)，較好地反映了地球運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，也是很好的教學(xué)與活動(dòng)媒介。“日晷的觀測(cè)和制作”地理實(shí)踐活動(dòng)可分為三個(gè)部分：第一部分是日晷參觀與探究，通過參觀校園或公園里的日晷，了解日晷的造型與結(jié)構(gòu)，晷針、晷盤的特點(diǎn)及文字標(biāo)注等。觀察當(dāng)前晷針的日影指向、日影方向、長(zhǎng)短隨時(shí)間的變化，探討其與地球運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。第二部分是日晷制作與演示，學(xué)生依據(jù)前邊參觀日晷時(shí)學(xué)到的知識(shí)，分組合作制作簡(jiǎn)易日晷。用手電筒代替太陽(yáng)光源，分別演示一天之中不同時(shí)辰晷針日影的變化，夏半年和冬半年日影出現(xiàn)的晷面及變化特點(diǎn)，并解釋其與地球自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的關(guān)系。第三部分是活動(dòng)總結(jié)與評(píng)價(jià)，對(duì)本次實(shí)踐活動(dòng)進(jìn)行總結(jié)和簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)，分析活動(dòng)中出現(xiàn)的問題，明確下次活動(dòng)努力的方向。本實(shí)踐活動(dòng)跳出地理課堂和一般教學(xué)思路，通過觀察和制作日晷來輔助學(xué)習(xí)，起到了很好的效果，激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)和探究的興趣，還提升了他們的綜合思維和科學(xué)實(shí)踐能力。

3.巧設(shè)地理課外作業(yè)，拓寬學(xué)生科學(xué)視野

“雙減”對(duì)課外作業(yè)的質(zhì)和量都有要求，最直接的影響是常規(guī)作業(yè)量減少，質(zhì)量高有意義的作業(yè)會(huì)更受學(xué)生和家長(zhǎng)歡迎。2023春節(jié)前后，《三體》《流浪地球2》等科幻電影、電視作品紛紛推出，孩子們也掀起了觀看熱潮，這是非常好的現(xiàn)象。這些影視作品富含前沿科學(xué)知識(shí)和現(xiàn)代高技術(shù)的應(yīng)用，也包括大量的天文地理等學(xué)科知識(shí)，可很好地拓展學(xué)生的科學(xué)視界，激發(fā)他們的好奇心和探求欲。教師若適當(dāng)引導(dǎo)，在課外作業(yè)中巧設(shè)科普作業(yè)，讓學(xué)生寫寫觀影必備知識(shí)或觀后感，探究一些事先設(shè)置的深層次科學(xué)問題，則可讓學(xué)生樂享其中，回味無窮。

在寒暑假、國(guó)慶節(jié)等較長(zhǎng)的假期，很多孩子都會(huì)走出家門，在旅行中開闊眼界，學(xué)?？刹贾糜刑厣幸饬x的“課外作業(yè)”。例如，“集八方之水，育天下英才”暑期作業(yè)，要求學(xué)生做有心人，到達(dá)旅行目的地后，觀測(cè)當(dāng)?shù)氐乃蹬c水文特征，并用空礦泉水瓶取一點(diǎn)當(dāng)?shù)氐淖匀凰?，貼上標(biāo)簽帶回學(xué)校。開學(xué)第一天，介紹完各自的他鄉(xiāng)之水后，大家集體到校園湖或景觀水池傾倒，那場(chǎng)面甚是壯觀。同學(xué)們把來自五湖四海的生命之水及濃濃的情義帶回所在城市，以此開啟新學(xué)期的篇章。更重要的是水科學(xué)、水文化的推廣，這項(xiàng)活動(dòng)讓學(xué)生實(shí)踐了解水的相關(guān)科學(xué)知識(shí)，同時(shí)去深刻領(lǐng)悟和學(xué)習(xí)水的品質(zhì)：“上善若水”無私奉獻(xiàn)滋潤(rùn)萬物的大愛；“滴水穿石”的剛毅與堅(jiān)定；“智者樂水，仁者樂山”閱盡世間萬物的淡泊；“逝者如斯夫，不舍晝夜”的人生世事變換之快，應(yīng)珍惜大好時(shí)光等。

