像科學家一樣思考

《義務教育科學課程標準（2022 年版）》提出，科學課程學習中要培養(yǎng)學生的科學觀念、科學思維、探究實踐和態(tài)度責任等方面的核心素養(yǎng)，基于此，學校開發(fā)了“地球與環(huán)境”課程，旨在通過多樣化的教學方式和實踐活動，培養(yǎng)學生的科學精神、創(chuàng)新能力及社會責任感。

課程概述：三位一體的教育體系

“地球與環(huán)境”知識跨度大，為滿足學有余力、勇于實踐的學生發(fā)展需要，我們構造了“生命—生態(tài)—生涯”三位一體的教育體系。

生命教育是教育的起點和歸宿。生命教育基于學生的個性和天賦，通過豐富的課程和活動激發(fā)潛能，培養(yǎng)創(chuàng)造力、批判性思維和道德情操，引導學生發(fā)現(xiàn)生命的獨特性和多樣性，感悟生命的意義和價值，收獲生命的豐盈和圓融，知生命之可敬。

生態(tài)教育是幫助學生樹立低碳、環(huán)保、綠色、健康觀念的重要途徑。通過生態(tài)教育，學生可以了解到人與自然環(huán)境是生命的共同體，生態(tài)文明同國家現(xiàn)代化、社會文明和個人發(fā)展息息相關。生態(tài)教育的核心目標是培養(yǎng)具有生態(tài)文明價值觀和實踐能力的建設者和接班人，珍視自然，保護環(huán)境，知生態(tài)之可畏。

關注生態(tài)環(huán)境是生命向外探索的關懷，而關注個人生涯則是生命向內(nèi)生長的需要。在生命教育理念框架下，生態(tài)教育和生涯教育的結合有助于學生形成全面的價值觀，不僅關注個人發(fā)展，也關心社會和環(huán)境福祉。學生對于生態(tài)環(huán)境越是關切，對生命的理解就越是深刻，越可以在人與自然的和諧共生中追求高品質的生活，知未來之可即。

“生命—生態(tài)—生涯”教育體系中的課程分為金鵬團課程和普通課程，金鵬團課程更偏向于深度研究和跨學科探究，普通課程則側重于基礎知識普及和環(huán)保意識培養(yǎng)。二者在課程設計上依據(jù)學生認知能力、課程時長、資源供給等多方面進行了差異化安排，以達到因材施教的目標（圖1）。

認知層次差異。金鵬團課程要求學生具備較高的認知能力和學習基礎，課程設計更多側重于挑戰(zhàn)性和深度，比如涉及到中醫(yī)藥與健康、社會性科學議題、海綿校園建設等內(nèi)容，都是需要深入研究并與跨學科知識融合；普通課程內(nèi)容更側重基礎認知和操作層面，幫助學生了解環(huán)境、生態(tài)，以及與生物相關的基礎知識，比如垃圾分類、校園植物調(diào)查等，這些主題適合進行初步的科學教育，培養(yǎng)學生的基礎環(huán)保意識和科學興趣。

課程時長和跨度。金鵬團課程要求學生有更長的課程時間安排和更大的項目跨度，他們有充足的時間探索、調(diào)查、實驗，比如“動手學天文”等項目都需要長期的研究、實驗和反思，學習內(nèi)容具有連續(xù)性和項目導向性；普通課程相對來說更加短期、靈活，以基礎活動為主，適合短時的科普類課程，比如校園觀鳥等活動，更多以課外活動或短期項目的形式出現(xiàn)，以培養(yǎng)興趣和提高生態(tài)意識為主。

資源提供與支持。為滿足金鵬團課程學生跨學科項目的需求，學校打造了以水科學課程為核心的高新實驗室，包括分子生物實驗室、地球與環(huán)境實驗室和中醫(yī)藥實驗室，支持開展從宏觀環(huán)境調(diào)查到微觀基因測定的綜合研究。學生可以利用地球與環(huán)境高新實驗室配備的QGIS軟件了解水系空間布局，利用G70Pro 水質檢測站對水中36 種生化指標和有機污染物指標進行分析，運用氣象觀測站對濕度、溫度等氣象指標進行觀測，用巖石分析儀、土壤分析儀對巖石、土壤中的重金屬元素和營養(yǎng)元素進行監(jiān)測，運用裸眼3D 顯示技術將水循環(huán)等現(xiàn)象動態(tài)可視化，給學生帶來沉浸式學習體驗，引導學生積極投入到復雜的課程項目中；在中醫(yī)藥高新實驗室通過熒光光譜儀測定植物的成分并分析其藥用價值；在分子生物高新實驗室通過PCR 儀對基因測序。普通課程更多依靠學校的基礎設施，比如校園植物、動物資源，以及簡單的實驗設備，進行垃圾分類、校園植物調(diào)查等課程，無須額外的技術支持，便于在日常教學中融入。

