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學(xué)科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)探索

2024-09-12 00:00:00黃芳芳董喬生蔡超明蔡敏熊琳娜
地理教育 2024年9期

摘 要:鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)是地理學(xué)科豐富教學(xué)內(nèi)容、增添教學(xué)活力、落實(shí)核心素養(yǎng)的重要路徑。學(xué)科融合作為新時(shí)代全面提升學(xué)生綜合素質(zhì)、助力學(xué)校教育創(chuàng)新發(fā)展的必經(jīng)之路,可借助鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)開展有效的融合教育。本文基于學(xué)科融合引領(lǐng),利用鄉(xiāng)土地理資源,以5E模式為實(shí)踐活動(dòng)框架,探究東莞市紅花油茶森林鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)開發(fā),探索學(xué)科融合視域下的“碳循環(huán)與碳減排”科普實(shí)踐活動(dòng)案例,為地理學(xué)科落實(shí)核心素養(yǎng)培育、實(shí)現(xiàn)全人教育提供實(shí)踐路徑。

關(guān)鍵詞:學(xué)科融合;鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng);紅花油茶森林;科普活動(dòng);東莞市

中圖分類號(hào):G633.55 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1005-5207(2024)09-0060-06

一、問題的提出

黨的二十大指出:科技是第一生產(chǎn)力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動(dòng)力[1]。如何打破學(xué)科界限,開辟融合教育新賽道,打造綜合人才的實(shí)踐能力與創(chuàng)新思維的發(fā)展新動(dòng)能,成為當(dāng)前的學(xué)校分科教育亟需面對(duì)的挑戰(zhàn)。可以說,開展學(xué)科融合是學(xué)校教育助推國(guó)家創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展的宏觀時(shí)代使命,地理學(xué)兼具自然與社會(huì)雙重科學(xué)性質(zhì),是開展學(xué)科融合教育研究的穩(wěn)健平臺(tái)。《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》(以下簡(jiǎn)稱“新課標(biāo)”)強(qiáng)調(diào),通過高中地理的學(xué)習(xí),強(qiáng)化人地協(xié)調(diào)發(fā)展的觀念,具備家國(guó)情懷與世界眼光,形成關(guān)注地方、國(guó)家和全球地理問題及可持續(xù)發(fā)展問題的意識(shí)[2],在此學(xué)科理念的內(nèi)在要求下,鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)成為多學(xué)科融合學(xué)習(xí)、落實(shí)地理核心素養(yǎng)的重要路徑。

因此,如何在學(xué)科融合與鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)間構(gòu)建起有效聯(lián)結(jié)成為本文的核心研究問題,其中存在幾處困局亟待突破:①如何擺脫以往各科知識(shí)簡(jiǎn)單疊加、機(jī)械羅列的困境,形成聚合知識(shí)的融合課程;②鄉(xiāng)土地理資源作為活動(dòng)要素,如何利用、編排、設(shè)計(jì)才能實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深度學(xué)習(xí)、認(rèn)知的高階發(fā)展和思維的創(chuàng)新培養(yǎng);③如何基于“立德樹人”下的全面育人理念進(jìn)行活動(dòng)的開發(fā)與實(shí)踐,促使學(xué)生通過“核心方法”的掌握來獲得不同學(xué)科、領(lǐng)域或情境間的遷移能力。為此,本文嘗試借助科普活動(dòng),探尋學(xué)科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì),為實(shí)現(xiàn)地理學(xué)科品質(zhì)教學(xué)、助力創(chuàng)新發(fā)展提供思想方法。

