在学科教育中做好科学教育加法——以中学地理学科为例

夏焕春(北京一零一中学 100091)

习近平总书记强调，要在教育“双减”中做好科学教育加法，激发青少年好奇心、想象力、探求欲，培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。目前，各方面都积极行动起来，落实总书记的重要指示。基础教育工作者可发挥自己的作用，有意识、有目的地做好科学教育加法，提升孩子们的科学素养，努力培育国家需要的科技后备人才。

以中学地理学科为例，地理学是研究地理环境以及人类活动与地理环境关系的科学，兼有自然科学和社会科学的性质，在现代科学体系中占有重要地位。地理学科贴近生活，具有很强的实践性，对培育学生的人地协调观、家国情怀、全球视野，以及批判性思维、创新精神和实践能力具有重要价值。此外，地理课程中还涉及较多的学科交叉融合问题，现代信息技术也应用到地理教学的方方面面。因此，在地理教育中做科学教育加法，是完全可行，也是应该大力做好的。

它可以从两个层面去开展，第一层是科学普及教育，即面向全体学生，通过课堂教学、课外实践活动等，提升他们的科学素养，包括科学精神、创造性思维、实践动手能力等；第二层是科学创新研究，主要是面向具备一定科学家潜质、对科学研究兴趣浓厚的学生，带着明确的目标去研究一个科学问题，并通过科学的研究方法去解决这个问题，体验完整的科学研究过程，从而埋下将来可能从事科学研究事业的种子。

一、科学普及教育

1.用好课堂教学渠道，渗透科学思想方法

地理课堂教学本身就是科学知识的传授过程，可多采用启发式教学、情境教学、分组讨论等教学方法，积极运用现代信息技术，在常规学科知识之外，多关注科学前沿问题，做好重要地理事件和人物的文章，让孩子们萌发科学的兴趣，激发他们的好奇心与求知欲，让他们初步了解与掌握科学的思维方法等。当今社会科技发展一日千里，随时都可能有科技成果新鲜出炉。以2022年中国的重大科技成就为例，人工智能MOML 算法保障冬奥气象预报、中国“天眼”开启地外文明搜索、“探索二号”搭载“深海勇士”号探秘深海冷泉、神舟十三号搭载的作物种子顺利出舱、“极目一号”Ⅲ型浮空艇开启“巅峰使命”珠峰科考等，这些都与地理学科密切相关，也可算是重要地理事件。教师可充分开发利用这些事件信息，与地理知识和课堂教学相结合，通过启发、探究、小组学习等，让学生了解和关心科学前沿问题，理解地理学科价值，激发民族自豪感和为科学而努力奋斗的决心。

做好重要地理人物的文章，以七年级上册“海陆的变迁”这一节中的阅读材料为例。描写的是德国科学家魏格纳提出大陆漂移说的故事，他在病床上看到墙上的世界地图，发现并提出了大陆漂移的假设，并亲自去寻求证据验证，最后牺牲在科学考察的路上。这样生动的科学教育材料，课堂上不要一带而过，可以让学生开展朗读，讨论或辩论，情景剧表演等，带着感情去深入了解和思考这个故事，科学家们的科学精神、科学思维方法与实践经历就可以深深地印在孩子们的脑海中，或许就能萌发将来要做科学家的理想。

2.开发地理实践活动，提升科学实践能力

地理实践活动是以学生参与为主的，以实践为主要形式的地理学习活动。它包含地理观测、地理实验、社会调查、野外考察等内容，旨在帮助学生掌握和运用这些方法，在亲身感受和体验中获得知识和能力，最终提升学生的核心素养。在“双减”背景下，学校和学生有更多的自主时间和空间，地理教材中有较多的实践活动内容，教师也可充分利用校内外资源，设计和开展有特色的地理实践活动。这样一来，促进了学生的主动学习，自主学习，学生把课堂所学知识应用于实践，学会去观察自然和社会，去发现问题和解决问题，地理实践力提升会很快。

以“日晷的观测、制作与应用”为例，在中学地理教学中，地球运动这一部分内容理解难度较大，又和学生每天的生活作息密切相关。日晷是古人根据生活中观察到的日影变化设计出的计时仪器，通过太阳视运动，较好地反映了地球运动的特点和规律，也是很好的教学与活动媒介。“日晷的观测和制作”地理实践活动可分为三个部分：第一部分是日晷参观与探究，通过参观校园或公园里的日晷，了解日晷的造型与结构，晷针、晷盘的特点及文字标注等。观察当前晷针的日影指向、日影方向、长短随时间的变化，探讨其与地球运动的关系。第二部分是日晷制作与演示，学生依据前边参观日晷时学到的知识，分组合作制作简易日晷。用手电筒代替太阳光源，分别演示一天之中不同时辰晷针日影的变化，夏半年和冬半年日影出现的晷面及变化特点，并解释其与地球自转和公转的关系。第三部分是活动总结与评价，对本次实践活动进行总结和简单的评价，分析活动中出现的问题，明确下次活动努力的方向。本实践活动跳出地理课堂和一般教学思路，通过观察和制作日晷来辅助学习，起到了很好的效果，激发了学生学习和探究的兴趣，还提升了他们的综合思维和科学实践能力。

