像科学家一样思考

《义务教育科学课程标准（2022 年版）》提出，科学课程学习中要培养学生的科学观念、科学思维、探究实践和态度责任等方面的核心素养，基于此，学校开发了“地球与环境”课程，旨在通过多样化的教学方式和实践活动，培养学生的科学精神、创新能力及社会责任感。

课程概述：三位一体的教育体系

“地球与环境”知识跨度大，为满足学有余力、勇于实践的学生发展需要，我们构造了“生命—生态—生涯”三位一体的教育体系。

生命教育是教育的起点和归宿。生命教育基于学生的个性和天赋，通过丰富的课程和活动激发潜能，培养创造力、批判性思维和道德情操，引导学生发现生命的独特性和多样性，感悟生命的意义和价值，收获生命的丰盈和圆融，知生命之可敬。

生态教育是帮助学生树立低碳、环保、绿色、健康观念的重要途径。通过生态教育，学生可以了解到人与自然环境是生命的共同体，生态文明同国家现代化、社会文明和个人发展息息相关。生态教育的核心目标是培养具有生态文明价值观和实践能力的建设者和接班人，珍视自然，保护环境，知生态之可畏。

关注生态环境是生命向外探索的关怀，而关注个人生涯则是生命向内生长的需要。在生命教育理念框架下，生态教育和生涯教育的结合有助于学生形成全面的价值观，不仅关注个人发展，也关心社会和环境福祉。学生对于生态环境越是关切，对生命的理解就越是深刻，越可以在人与自然的和谐共生中追求高品质的生活，知未来之可即。

“生命—生态—生涯”教育体系中的课程分为金鹏团课程和普通课程，金鹏团课程更偏向于深度研究和跨学科探究，普通课程则侧重于基础知识普及和环保意识培养。二者在课程设计上依据学生认知能力、课程时长、资源供给等多方面进行了差异化安排，以达到因材施教的目标（图1）。

认知层次差异。金鹏团课程要求学生具备较高的认知能力和学习基础，课程设计更多侧重于挑战性和深度，比如涉及到中医药与健康、社会性科学议题、海绵校园建设等内容，都是需要深入研究并与跨学科知识融合；普通课程内容更侧重基础认知和操作层面，帮助学生了解环境、生态，以及与生物相关的基础知识，比如垃圾分类、校园植物调查等，这些主题适合进行初步的科学教育，培养学生的基础环保意识和科学兴趣。

课程时长和跨度。金鹏团课程要求学生有更长的课程时间安排和更大的项目跨度，他们有充足的时间探索、调查、实验，比如“动手学天文”等项目都需要长期的研究、实验和反思，学习内容具有连续性和项目导向性；普通课程相对来说更加短期、灵活，以基础活动为主，适合短时的科普类课程，比如校园观鸟等活动，更多以课外活动或短期项目的形式出现，以培养兴趣和提高生态意识为主。

资源提供与支持。为满足金鹏团课程学生跨学科项目的需求，学校打造了以水科学课程为核心的高新实验室，包括分子生物实验室、地球与环境实验室和中医药实验室，支持开展从宏观环境调查到微观基因测定的综合研究。学生可以利用地球与环境高新实验室配备的QGIS软件了解水系空间布局，利用G70Pro 水质检测站对水中36 种生化指标和有机污染物指标进行分析，运用气象观测站对湿度、温度等气象指标进行观测，用岩石分析仪、土壤分析仪对岩石、土壤中的重金属元素和营养元素进行监测，运用裸眼3D 显示技术将水循环等现象动态可视化，给学生带来沉浸式学习体验，引导学生积极投入到复杂的课程项目中；在中医药高新实验室通过荧光光谱仪测定植物的成分并分析其药用价值；在分子生物高新实验室通过PCR 仪对基因测序。普通课程更多依靠学校的基础设施，比如校园植物、动物资源，以及简单的实验设备，进行垃圾分类、校园植物调查等课程，无须额外的技术支持，便于在日常教学中融入。

因地制宜落实地球与环境课程

地球与环境社团的另一大特色是因地制宜利用学校及周边的自然资源，将教学与实践有机结合。基于温榆河、五谷园、校园污水处理站、低碳节能生态花园等教育场地，开展了一系列以水为主题的活动，围绕水之来源、水之善用、水之净化、水之循环，打造了以水为脉落探寻绿色发展的道路。图2 展示了温榆河水质调查课程规划。

水之来源：厚植环保意识，锻造护水能力

温榆河位于北京市东北部，是北运河的上游，发源于燕山余脉军都山，经北运河汇入海河，最终注入渤海。基于北临温榆河的优势，学校开展了一系列跨学科实践活动，进行了长达20 余年的温榆河水质监测，从排污点、沉积物到水体的物理、化学、生物各项指标，综合分析周边人类生产生活对水质的影响。

学校引导学生开展了温榆河沿线污水处理的社会调查，对温榆河沿线村落和企业进行实地调研，收集调查问卷，撰写调查报告，并在北京市模拟政协学生活动中提交了《关于温榆河沿线村落污水排放和处理情况的环境调查报告》《关于改进温榆河沿线农村污水处理设施建设的建议》等，受到北京市政协委员及专家的认可，得到河道管理部门的关注。这些活动的开展，提升了学生发现问题和科学探究的能力，培育了学生热爱家乡和保护环境的责任意识。