二、學(xué)科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)邏輯

1.核心邏輯

當(dāng)前,與學(xué)科融合相近的表述方式有許多,如“協(xié)同教學(xué)”“科際聯(lián)系”“課程整合”“跨學(xué)科教學(xué)”“多學(xué)科交叉”等,我國(guó)自義務(wù)教育階段起就要求開展跨學(xué)科主題學(xué)習(xí)活動(dòng),加強(qiáng)學(xué)科間相互關(guān)聯(lián),強(qiáng)調(diào)圍繞真實(shí)情境,整合多學(xué)科知識(shí)、觀念與思維方式[3]。但通過深入研究發(fā)現(xiàn),諸多相關(guān)研究停留在拼湊學(xué)科知識(shí)的內(nèi)容組織階段上,缺乏有效的融合路徑,難以達(dá)成全面發(fā)展的育人目標(biāo)。高中學(xué)段也提出了以“跨學(xué)科研究”為主的“研究性學(xué)習(xí)”[4],但新課標(biāo)同樣將其局限在地理實(shí)踐活動(dòng)模塊。筆者在對(duì)學(xué)科融合的相關(guān)研究探本窮源后發(fā)現(xiàn),學(xué)科融合著重“融合”,強(qiáng)調(diào)以某一核心目標(biāo)為教學(xué)指向、某一大概念主題為邏輯主線、某一整合形式為活動(dòng)形態(tài)以具體展開[5],學(xué)科邊界的模糊性、思維與能力的共生性、習(xí)得與遷移的互存性是學(xué)科融合課程的典型特征[6]。基于對(duì)問題的學(xué)習(xí),筆者基于建構(gòu)主義理論的引入(Engage)、探究(Explore)、解釋(Explain)、遷移(Elaborate)和評(píng)價(jià)(Evaluate)5個(gè)具體過程的BSCS 5E探究式活動(dòng)模式構(gòu)建了一種多學(xué)科知識(shí)、多能力素養(yǎng)、多層級(jí)深入的活動(dòng)實(shí)踐框架。簡(jiǎn)言之,學(xué)科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)核心邏輯是:學(xué)科融合為活動(dòng)理念,鄉(xiāng)土地理充當(dāng)活動(dòng)資源,5E模式提供活動(dòng)實(shí)踐框架。

此外,學(xué)科融合需要找尋一項(xiàng)在各學(xué)科基礎(chǔ)上具有綱舉目張能力的核心學(xué)科或教育要求,這一學(xué)科或要求需體現(xiàn)“融合”的邊界模糊性,具備顯著的教育“高位”內(nèi)蘊(yùn)或清晰的活動(dòng)“整合”形態(tài)。而科普教育以綜合知識(shí)傳播、多元活動(dòng)實(shí)踐、真實(shí)問題解決等學(xué)科特性,成為以學(xué)科融合形式探索鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)研究的重要支撐,形成本研究的核心邏輯(圖1)。

2.整體設(shè)計(jì)

在如何促成深度融合的問題上,筆者借鑒了典型的STEM融合課程的辦法:在遷移階段嵌入“問題提出、研究與想象、計(jì)劃、創(chuàng)建、測(cè)試與改進(jìn)、提出問題……”的工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)[7],讓學(xué)生在學(xué)科邊界模糊的活動(dòng)中運(yùn)用學(xué)科概念與跨學(xué)科概念創(chuàng)設(shè)某一工程、解決某一問題以實(shí)現(xiàn)知識(shí)的深度融合,促成高階認(rèn)知與創(chuàng)新思維等素養(yǎng)發(fā)展。

因此,在融合的統(tǒng)整思想指導(dǎo)下,立足于地理學(xué)科核心概念,基于學(xué)科的相關(guān)性與知識(shí)的共向性,以科普活動(dòng)的形式、探究式實(shí)踐的手段和工程設(shè)計(jì)的辦法,形成學(xué)科融合視域下的開放式、整體性、綜合性的活動(dòng)整體設(shè)計(jì)(圖2)。