3.巧设地理课外作业，拓宽学生科学视野

“双减”对课外作业的质和量都有要求，最直接的影响是常规作业量减少，质量高有意义的作业会更受学生和家长欢迎。2023春节前后，《三体》《流浪地球2》等科幻电影、电视作品纷纷推出，孩子们也掀起了观看热潮，这是非常好的现象。这些影视作品富含前沿科学知识和现代高技术的应用，也包括大量的天文地理等学科知识，可很好地拓展学生的科学视界，激发他们的好奇心和探求欲。教师若适当引导，在课外作业中巧设科普作业，让学生写写观影必备知识或观后感，探究一些事先设置的深层次科学问题，则可让学生乐享其中，回味无穷。

在寒暑假、国庆节等较长的假期，很多孩子都会走出家门，在旅行中开阔眼界，学校可布置有特色有意义的“课外作业”。例如，“集八方之水，育天下英才”暑期作业，要求学生做有心人，到达旅行目的地后，观测当地的水系与水文特征，并用空矿泉水瓶取一点当地的自然水，贴上标签带回学校。开学第一天，介绍完各自的他乡之水后，大家集体到校园湖或景观水池倾倒，那场面甚是壮观。同学们把来自五湖四海的生命之水及浓浓的情义带回所在城市，以此开启新学期的篇章。更重要的是水科学、水文化的推广，这项活动让学生实践了解水的相关科学知识，同时去深刻领悟和学习水的品质：“上善若水”无私奉献滋润万物的大爱；“滴水穿石”的刚毅与坚定；“智者乐水，仁者乐山”阅尽世间万物的淡泊；“逝者如斯夫，不舍昼夜”的人生世事变换之快，应珍惜大好时光等。

二、科学创新研究

在科学普及教育的基础上，具备科学家潜质、热爱科学研究的学生将会脱颖而出，可为他们打造进一步学习和发展的平台。

1.开展学科深度学习，群体“培育小科学家”

一般的地理课堂和课外实践活动，学生的创新精神和探求欲可能被激发，但因时间、空间等方面的限制，往往只能适可而止。这就需要开展学科深度学习，给学生较充足的学习和研究时间，必要时还需给他们提供专门的科研平台。例如，教师可带领学生观察，深入思考和探究身边的、现实的及未来的科学问题，研究学校和社区的水环境、城市空气质量的变化及成因、人工智能对地理学习的影响等问题；研制PM2.5飘尘采样器、厨房节水装置、湖面水体净化器、垃圾分类速检机、潮汐发电装置等发明创造物。这些都是学校师生探究完成过的课题，创新性和实用性都不错，有的还被推向应用市场。其中的新型湖面水体净化器，就是因为校园湖水的水质变差，师生就如何净化湖水开展的项目式学习的成果之一。

2.鼓励学生创新思维，个别指导科学研究

地理学科的综合性和实践性很强，课程内容中有很多值得深入思考和研究的东西。无论是在常规课堂教学中，还是跨学科主题学习、项目式学习等，教师都可鼓励学生开动脑筋，积极发现问题，创新思维。有好的想法和创意加以表扬，激励他们进一步深入思考和学习，并及时予以指导，看能否把它变成一个科研问题。在解决问题的学习研究过程中，学生是否具备科学家潜质，将来是否适合从事科学研究，就可以看得比较清楚。

高一年级有一学生看地图时注意到在图们江口附近，尽管我国领土离海岸线很近(最近处只有几千米)，但没有出海口，于是萌生了在图们江口租地建设港口的想法。因为我国东北地区的货运出口都得依靠辽宁省的港口，这制约了东北地区的经济发展，黑吉两省需要更便捷的出海通道。在地理老师的鼓励、支持和指导下，徐超同学查阅了大量资料，并利用暑假时间专门赴中朝、中俄边界，图们江下游地区进行了实地考察和访问，最终完成了科研课题研究《关于在图们江口屈浦里租地建港的探讨及实施方案的研究》。该课题对在图们江口屈浦里地区租地建港的必要性、可行性和重要价值进行了充分论证，包括自然地理环境和人文环境多个方面，并对港口进行了初步规划。该研究较好地解决东北内陆地区出海不便及发展相对滞后的问题，为中朝关系及区域合作翻开新的一页，对老挝、埃塞俄比亚、玻利维亚等领土靠近海洋却没有出海口的内陆国家和地区提供一定的参考意义。