科學家精神融入高中地理教學的實踐探索

【摘? 要】借助科學家研究的過程創設情境，展示其求真務實、前赴后繼等崇高精神，引導學生通過問題分析與科學家精神同頻共振，推動學科育人與學生核心素養的提升。本文以《大氣的組成和垂直分層》為例，在進行問題是教學過程中融入科學家精神，反思教學效果，發現該教學形式對學生人文底蘊、探究素養、邏輯分析以及辯證思維等能力的提升均起到了積極作用。

【關鍵詞】科學家精神；學科育人；教學實踐

【作者介紹】蔡葉斌，江蘇省昆山中學（江蘇蘇州，215316）教師，高級教師。

本文系江蘇省教育科學“十四五”規劃立項課題“學校場域中高中地理實踐課程的開發與實施”（C-c/2021/02/89）的研究成果。

黨的二十大報告指出“培育創新文化，弘揚科學家精神，涵養優良學風，營造創新氛圍”。2019年兩辦發布的《關于進一步弘揚科學家精神加強作風和學風建設的意見》中，明確科學家精神涵蓋了愛國、創新、求實、奉獻、協同、育人等精神?？茖W家精神是中國共產黨人精神譜系的偉大精神，是全社會共同的價值追求，也是引育學生獻身科技事業的重要基石。

基于真實情境的問題式教學是高中地理教學中重要的組織形式，也是培養學生核心素養的良好場域，而通過將科學家探索發現的過程融入情境與問題，讓學生在一次次的“選擇”中產生“共情”，可以有效培養學生求真務實、前赴后繼的精神和敢于質疑、即時生成的態度，推動學習任務的完成與核心素養的提升。

以人教版地理必修一《大氣的組成和垂直分層》一課的教學為例，筆者在教學中選擇真實事件改編的電影《熱氣球飛行家》來創設情境，貫穿整節課。該電影講述了格萊舍與任兩位科學家探索天空、改變世界的故事（人物原型為19世紀歐洲大氣科學家詹姆斯·格萊舍和亨利·考克斯維爾）。整節課由四組電影片段創設情境串聯。（見圖1）

一、基于實證的探索，培育學生求真務實的態度

情境認知理論認為“知識是情境化的”。在真實世界中，情境因原始狀態不明確常呈現劣構性，沒有明確的、清晰的解，其對學生來說難度較大，但對于學生核心素養的培育有著良好的促進作用。在《大氣的組成和垂直分層》的教學中，筆者結合科學家的探索過程展示劣構問題，培育學生基于實證探索的求真務實精神。

1.展示認知沖突，引導劣構問題求解

基于電影情節，展示其與學生假想存在沖突的事實，通過細節的深挖引導學生在劣構情境中尋求可能的解，從而推動教學任務的完成與核心素養的提升，提升學生直面困難的勇氣。

例如，在情境2中，熱氣球在上升過程中科學家實景觀察與學生假想的俯瞰群山盡覽、藍天白云陽光明媚的景象不同，畫面呈現出了灰白、晦暗的倫敦城市形態。教師適時提出問題：“‘猛犸’上升至倫敦300米高空時，觀察到天空灰白而非蔚藍，你認為可能是什么原因導致的？”教師還將“1862年”“倫敦”等關鍵詞標注，將畫面中的煙囪圈出，給予學生一定的提示以引導學生向“工業革命”“二氧化碳排放”“霧霾”等人類活動方向進行思考。最后由教師進行總結：“大氣成分相對穩定，工業廢氣的排放可能影響大氣成分，產生一系列問題”。由此建立人類活動與大氣成分變化之間存在關聯性的人地協調觀思維。

2.提出兩難問題，借助實證進行抉擇

教學中筆者利用電影片段展示分歧，創設兩難問題。面對兩難問題學生需要作出選擇，無論哪一種選擇，都有利有弊，因此需要借助數據進行論證和抉擇，這一環節旨在培育學生客觀嚴謹的態度和綜合思維的素養。