三、學(xué)科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)案例

當(dāng)前,東莞站在“雙萬”城市的新起點(diǎn)上,深挖文化底蘊(yùn)、活化鄉(xiāng)土資源、提升科普能力、普及科學(xué)技術(shù)以反哺科技創(chuàng)新成為提升未來城市競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵。紅花油茶森林公園具有全國(guó)現(xiàn)存面積最大、樹齡最長(zhǎng)的廣寧紅花油茶林(圖3),具備得天獨(dú)厚的科普教育資源,因此,依托紅花油茶森林開發(fā)科普活動(dòng),是從學(xué)科融合視角激發(fā)東莞鄉(xiāng)土地理資源活力的時(shí)代要求。筆者從紅花油茶森林的科普資源分類中[8],選擇大氣環(huán)境的“碳循環(huán)與碳減排”為概念主題,形成學(xué)科融合視域下的“碳循環(huán)與碳減排”科普活動(dòng)案例。

1.確定科普活動(dòng)目標(biāo)導(dǎo)向

(1)活動(dòng)目標(biāo)設(shè)計(jì)

學(xué)科融合具有顯著的“整合”“深化”與“遷移”特征,因此,學(xué)科融合視域下的“碳循環(huán)與碳減排”科普活動(dòng)需要打破學(xué)科界限,通過真實(shí)的鄉(xiāng)土情境,落實(shí)“鄉(xiāng)土認(rèn)知、主題引領(lǐng)、多維拓展、融合實(shí)踐”的活動(dòng)目標(biāo)(圖4)。

鄉(xiāng)土認(rèn)知指利用真實(shí)的鄉(xiāng)土地理情境作為活動(dòng)資源,學(xué)生能構(gòu)建出區(qū)域的知識(shí)結(jié)構(gòu),進(jìn)行區(qū)域的特征分析、差異對(duì)比與聯(lián)系建立,謀求家國(guó)或全球的真實(shí)地理問題的解決或切實(shí)發(fā)展路徑,培養(yǎng)“以自身學(xué)識(shí)助力家鄉(xiāng)發(fā)展”的良好情懷和態(tài)度,體現(xiàn)“以課堂所得解答實(shí)際問題”的育人效能。

主題引領(lǐng)是指學(xué)生能依據(jù)某一統(tǒng)整性強(qiáng)、內(nèi)蘊(yùn)力大的概念主題,厘清活動(dòng)邏輯,掌握科學(xué)概念,開展活動(dòng)實(shí)踐[9]。例如,“碳循環(huán)與碳減排”作為大概念主題,既向下囊括了碳源、碳匯、碳達(dá)峰、碳減排、碳中和等科學(xué)內(nèi)容,也支撐起光合作用實(shí)驗(yàn)和碳匯模型構(gòu)建等科普活動(dòng),學(xué)生通過這一主題能形成內(nèi)在邏輯一致的知識(shí)體系(圖5)。

多維拓展是指面向?qū)W科融合的實(shí)踐活動(dòng),不能僅僅得出科學(xué)事實(shí),還要幫助學(xué)生利用“腳手架”多維探索真實(shí)世界的問題,以推進(jìn)認(rèn)知進(jìn)階,促使其創(chuàng)新思維發(fā)生。例如,在“森林碳匯測(cè)量的模型構(gòu)建”這一活動(dòng)中,學(xué)生并未掌握計(jì)量森林碳匯的一般方法,但通過教師給出的各類測(cè)算模型的方法指引,能全方位思考其具體操作的可行性,多維度比較不同模型的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)而綜合設(shè)計(jì)得出最優(yōu)的工程模型。

融合實(shí)踐是指“融合”理念要貫穿活動(dòng)全程,在方法掌握上,學(xué)生能以“基礎(chǔ)學(xué)科間—不同領(lǐng)域間—各項(xiàng)活動(dòng)間—時(shí)空變化間”的貫通遷移方式實(shí)現(xiàn)“整體把握”;在能力發(fā)展上,學(xué)生能通過“知識(shí)習(xí)得—活動(dòng)實(shí)踐—社會(huì)應(yīng)用”的三位一體流程指向“全面發(fā)展”。

(2)活動(dòng)問題與概念指導(dǎo)