二、科學(xué)創(chuàng)新研究

在科學(xué)普及教育的基礎(chǔ)上，具備科學(xué)家潛質(zhì)、熱愛科學(xué)研究的學(xué)生將會(huì)脫穎而出，可為他們打造進(jìn)一步學(xué)習(xí)和發(fā)展的平臺(tái)。

1.開展學(xué)科深度學(xué)習(xí)，群體“培育小科學(xué)家”

一般的地理課堂和課外實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生的創(chuàng)新精神和探求欲可能被激發(fā)，但因時(shí)間、空間等方面的限制，往往只能適可而止。這就需要開展學(xué)科深度學(xué)習(xí)，給學(xué)生較充足的學(xué)習(xí)和研究時(shí)間，必要時(shí)還需給他們提供專門的科研平臺(tái)。例如，教師可帶領(lǐng)學(xué)生觀察，深入思考和探究身邊的、現(xiàn)實(shí)的及未來的科學(xué)問題，研究學(xué)校和社區(qū)的水環(huán)境、城市空氣質(zhì)量的變化及成因、人工智能對(duì)地理學(xué)習(xí)的影響等問題；研制PM2.5飄塵采樣器、廚房節(jié)水裝置、湖面水體凈化器、垃圾分類速檢機(jī)、潮汐發(fā)電裝置等發(fā)明創(chuàng)造物。這些都是學(xué)校師生探究完成過的課題，創(chuàng)新性和實(shí)用性都不錯(cuò)，有的還被推向應(yīng)用市場(chǎng)。其中的新型湖面水體凈化器，就是因?yàn)樾@湖水的水質(zhì)變差，師生就如何凈化湖水開展的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的成果之一。

2.鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)新思維，個(gè)別指導(dǎo)科學(xué)研究

地理學(xué)科的綜合性和實(shí)踐性很強(qiáng)，課程內(nèi)容中有很多值得深入思考和研究的東西。無論是在常規(guī)課堂教學(xué)中，還是跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)、項(xiàng)目式學(xué)習(xí)等，教師都可鼓勵(lì)學(xué)生開動(dòng)腦筋，積極發(fā)現(xiàn)問題，創(chuàng)新思維。有好的想法和創(chuàng)意加以表?yè)P(yáng)，激勵(lì)他們進(jìn)一步深入思考和學(xué)習(xí)，并及時(shí)予以指導(dǎo)，看能否把它變成一個(gè)科研問題。在解決問題的學(xué)習(xí)研究過程中，學(xué)生是否具備科學(xué)家潛質(zhì)，將來是否適合從事科學(xué)研究，就可以看得比較清楚。

高一年級(jí)有一學(xué)生看地圖時(shí)注意到在圖們江口附近，盡管我國(guó)領(lǐng)土離海岸線很近(最近處只有幾千米)，但沒有出海口，于是萌生了在圖們江口租地建設(shè)港口的想法。因?yàn)槲覈?guó)東北地區(qū)的貨運(yùn)出口都得依靠遼寧省的港口，這制約了東北地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，黑吉兩省需要更便捷的出海通道。在地理老師的鼓勵(lì)、支持和指導(dǎo)下，徐超同學(xué)查閱了大量資料，并利用暑假時(shí)間專門赴中朝、中俄邊界，圖們江下游地區(qū)進(jìn)行了實(shí)地考察和訪問，最終完成了科研課題研究《關(guān)于在圖們江口屈浦里租地建港的探討及實(shí)施方案的研究》。該課題對(duì)在圖們江口屈浦里地區(qū)租地建港的必要性、可行性和重要價(jià)值進(jìn)行了充分論證，包括自然地理環(huán)境和人文環(huán)境多個(gè)方面，并對(duì)港口進(jìn)行了初步規(guī)劃。該研究較好地解決東北內(nèi)陸地區(qū)出海不便及發(fā)展相對(duì)滯后的問題，為中朝關(guān)系及區(qū)域合作翻開新的一頁(yè)，對(duì)老撾、埃塞俄比亞、玻利維亞等領(lǐng)土靠近海洋卻沒有出海口的內(nèi)陸國(guó)家和地區(qū)提供一定的參考意義。