STEAM教育視角下中小學(xué)地震科普路徑思考

鄭建鋒 肖萍 張玉慧 陶思煒 段蘋(píng)麗 王錦濤 李治云 任浩

[摘要] ?簡(jiǎn)要概述了中小學(xué)地震科普的重要性、地震科普現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，重點(diǎn)探討了基于STEAM教育理念的中小學(xué)地震科普發(fā)展路徑。鑒于中小學(xué)地震科普教育現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，在明確地震科普教育主旨、服務(wù)對(duì)象或受眾群體及有效科普內(nèi)容和形式的基礎(chǔ)上，本文運(yùn)用STEAM教育理念對(duì)中小學(xué)地震科普有效路徑提出思考，并以初中學(xué)段為例做具體案例分析，提出構(gòu)建STEAM視角下地震科普生態(tài)體系。STEAM教育是融合了科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué) 的跨學(xué)科教育理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)科融合，并以項(xiàng)目為主線，教師為引領(lǐng)，學(xué)生為主體的一種全新的學(xué)習(xí)形式。本研究認(rèn)為地震科普宣傳需要融入STEAM教育理念、構(gòu)建高質(zhì)量科普教育體系，涵蓋校內(nèi)和校外的教育活動(dòng)和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，營(yíng)造一個(gè)適合科普教育發(fā)展的生態(tài)體系。

[關(guān)鍵詞] 中小學(xué); 地震科普; STEAM教育; 生態(tài)體系

[DOI] 10.19987/j.dzkxjz.2023-157

0 ?引言

中國(guó)是一個(gè)地震頻發(fā)的國(guó)家，在全世界的大陸地震中，中國(guó)大陸地震占了將近三分之一^[1-2]，僅2018—2022年，就發(fā)生了181次 5.0 級(jí)以上的地震^[3]。地震是一種突發(fā)的、劇烈的地殼運(yùn)動(dòng)形式，具有突發(fā)性、瞬時(shí)性、破壞性大、影響面積廣及連鎖性強(qiáng)等特點(diǎn)，其誘發(fā)的次生災(zāi)害對(duì)人類(lèi)生活帶來(lái)了巨大的影響和財(cái)產(chǎn)損失^[1，4]。以2008年5月12日汶川M_S8.0地震為例，地震嚴(yán)重破壞地區(qū)超過(guò)10萬(wàn)km²，受災(zāi)區(qū)共237個(gè)縣（市），87000人死亡或失蹤，造成直接經(jīng)濟(jì)損失8451億元^[5]。面對(duì)我國(guó)地震活動(dòng)分布廣、頻度高、強(qiáng)度大、次生災(zāi)害重等基本國(guó)情，加強(qiáng)地震科普宣傳工作、提高民眾的防震減災(zāi)意識(shí)和能力是一項(xiàng)長(zhǎng)期的戰(zhàn)略任務(wù)。地震科普的形式和內(nèi)容極大地影響宣傳效果等諸多方面，而民眾對(duì)地震科普知識(shí)的認(rèn)知直接影響著自救互救能力和緊急應(yīng)變能力的形成。學(xué)校是人員集中的地方，也是地震發(fā)生時(shí)最容易造成人員傷亡的公共場(chǎng)所之一。開(kāi)展防震減災(zāi)知識(shí)宣傳、全面提升師生的防震減災(zāi)意識(shí)和自救互救能力，有利于其正確認(rèn)識(shí)地震、科學(xué)防范地震災(zāi)害，對(duì)維護(hù)生命財(cái)產(chǎn)安全、保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展和維持社會(huì)穩(wěn)定具有十分重要的意義。

地震科學(xué)是一門(mén)涉及面廣且復(fù)雜的綜合性學(xué)科，其科普內(nèi)容涉及較廣^[4，6]，主要包括地震相關(guān)的自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)常識(shí)。當(dāng)前中小學(xué)開(kāi)展地震科普教育主要是以傳統(tǒng)方式（如防震演練、地震相關(guān)的知識(shí)競(jìng)賽與知識(shí)講座等）進(jìn)行，以線下群體活動(dòng)為主，所花費(fèi)的人力、物力以及時(shí)間均較多，且活動(dòng)成效并不理想。因此，在中小學(xué)開(kāi)展地震科普教育，急需借助一種新的途徑或形式開(kāi)展有效地震科普。作為一種注重實(shí)踐，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合的教育理念，STEAM教育以學(xué)習(xí)者為中心，基于項(xiàng)目制、任務(wù)-問(wèn)題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、工程、人文及數(shù)學(xué)5個(gè)方面素養(yǎng)的同時(shí)，發(fā)展學(xué)生批判性思維和科學(xué)思維、提高解決問(wèn)題的能力^[7-10]。結(jié)合中小學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)，本文嘗試性地將STEAM教育理念融入到中小學(xué)地震科普發(fā)展路徑的構(gòu)建中，以期供同行參考。