問題引導(dǎo)探究,概念支撐探索。框架問題是活動(dòng)的“骨骼”,融合化的引導(dǎo)問題是活動(dòng)的“脈絡(luò)”,兩者共同形成活動(dòng)的整體形態(tài);概念是活動(dòng)活化的“血肉”,學(xué)生通過初步實(shí)踐,利用學(xué)科概念認(rèn)識(shí)更高層次的融合概念,并運(yùn)用概念開展活動(dòng)、創(chuàng)設(shè)工程。因此,本活動(dòng)的問題設(shè)計(jì)與概念如下。

框架問題:森林生態(tài)系統(tǒng)在全球環(huán)境中的作用有哪些?

融合化引導(dǎo)問題:為最大程度減少因海平面上升而淹沒的沿海低地國(guó)家的國(guó)土,應(yīng)如何建設(shè)紅花油茶森林公園?

維度1:初步實(shí)踐,認(rèn)識(shí)鄉(xiāng)土。嘗試構(gòu)建工程模型:構(gòu)建紅花油茶森林公園的固碳模型;收集并分析數(shù)據(jù):收集紅花油茶森林的生物量和碳儲(chǔ)量數(shù)據(jù);給出基于證據(jù)的論證:解釋紅花油茶森林的生態(tài)成效;獲取評(píng)價(jià)并交流信息:依據(jù)反饋,交流措施。

維度2:跨學(xué)科概念,賦能鄉(xiāng)土。整體系統(tǒng):對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行定義,明確其邊界并建立清晰的工程模型;物質(zhì)和能量的流動(dòng)、循環(huán)和守恒:追蹤森林中物質(zhì)與能量的流入,認(rèn)識(shí)森林系統(tǒng)要素的循環(huán)和守恒原理;穩(wěn)定和變化:明白森林穩(wěn)定的條件,理解森林某一部分的微小變化可能會(huì)導(dǎo)致另一部分的巨大變化。

維度3:學(xué)科核心概念,深入鄉(xiāng)土。碳源、碳匯、碳減排、碳中和、碳排放、碳達(dá)峰、碳交易:地球上碳的變化過程都是地球系統(tǒng)能量和物質(zhì)循環(huán)的結(jié)果。在人類的生產(chǎn)生活中,會(huì)通過汽車燃燒汽油、居民使用天然氣等直接途徑,以及生產(chǎn)電力、熱力等間接過程排放出CO?(二氧化碳),而由于大氣的受熱過程,CO?對(duì)全球氣溫升高具有顯著影響。研究發(fā)現(xiàn),幾乎每個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展都與能源的消耗、碳排放量成正比關(guān)系,因此,某行業(yè)、地區(qū)或國(guó)家都需歷經(jīng)CO?的年排放量達(dá)最高值—平臺(tái)期—持續(xù)下降期這幾個(gè)階段。但森林可吸收并儲(chǔ)存CO?,降低其含量甚至于空氣中將其清除,因此,企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人可通過植樹造林、節(jié)能減排等形式與自身產(chǎn)生的CO?實(shí)現(xiàn)“收支相抵”,也可向國(guó)家購(gòu)買碳排放的資格指標(biāo)。

2.設(shè)計(jì)科普活動(dòng)實(shí)踐方式

學(xué)科融合下的科普活動(dòng)需要逐層深入。5E探究式的活動(dòng)實(shí)踐框架在引入階段拋出階梯式問題激發(fā)學(xué)生興趣;在探究階段利用實(shí)驗(yàn)呈現(xiàn)基礎(chǔ)概念和根本原理幫助學(xué)生掌握探究技巧;在解釋階段提供推進(jìn)認(rèn)知進(jìn)階的知識(shí)“階”和方法“階”,助力學(xué)生深刻理解學(xué)科知識(shí),形成科學(xué)邏輯;在遷移階段創(chuàng)設(shè)新情境,以工程設(shè)計(jì)的步驟挑戰(zhàn)要求學(xué)生進(jìn)行知識(shí)轉(zhuǎn)化,做到學(xué)以致用。