水之善用：深化节水信念，激发实践潜能

学校周边有农业用地，为开展农业种植课程提供了天然优势。目前，学校教学区东南拥有约40 亩种植场地——五谷园。五谷园建设以“入者沾濡滋润，入者浸染熏陶”为底蕴，充分融入低碳理念，使用透水混凝土替代土埂，配置滴灌系统，充分利用水资源。学生认领“自留地”，参与劳动实践，将节水和生态保护意识贯穿于整个种植过程。

学校还开展了“北京与拉萨同种一粒种子”“检测蔬菜中的维生素C 含量”等实践活动，通过对比实验，学生不仅认识了我国幅员辽阔，不同地区的地形、气候、水文、土壤对植物生长的影响，还理解了不同蔬菜的营养物质含量不同。学生在品尝亲自收获的绿色有机蔬菜的同时，还掌握了科学实验的方法，认识了绿色生产生活方式的重要性。

水之净化：洞悉净化之道，塑造环保人才

学校远离市区，于1993 年建成了一座生活污水处理装置，其处理工艺为“生活污水—集水井—一级气浮—调节池—生物转盘—二级气浮—出水”。随着对环境保护的要求越来越高，原处理系统已无法满足实际需要，遂于2003 年对该系统进行了改造。改造后的污水处理系统采用生物接触氧化处理工艺，提高了污水处理效率，使得出水能够稳定达标排放。地球与环境社团将污水处理站作为环境教育基地，每学期组织学生参观污水处理站，撰写参观体会并进行广泛交流。对于有兴趣进一步探究的学生，社团配备了专业师资和地球与环境高新实验室，助力学生掌握研究方法、提高思维能力。

水之循环：悟透循环原理，强化生态思维

为了帮助学生直观认识陆地水循环过程，学校利用天然低洼绿地，引入温榆河水，建设了低碳节能生态花园。花园内通过设置模拟小气候湿地、雨水回补地下水的缓渗区和植草沟，呈现了雨水收集、净化和利用的全过程，让学生在真实情境中了解水循环过程。生态花园中的灌溉系统采用风能、太阳能互补供电，还搭建了适合不同昆虫、鸟类栖息的“旅馆”。

学校基于生态花园开展了“生态花园与普通绿地的生物多样性差异比较”“雨水收集和净化装置设计”“不同植被类型对雨水下渗速度的影响”等项目式学习和课题研究活动。通过高效利用集生态、景观、教育于一体的校园空间，开展生态环境教育，提升学生的探索精神和环保意识，增强责任感和使命感。

此外，结合校内种有大量桑树的特色，学校开展了“青青陌上桑”系列课程，学生可以了解我国的桑蚕文化、丝绸之路文化，用桑叶制作饼干、面膜等。该课程将传统文化、环境科技教育融为一体，入选了北京市初中开放性科学实践活动“健康与安全”类课程。总之，因地制宜充分发掘本地资源开展环境教育活动，既能激发学生认识家乡、热爱家乡的情感，增强民族自豪感和自信心，也有利于培养学生从科学的角度分析熟悉实物的能力，提升科学素养，培育科学精神，助力绿色发展。

地球与环境课程实施成效

地球与环境课程不仅提升了学生的环保意识和科学素养，还显著增强了他们的环保意识和社会责任感。学生通过亲身参与水质检测、污水处理、生态花园建设等实践活动，学会了如何将科学知识应用于解决实际问题。8 年级牟清扬同学感叹：“我第一次明白了科研观测工作的严谨，明白了科研人员在背后的默默付出。”一批批科技幼苗正茁壮成长。

在过去的3 年中，地球与环境社团取得了丰硕的成果，超过100 名学生在国家级和北京市级的科技竞赛中获奖，60 余位教师获得国家级和市级荣誉，学校先后荣获“北京市中小学科技教育示范校”“全国生态文明教育特色学校”等荣誉称号。

未来展望

展望未来，学校将继续秉持创新与实践的理念，进一步深化教育内容，拓展教育资源，以培养更多具备环保意识和科学素养的新时代青少年。

深化教育内容，提升教育质量

结合国家课程标准和地方特色，进一步完善地球与环境教育的课程体系，形成从基础认知到深入探究的完整课程体系；通过引入更多跨学科教学内容，提升学生的综合素养；通过组织更多实地考察、项目研究和社会实践活动，增强学生动手能力和解决问题能力。

拓展教育资源，增强教学实力

对现有的温榆河观测站、五谷园、污水处理站等教育基地进行优化升级，提升设施水平和教育质量；加强与科研机构、高校的合作，引入更多专业指导和技术支持；通过建立实践教育基地、开展联合研究项目等方式，拓宽学生的视野和知识面；继续引进和培养具有丰富专业知识和实践经验的优秀教师，提升地球与环境教育的教学水平和科研能力。

加强校际合作，促进资源共享

加强与周边学校及对口帮扶学校的交流与合作，通过举办联合研讨会、教学观摩、资源共享等活动，促进校际间的经验交流和资源共享；积极参与各类校际合作项目，共同开展课题研究、社会实践等活动；通过联合攻关和资源共享，提升项目的实施效果和社会影响力。

强化社会参与，提升社会影响力

通过媒体宣传、社区活动等方式，积极传播环保理念和教育成果；提高公众对环境保护的认识和参与度，形成良好的社会氛围；组织学生参与社区服务、环保公益等活动，让学生在实践中锻炼能力、提升素质；积极参与环保政策的制定和宣传，向政府和相关部门提供建设性意见和建议。

地球与环境课程是一种理想的教育渠道，体现素养导向下的教学理念，指向核心问题，助力实证探究，促进科学思维，最终培养学生的科学核心素养。