1 ?中小學(xué)地震科普現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

1.1 ?地震科普現(xiàn)狀

根據(jù)前人研究總結(jié)出地震科普現(xiàn)狀^{[5-6，11-14]}： ① 從全國(guó)范圍來(lái)看，科普公眾接觸率中學(xué)生群體具有明顯優(yōu)勢(shì)；民眾日常接觸防震減災(zāi)科普最多的形式為地震災(zāi)害相關(guān)講座和展覽，希望了解到的內(nèi)容為應(yīng)急避難技能與自救互救知識(shí)。 ② 常見(jiàn)科普類(lèi)別為地震科普作品、科普活動(dòng)及科普?qǐng)鏊?大類(lèi)。 ③ 地震科普宣傳通常在地震后或 “5·12 全國(guó)防災(zāi)減災(zāi)日”等集中開(kāi)展宣傳，科普形式主要為傳統(tǒng)媒體和新媒體2種形式，共11類(lèi)科普教育具體形式（表1）。 ④ 地震科普內(nèi)容聚焦5個(gè)方面，涵蓋震前、震中、震后及弘揚(yáng)抗震救災(zāi)精神（表1）。 ⑤ 中小學(xué)地震科普，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)防震減災(zāi)知識(shí)方面，重視程度從高中、初中、小學(xué)逐漸降低；學(xué)習(xí)方式方面，小學(xué)采取的方式更多元化、靈活多變（如互動(dòng)游戲、興趣小組、知識(shí)競(jìng)賽等形式）；開(kāi)展地震應(yīng)急演練頻次方面，3個(gè)學(xué)段差距不大。

1.2 ?存在的問(wèn)題

當(dāng)前中小學(xué)地震科普存在著諸多問(wèn)題，主要體現(xiàn)在宣傳內(nèi)容及形式和科普意識(shí)方面。

1.2.1 ?宣傳內(nèi)容及形式方面

中小學(xué)生地震科普薄弱，存在城鄉(xiāng)、區(qū)域差別，總體而言，對(duì)地震、自然科學(xué)現(xiàn)象及相關(guān)概念和定義不清晰，知其然不知其所以然，缺乏對(duì)現(xiàn)階段地震科學(xué)研究發(fā)展現(xiàn)狀的了解。未了解我國(guó)只有省級(jí)及以上政府部門(mén)才有發(fā)布地震預(yù)報(bào)的權(quán)限，進(jìn)而導(dǎo)致誤讀相關(guān)行政部門(mén)發(fā)布的地震相關(guān)信息，缺少辨別地震謠言的能力。自救互救裝備知識(shí)與技能、應(yīng)急避難場(chǎng)所與應(yīng)急棚戶(hù)區(qū)的標(biāo)識(shí)與位置宣傳普及力度不夠，缺乏科學(xué)自救互救能力，地震發(fā)生時(shí)盲目逃生。科普宣傳拘泥于形式、缺乏創(chuàng)意創(chuàng)新、內(nèi)容單一，對(duì)學(xué)生不具有吸引力，且未考慮鄉(xiāng)村和城市學(xué)校的學(xué)情不同，存在科普宣傳的“一刀切現(xiàn)象”。在面向中小學(xué)學(xué)生開(kāi)展相關(guān)工作時(shí)，未注重實(shí)施過(guò)程內(nèi)容的針對(duì)性以及實(shí)施后的受眾性。此外，缺乏U—G—S（大學(xué)/科研機(jī)構(gòu)—政府—中小學(xué)）聯(lián)動(dòng)機(jī)制，社區(qū)及各級(jí)行政部門(mén)尚未達(dá)成良好的協(xié)作，未形成良好的地震科普宣傳的生態(tài)體系。