引入——讓學(xué)生小組討論以下診斷性問題:①你是否知道樹木也會(huì)生長(zhǎng)和呼吸?樹木的生長(zhǎng)和呼吸需要什么?②人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)會(huì)產(chǎn)生哪些氣體,這些氣體對(duì)地球有怎樣的影響?③森林對(duì)減輕溫室效應(yīng)起什么作用,破壞森林會(huì)對(duì)地球產(chǎn)生什么影響?④為什么要研究森林生態(tài)系統(tǒng)?

探究——先驗(yàn)知識(shí):學(xué)生之前就學(xué)習(xí)過全球氣候變暖的相關(guān)知識(shí),能理解森林的重要性。學(xué)生小組討論森林生態(tài)系統(tǒng)與海水淹沒沿海低地的主要聯(lián)系,鼓勵(lì)小組間進(jìn)行辯論,并為自己的想法提供論據(jù)。讓學(xué)生討論植物光合作用與CO?的關(guān)系,通過紅花油茶樹的光合作用實(shí)驗(yàn)(圖6)認(rèn)識(shí)森林的固碳能力。

解釋——列出高階思維問題,引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用學(xué)科知識(shí)進(jìn)行解釋,并幫助學(xué)生深入論證其解釋,且所有答案都應(yīng)指向引導(dǎo)問題:①紅花油茶樹與大氣成分之間的關(guān)系——生物與化學(xué):呼吸作用、光合作用。②二氧化碳如何加劇沿海低地被海水淹沒——地理與政治:大氣受熱過程、國(guó)家關(guān)系。③海平面高度變化與紅花油茶森林的關(guān)系如何構(gòu)建——地理與數(shù)學(xué):森林碳匯測(cè)算。④應(yīng)如何建設(shè)紅花油茶森林公園——地理與語文:公園發(fā)展建議。

遷移——融合化的引導(dǎo)問題:為最大程度減少因海平面上升而淹沒的沿海低地國(guó)家,應(yīng)如何建設(shè)紅花油茶森林公園?

2021年11月,在第26屆聯(lián)合國(guó)氣候峰會(huì)上,太平洋島國(guó)圖瓦盧的外交部部長(zhǎng)西蒙·科菲卷起褲腿站在沒過膝蓋的海水中發(fā)表講話,向世界直觀展示海平面上升給這個(gè)國(guó)家?guī)淼某镣礊?zāi)難。隨著全球氣候變暖的加劇,沿岸低地國(guó)家面臨著被淹沒的厄運(yùn),無數(shù)百姓流離失所。作為地球公民中的一員,我們應(yīng)如何建設(shè)紅花油茶森林公園,為全球碳減排貢獻(xiàn)力量?

【工程設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)環(huán)節(jié)】

步驟1:提問——提出科學(xué)問題并明確工程難題。

科學(xué)問題:森林生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行碳積蓄的主要途徑;工程目標(biāo):認(rèn)識(shí)碳排放的影響,明確森林生態(tài)系統(tǒng)的重要意義;待解決難題:測(cè)算紅花油茶森林的固碳能力,進(jìn)而求得公園的建設(shè)方案;待設(shè)計(jì)項(xiàng)目:紅花油茶森林的碳匯測(cè)算模型;項(xiàng)目限制條件:全球碳排放與海平面上升的關(guān)系難以直接測(cè)得,需教師給出相關(guān)材料。