因地制宜落實地球與環(huán)境課程

地球與環(huán)境社團的另一大特色是因地制宜利用學校及周邊的自然資源，將教學與實踐有機結合。基于溫榆河、五谷園、校園污水處理站、低碳節(jié)能生態(tài)花園等教育場地，開展了一系列以水為主題的活動，圍繞水之來源、水之善用、水之凈化、水之循環(huán)，打造了以水為脈落探尋綠色發(fā)展的道路。圖2 展示了溫榆河水質調(diào)查課程規(guī)劃。

水之來源：厚植環(huán)保意識，鍛造護水能力

溫榆河位于北京市東北部，是北運河的上游，發(fā)源于燕山余脈軍都山，經(jīng)北運河匯入海河，最終注入渤海。基于北臨溫榆河的優(yōu)勢，學校開展了一系列跨學科實踐活動，進行了長達20 余年的溫榆河水質監(jiān)測，從排污點、沉積物到水體的物理、化學、生物各項指標，綜合分析周邊人類生產(chǎn)生活對水質的影響。

學校引導學生開展了溫榆河沿線污水處理的社會調(diào)查，對溫榆河沿線村落和企業(yè)進行實地調(diào)研，收集調(diào)查問卷，撰寫調(diào)查報告，并在北京市模擬政協(xié)學生活動中提交了《關于溫榆河沿線村落污水排放和處理情況的環(huán)境調(diào)查報告》《關于改進溫榆河沿線農(nóng)村污水處理設施建設的建議》等，受到北京市政協(xié)委員及專家的認可，得到河道管理部門的關注。這些活動的開展，提升了學生發(fā)現(xiàn)問題和科學探究的能力，培育了學生熱愛家鄉(xiāng)和保護環(huán)境的責任意識。

水之善用：深化節(jié)水信念，激發(fā)實踐潛能

學校周邊有農(nóng)業(yè)用地，為開展農(nóng)業(yè)種植課程提供了天然優(yōu)勢。目前，學校教學區(qū)東南擁有約40 畝種植場地——五谷園。五谷園建設以“入者沾濡滋潤，入者浸染熏陶”為底蘊，充分融入低碳理念，使用透水混凝土替代土埂，配置滴灌系統(tǒng)，充分利用水資源。學生認領“自留地”，參與勞動實踐，將節(jié)水和生態(tài)保護意識貫穿于整個種植過程。

學校還開展了“北京與拉薩同種一粒種子”“檢測蔬菜中的維生素C 含量”等實踐活動，通過對比實驗，學生不僅認識了我國幅員遼闊，不同地區(qū)的地形、氣候、水文、土壤對植物生長的影響，還理解了不同蔬菜的營養(yǎng)物質含量不同。學生在品嘗親自收獲的綠色有機蔬菜的同時，還掌握了科學實驗的方法，認識了綠色生產(chǎn)生活方式的重要性。

水之凈化：洞悉凈化之道，塑造環(huán)保人才

學校遠離市區(qū)，于1993 年建成了一座生活污水處理裝置，其處理工藝為“生活污水—集水井—一級氣浮—調(diào)節(jié)池—生物轉盤—二級氣浮—出水”。隨著對環(huán)境保護的要求越來越高，原處理系統(tǒng)已無法滿足實際需要，遂于2003 年對該系統(tǒng)進行了改造。改造后的污水處理系統(tǒng)采用生物接觸氧化處理工藝，提高了污水處理效率，使得出水能夠穩(wěn)定達標排放。地球與環(huán)境社團將污水處理站作為環(huán)境教育基地，每學期組織學生參觀污水處理站，撰寫參觀體會并進行廣泛交流。對于有興趣進一步探究的學生，社團配備了專業(yè)師資和地球與環(huán)境高新實驗室，助力學生掌握研究方法、提高思維能力。

水之循環(huán)：悟透循環(huán)原理，強化生態(tài)思維

為了幫助學生直觀認識陸地水循環(huán)過程，學校利用天然低洼綠地，引入溫榆河水，建設了低碳節(jié)能生態(tài)花園。花園內(nèi)通過設置模擬小氣候濕地、雨水回補地下水的緩滲區(qū)和植草溝，呈現(xiàn)了雨水收集、凈化和利用的全過程，讓學生在真實情境中了解水循環(huán)過程。生態(tài)花園中的灌溉系統(tǒng)采用風能、太陽能互補供電，還搭建了適合不同昆蟲、鳥類棲息的“旅館”。