1.2.2 ?科普意識(shí)缺乏

我國(guó)學(xué)生學(xué)業(yè)壓力較大，參與課外活動(dòng)的時(shí)間少，缺乏科普尤其是地震科普意識(shí)。教師自身科普宣傳意識(shí)欠缺，避震逃生應(yīng)急能力不強(qiáng)，大部分教師單純認(rèn)為進(jìn)行科學(xué)科普宣傳只是科學(xué)老師的職責(zé)。學(xué)校對(duì)地震科普的重要性認(rèn)識(shí)不夠，且部分落后地區(qū)中小學(xué)相關(guān)硬件設(shè)施不完善，不具備開(kāi)展好地震知識(shí)科普的能力。在面向中小學(xué)開(kāi)展科普教育時(shí)須注重實(shí)施過(guò)程內(nèi)容的針對(duì)性以及受眾群體的反饋。綜上所述，當(dāng)前以傳統(tǒng)宣傳方式為主的地震科普形式難以滿(mǎn)足對(duì)中小學(xué)生進(jìn)行有效科普教育的需求。

2 ?STEAM教育在中小學(xué)地震科普教育的融入路徑

STEAM教育理念以學(xué)生發(fā)展為中心、突出實(shí)踐和跨學(xué)科整合、遵循學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和發(fā)展規(guī)律，受到國(guó)內(nèi)外教育界的廣泛關(guān)注和認(rèn)可^[7-11]。鑒于中小學(xué)地震科普教育現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題，本研究認(rèn)為地震科普宣傳需要融入STEAM教育理念、構(gòu)建高質(zhì)量科普教育體系，涵蓋校內(nèi)和校外的教育活動(dòng)和主動(dòng)學(xué)習(xí)能力，營(yíng)造一個(gè)適合科普教育發(fā)展的生態(tài)體系。本文接下來(lái)先簡(jiǎn)單介紹STEAM教育理念及其與地震科普的關(guān)聯(lián)性，從時(shí)間（學(xué)段維度）、空間（主體維度）和功能（要素維度）3方面對(duì)中小學(xué)地震科普教育發(fā)展路徑進(jìn)行分析，最后以具體實(shí)例探討STEAM教育在中小學(xué)地震科普中的融入。

2.1 ?STEAM教育簡(jiǎn)介及特征

2.1.1 ?STEAM教育簡(jiǎn)介

STEAM教育是融合了科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的跨學(xué)科教育理念，強(qiáng)調(diào)學(xué)科融合，并以項(xiàng)目為主線，教師為引領(lǐng)，學(xué)生為主體的一種全新的學(xué)習(xí)形式^[7-10]。STEAM教育于2014年由美國(guó)學(xué)者格雷特·亞克門(mén)（Georgette Yakman）引入中國(guó)^[8-9]。此外，STEAM教育強(qiáng)調(diào)知識(shí)與實(shí)際問(wèn)題的結(jié)合，旨在培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)、技術(shù)、工程、設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)素養(yǎng)及人文藝術(shù)涵養(yǎng)^[7-10]。

2.1.2 ?STEAM教育特征與地震科普的聯(lián)系

STEAM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科知識(shí)融合、真實(shí)場(chǎng)景/情景化、學(xué)習(xí)者為中心及注重工程設(shè)計(jì)（圖1），具有基于項(xiàng)目制、問(wèn)題/任務(wù)-合作探究為導(dǎo)向、注重實(shí)踐等特征。地震科普主要涉及科普作品、活動(dòng)及場(chǎng)館3大類(lèi)別，將地震科普融會(huì)貫通至中小學(xué)，這就需要以學(xué)習(xí)者（受眾對(duì)象）為中心，結(jié)合特定的真實(shí)場(chǎng)景或者說(shuō)情景化，將科普知識(shí)進(jìn)行跨學(xué)科融合運(yùn)用。不難看出，STEAM教育促進(jìn)學(xué)生自主建構(gòu)知識(shí)，并對(duì)基于真實(shí)情境的問(wèn)題和項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)探究，完全吻合地震科普教育的需求。

2.2 ?基于STEAM教育理念的地震科普發(fā)展路徑思考

我國(guó)地震頻發(fā)、強(qiáng)度大等特點(diǎn)決定了地震科普教育需要持續(xù)性和常態(tài)化。面向中小學(xué)生地震科普時(shí)需要明確3個(gè)方面： ① 宣傳對(duì)象或者受眾群體是誰(shuí)？基礎(chǔ)教育學(xué)段的中小學(xué)生； ② 地震科普教育的主旨是什么？全面提升中小學(xué)生們的防震減災(zāi)意識(shí)和自救互救能力，助其正確認(rèn)識(shí)地震現(xiàn)象，科學(xué)防范地震災(zāi)害，激發(fā)對(duì)科學(xué)探索的興趣，培養(yǎng)科學(xué)家精神和責(zé)任擔(dān)當(dāng)； ③ 什么是有效科普？其內(nèi)容和形式有哪些？通過(guò)特定的科普宣傳，獲取地震相關(guān)常識(shí)及一定的防震減災(zāi)技能，能進(jìn)行地震響應(yīng)行為，如自救互救，謠言信息識(shí)別等（圖2）。面對(duì)中小學(xué)開(kāi)展地震科普，本文運(yùn)用STEAM教育理念從學(xué)段、空間和要素（內(nèi)容、途徑）3方面進(jìn)行構(gòu)思。