步驟2:研究與設(shè)計(jì)——設(shè)計(jì)并實(shí)施探究。

學(xué)生盡可能多地提出可估算森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和碳儲(chǔ)量的方案,教師要為學(xué)生的各種方案提供“腳手架”指導(dǎo)。如森林碳匯測(cè)算模型的方法指導(dǎo)有:①樣地清查法[10]。主要利用森林樣地中的植被、土壤或枯落物等碳庫(kù)的碳儲(chǔ)量和碳通量,具體包括生物量法、蓄積量法和生物清單法,其優(yōu)缺點(diǎn)比較如表1所示。②微氣象學(xué)方法[10]。可直接測(cè)定CO?通量的動(dòng)態(tài)變化,在建立計(jì)量公式的基礎(chǔ)上,計(jì)量結(jié)果更準(zhǔn)確。包括渦旋相關(guān)法、渦度協(xié)方差法、弛豫渦旋積累法和箱式法,其優(yōu)缺點(diǎn)比較如表2所示。

步驟3:計(jì)劃——構(gòu)建解釋并設(shè)計(jì)解決方案。

學(xué)生閱讀“森林碳匯計(jì)量方法”的相關(guān)材料,全面比較各種方案,擇其一并制定計(jì)劃,實(shí)施這一解決方案。計(jì)量方法指引如表3所示。

步驟4:創(chuàng)建——構(gòu)建并使用模型。

學(xué)生將構(gòu)建一個(gè)森林碳匯測(cè)量的工程模型,并使用關(guān)于森林系統(tǒng)和碳循環(huán)的相關(guān)概念標(biāo)記模型的各個(gè)部分。

步驟5:測(cè)試與改進(jìn)——獲取、評(píng)價(jià)并交流信息。

學(xué)生針對(duì)模型是否有效、是否滿足需求進(jìn)行交流并獲得反饋,明確哪里有效、哪里無效以及哪里尚待改進(jìn)(表4)。

3.明確科普活動(dòng)評(píng)價(jià)指標(biāo)

如何設(shè)置評(píng)價(jià)是學(xué)科融合視域下的鄉(xiāng)土地理活動(dòng)的難點(diǎn)之一。良好的評(píng)價(jià)手段不僅可考查學(xué)生的認(rèn)知構(gòu)建層級(jí),還能評(píng)定學(xué)生的思維發(fā)展階段,促成學(xué)生“主題—情境—深化—應(yīng)用”的遷移能力形成。因此,應(yīng)倡導(dǎo)動(dòng)態(tài)開放式、分層維度式的評(píng)價(jià)指標(biāo)[11-12]。本活動(dòng)中讓學(xué)生依據(jù)多層維度的評(píng)價(jià)指標(biāo)給紅花油茶森林公園寫建議信,信中需描述自身對(duì)紅花油茶森林系統(tǒng)的認(rèn)識(shí),并詳細(xì)呈現(xiàn)所設(shè)計(jì)的森林碳匯測(cè)算模型,進(jìn)而深入論述其如何影響沿海低地國(guó)家,據(jù)此給出最終的森林公園建設(shè)意見,且通過模型證明建議的合理性與有效性。這不僅體現(xiàn)出鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)能將地理學(xué)科知識(shí)轉(zhuǎn)化為問題解決能力的課程價(jià)值,還凸顯了學(xué)科融合課程沖破學(xué)校教育壁壘、貫通學(xué)科學(xué)習(xí)和現(xiàn)實(shí)世界的高通路遷移能力(圖7)。教師需借助評(píng)價(jià)量表(表5)對(duì)學(xué)生的建議信給予反饋,幫助學(xué)生優(yōu)化學(xué)習(xí)成果,形成成熟可行的公園建設(shè)意見,實(shí)現(xiàn)個(gè)人深度學(xué)習(xí)—學(xué)科品質(zhì)教學(xué)—區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展的完整閉環(huán)。

學(xué)科融合是當(dāng)前學(xué)校教育的必經(jīng)之路,以學(xué)科融合為活動(dòng)理念,通過科普活動(dòng)切入鄉(xiāng)土地理研究,探索學(xué)科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì),為地理學(xué)科實(shí)現(xiàn)品質(zhì)教學(xué)、落實(shí)“立德樹人”根本任務(wù)、實(shí)現(xiàn)國(guó)家創(chuàng)新高質(zhì)量發(fā)展提供思想方法。

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