學?；谏鷳B(tài)花園開展了“生態(tài)花園與普通綠地的生物多樣性差異比較”“雨水收集和凈化裝置設計”“不同植被類型對雨水下滲速度的影響”等項目式學習和課題研究活動。通過高效利用集生態(tài)、景觀、教育于一體的校園空間，開展生態(tài)環(huán)境教育，提升學生的探索精神和環(huán)保意識，增強責任感和使命感。

此外，結合校內(nèi)種有大量桑樹的特色，學校開展了“青青陌上?！毕盗姓n程，學生可以了解我國的桑蠶文化、絲綢之路文化，用桑葉制作餅干、面膜等。該課程將傳統(tǒng)文化、環(huán)境科技教育融為一體，入選了北京市初中開放性科學實踐活動“健康與安全”類課程?？傊虻刂埔顺浞职l(fā)掘本地資源開展環(huán)境教育活動，既能激發(fā)學生認識家鄉(xiāng)、熱愛家鄉(xiāng)的情感，增強民族自豪感和自信心，也有利于培養(yǎng)學生從科學的角度分析熟悉實物的能力，提升科學素養(yǎng)，培育科學精神，助力綠色發(fā)展。

地球與環(huán)境課程實施成效

地球與環(huán)境課程不僅提升了學生的環(huán)保意識和科學素養(yǎng)，還顯著增強了他們的環(huán)保意識和社會責任感。學生通過親身參與水質檢測、污水處理、生態(tài)花園建設等實踐活動，學會了如何將科學知識應用于解決實際問題。8 年級牟清揚同學感嘆：“我第一次明白了科研觀測工作的嚴謹，明白了科研人員在背后的默默付出。”一批批科技幼苗正茁壯成長。

在過去的3 年中，地球與環(huán)境社團取得了豐碩的成果，超過100 名學生在國家級和北京市級的科技競賽中獲獎，60 余位教師獲得國家級和市級榮譽，學校先后榮獲“北京市中小學科技教育示范校”“全國生態(tài)文明教育特色學?！钡葮s譽稱號。

未來展望

展望未來，學校將繼續(xù)秉持創(chuàng)新與實踐的理念，進一步深化教育內(nèi)容，拓展教育資源，以培養(yǎng)更多具備環(huán)保意識和科學素養(yǎng)的新時代青少年。

深化教育內(nèi)容，提升教育質量

結合國家課程標準和地方特色，進一步完善地球與環(huán)境教育的課程體系，形成從基礎認知到深入探究的完整課程體系；通過引入更多跨學科教學內(nèi)容，提升學生的綜合素養(yǎng)；通過組織更多實地考察、項目研究和社會實踐活動，增強學生動手能力和解決問題能力。

拓展教育資源，增強教學實力

對現(xiàn)有的溫榆河觀測站、五谷園、污水處理站等教育基地進行優(yōu)化升級，提升設施水平和教育質量；加強與科研機構、高校的合作，引入更多專業(yè)指導和技術支持；通過建立實踐教育基地、開展聯(lián)合研究項目等方式，拓寬學生的視野和知識面；繼續(xù)引進和培養(yǎng)具有豐富專業(yè)知識和實踐經(jīng)驗的優(yōu)秀教師，提升地球與環(huán)境教育的教學水平和科研能力。

加強校際合作，促進資源共享

加強與周邊學校及對口幫扶學校的交流與合作，通過舉辦聯(lián)合研討會、教學觀摩、資源共享等活動，促進校際間的經(jīng)驗交流和資源共享；積極參與各類校際合作項目，共同開展課題研究、社會實踐等活動；通過聯(lián)合攻關和資源共享，提升項目的實施效果和社會影響力。

強化社會參與，提升社會影響力

通過媒體宣傳、社區(qū)活動等方式，積極傳播環(huán)保理念和教育成果；提高公眾對環(huán)境保護的認識和參與度，形成良好的社會氛圍；組織學生參與社區(qū)服務、環(huán)保公益等活動，讓學生在實踐中鍛煉能力、提升素質；積極參與環(huán)保政策的制定和宣傳，向政府和相關部門提供建設性意見和建議。

地球與環(huán)境課程是一種理想的教育渠道，體現(xiàn)素養(yǎng)導向下的教學理念，指向核心問題，助力實證探究，促進科學思維，最終培養(yǎng)學生的科學核心素養(yǎng)。