（1）根據(jù)受眾對(duì)象的特征（如城鄉(xiāng)及區(qū)域差別，不同學(xué)段的認(rèn)知特點(diǎn)、思維能力的差異），基于STEAM教育理念，設(shè)計(jì)相應(yīng)的地震科普宣傳形式和內(nèi)容，打通學(xué)段壁壘，呈現(xiàn)科普教育連貫性，起到教育一個(gè)學(xué)生、帶動(dòng)一個(gè)家庭、輻射整個(gè)社會(huì)的效果。

（2）科普宣傳是科技界與教育界的共同責(zé)任，科教融合理應(yīng)打通高等教育階段到人才培養(yǎng)初期壁壘，在政策引導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)科教融合育人的新格局^[15]。地震科普宣傳主要涉及政府、學(xué)校、家庭、場(chǎng)館、高校與科研院所、企事業(yè)單位及社會(huì)組織幾大空間主體（圖3左圖）。各主體之間通過(guò)目標(biāo)協(xié)同、機(jī)制協(xié)同，育人優(yōu)勢(shì)要素，和市場(chǎng)的共同作用下，形成相互關(guān)聯(lián)共贏共生的體系結(jié)構(gòu)，構(gòu)成中小學(xué)地震科普教育生態(tài)體系的重要主體元素（圖3右圖）， 發(fā)揮科普教育體系的無(wú)限可能^[15-18]。

（3）鑒于中小學(xué)生思維能力和認(rèn)知水平不同，需分學(xué)段設(shè)計(jì)地震科普內(nèi)容，不同學(xué)段科普內(nèi)容要體現(xiàn)側(cè)重點(diǎn)（表2）。從受眾對(duì)象的學(xué)段維度入手，分析個(gè)體發(fā)展特征及地震科普側(cè)重點(diǎn)。基于STEAM教育理念（項(xiàng)目制、任務(wù)/問(wèn)題為導(dǎo)向、合作探究、真實(shí)場(chǎng)景如科技場(chǎng)館、學(xué)校內(nèi)外環(huán)境等），設(shè)計(jì)科普活動(dòng)、作品，讓中小學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)，從地震科普轉(zhuǎn)為學(xué)生自主探究的綜合實(shí)踐活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生興趣，讓學(xué)生展開(kāi)探索式學(xué)習(xí)，自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后進(jìn)行解決，尋找解決問(wèn)題的方法和途徑（圖4）。

2.3 ?STEAM教育的地震科普融入實(shí)例?以初中為例

初中生年齡在13～15歲左右，認(rèn)知方面體現(xiàn)為抽象邏輯思維得到發(fā)展，能夠處理假設(shè)情境，進(jìn)行科學(xué)推理，但很大程度上還是依賴(lài)于感性經(jīng)驗(yàn)支持。其次，初中生心理社會(huì)方面處于青春期，情緒波動(dòng)較大，對(duì)未來(lái)充滿(mǎn)憧憬，進(jìn)取心強(qiáng)，自控能力不斷增強(qiáng)，容易在社會(huì)要求和社會(huì)交往中產(chǎn)生角色混亂，開(kāi)始對(duì)人生及世界進(jìn)行思考和探索。針對(duì)初中生段學(xué)生，圍繞STEAM教育強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、人文及數(shù)學(xué)5個(gè)元素來(lái)設(shè)計(jì)科普活動(dòng)、作品為主來(lái)展開(kāi)地震科普。

以“模擬地震逃生”活動(dòng)為主題，對(duì)學(xué)生進(jìn)行小組劃分，引導(dǎo)學(xué)生自己查找地震逃生資料、進(jìn)行逃生方案設(shè)計(jì)，開(kāi)展“模擬地震逃生”小組方案比賽。逃生方案需要體現(xiàn)5個(gè)元素的融入：地震場(chǎng)景布置的素材及物品（S-科學(xué)元素：有什么？）；地震現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)（E-工程元素及T-技術(shù)元素：用什么？做什么、怎樣做？學(xué)到什么？）；地震場(chǎng)景的規(guī)模及大小（M-數(shù)學(xué)元素：如何融入？）；模擬逃生、自救互救方案策劃（A-人文元素）。“模擬地震逃生”的開(kāi)展屬于科普活動(dòng)，小組情景模擬比賽就是科普作品的體現(xiàn)。

STEAM教育理念體現(xiàn)為科學(xué)與技術(shù)通過(guò)工程與藝術(shù)進(jìn)行整合，總體建立在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)上。“模擬地震逃生”活動(dòng)屬于一個(gè)項(xiàng)目（project），學(xué)生在設(shè)計(jì)整個(gè)活動(dòng)的過(guò)程中需要綜合考慮STEAM教育強(qiáng)調(diào)的5個(gè)元素。例如，科學(xué)元素層面，地震逃生模擬現(xiàn)場(chǎng)素材及物品需要從科學(xué)的角度來(lái)進(jìn)行選擇；地震現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)計(jì)則需要綜合考慮技術(shù)及工程元素的應(yīng)用；地震場(chǎng)景及逃生現(xiàn)場(chǎng)的規(guī)模需要融入數(shù)學(xué)的元素；整個(gè)“模擬地震逃生”活動(dòng)的方案策劃及作品呈現(xiàn)則是人文元素的體現(xiàn)。通過(guò)設(shè)計(jì)科普活動(dòng)、作品，小組成員合作、小組之間互評(píng)總結(jié)，在進(jìn)行地震科普宣傳的同時(shí)，培養(yǎng)并提高了中小學(xué)生科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)、人文及工程的5個(gè)方面素養(yǎng)、團(tuán)隊(duì)合作精神、創(chuàng)新探究學(xué)習(xí)能力，激發(fā)了對(duì)科學(xué)的學(xué)習(xí)熱情，進(jìn)一步響應(yīng)國(guó)家對(duì)新時(shí)代人才“五育并舉、立德樹(shù)人”的培養(yǎng)需求。

3 ?結(jié)論

普及地震相關(guān)的防震、減災(zāi)知識(shí)，有助于激發(fā)中小學(xué)生對(duì)科學(xué)的興趣，培養(yǎng)科學(xué)家精神、愛(ài)國(guó)情懷及責(zé)任擔(dān)當(dāng)。鑒于學(xué)段不同，中小學(xué)生的認(rèn)知存在極大的差異性。研究認(rèn)為STEAM教育理念（以學(xué)生為中心，強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科整合、情景化教學(xué)、注重實(shí)踐及項(xiàng)目制、問(wèn)題-探究為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)方式）極大地滿(mǎn)足中小學(xué)地震科普要求，響應(yīng)了國(guó)家“五育并舉”教育方針的號(hào)召。由此，在中小學(xué)開(kāi)展地震科普時(shí)，在考慮受眾對(duì)象學(xué)段差異性的同時(shí)，將STEAM教育融入地震科普的形式和途徑中，鼓勵(lì)不同主體協(xié)同育人，構(gòu)建適應(yīng)中小學(xué)地震科普教育的生態(tài)體系。

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The path of earthquake science popularization in primary and secondary schools under the frame of STEAM education

Zheng Jianfeng¹， Xiao Ping^{1， *}， Zhang Yuhui¹， Tao Siwei¹， Duan Pingli¹， Wang Jintao¹， Li Zhiyun²， Ren Hao²

1. Yuxi Normal University， Yunnan Yuxi 653100， China

2. Yuxi Nier Elementary School， Yunnan Yuxi 653100， China

[Abstract] ?This paper briefly summarizes the importance， current situation and existing problems of earthquake science popularization in primary and secondary schools， and focuses on the development path of earthquake science popularization based on STEAM education concept. On the basis of clarifying the main purpose， service target group of earthquake science popularization education， and effective popular science content and form， this paper applies the concept of STEAM education to propose the effective path of earthquake science popularization in primary and secondary schools. Taking the junior high school section as an example to make a specific case analysis， this paper suggests to build an earthquake science popularization ecosystem from the perspective of STEAM education. STEAM education is an interdisciplinary education concept that integrates science， technology， engineering， arts and mathematics， emphasizing the integration of disciplines. It is a new form of learning in which taking projects as the main line， teachers as the lead， and students as the main body. This study argues that STEAM education needs to be integrated into the earthquake science popularization， and a high-quality science education system should be constructed， covering both on- and off-campus educational activities and active learning ability， so as to create an ecosystem suitable for the development of science popularization education.

[Keywords] primary and secondary schools; earthquake science popularization; STEAM education; ecosystem