例如，在情境4中，在到達23000英尺（海拔約7000米）的高度后兩位科學家產生了分歧，此時教師創設問題：“你支持氣象學家格萊舍（上升）還是飛行員任（降落）？試說明理由?！币髮W生基于課文、資料以及影片細節表明觀點、說明理由。

如支持降落的學生提出以下觀點（見表1）：

利用科學家客觀嚴謹的精神培育學生基于情節、數據或所學知識，有理有據的說明問題。通過兩難問題的設置可以更好的提升學生收集、整理資料與數據的地理實踐素養。

二、引入科學史，培育學生潛心研究的奉獻精神

注重科學史教育是當代國際科學教育改革的趨勢之一。教學中引入科學史有助于學生深入理解科學事業。大氣科學體系的建立是一個漫長的過程，借助科技水平的提升，人類對大氣的認識由被動到主動。在本次教學過程中，可以利用大氣科學史的發展展示科學研究的延續與傳承，培養學生淡泊名利、潛心研究的奉獻精神。（見圖2）

1.肯定前人功績，客觀公正評價對手

教師通過視頻交代了情境發生前的背景：與英國關系并不融洽的法國人創造了當時世界熱氣球升空記錄23000英尺；格萊舍在科學院中由于資歷較淺不受重視，大部分科學家認為當時的天氣現象是混沌的，難以被預測……

教學過程中，教師并未將上述兩項史實定性為桎梏，而是引導學生站在歷史的角度進行客觀評價，通過探討，大部分學生形成了以下辯證、綜合的觀點。

學生A：科學是無國界的，對手取得的突破人類歷史的科學成就應該被褒揚。

學生B：在特定的科技水平下大部分科學家的觀點是可以被理解的。

學生C：站在后人的角度看前人的行為都會存在歷史局限性，應當客觀公正的評價。

……

通過情境觸發之前的背景鋪墊，讓學生認識到科學發展是一個連續的過程，在任何歷史發展的過程中科學研究均有其進步與局限性。今之成就亦是明之起點，現代的科學研究是基于各時代科學家發現、論證、推翻、重構的整體過程，從而培育學生賡續使命、持續創新的整體全局觀念。

2.講述后續故事，催化學生共情能力

基于情境4的兩難問題提出之后，大部分學生認為兩人已經完成各自的科研任務，可以安全下降。但此時教師進一步展示兩人繼續上升的決定，引發學生認知沖突，讓學生在沖突中感受兩位科學家舍生忘死、獻身科學的崇高精神，進一步催化學生共情能力。

師：在人類文明進步的過程中，安全與冒險的糾葛是永恒的矛盾，科學家的閃耀時刻往往是他們拋卻個人的安危選擇去追求某些東西，他們所選擇的生存方式讓他們改變了世界。

在熱氣球探險結束后，教師并未中斷情境而是展示了基于兩位科學家探險的后續科學發展史，讓學生深刻認識到兩位科學家的研究之于大氣科學發展歷程中的地位，感受科學家們“成功不必在我，功成必定有我”甘為人梯、獎掖后學的精神。

最后，教師利用教材中的數據、圖表等實證進行總結：今天課程中利用的觀點、圖表等數據都是基于一代又一代的科學家們的努力，一點一點的改變，正如格萊舍在劇中所說的：“我們以發現的名義探索天空，尋找新的東西，改變世界”。利用前后貫穿的情節，將科學家探索未知世界的情境融入漫長的時間片段，幫助學生厘清探究科學理論“想象-實證-公認-更替”過程，提升學生素養。

三、跳出學科舒適圈，培育學生敢于創新的能力

美國心理學家諾爾·迪奇提出了關于包含舒適圈的三圈理論。舒適圈是指人們舒適安逸的一種心理狀態，是人們適應當前環境的一種體現?；诂F有知識的重復來獲取知識，減少對未知知識的接觸是舒適圈在學習領域中的主要體現，而科學探索過程中需要直面未知，科學家精神就需要基于已知知識進行“即時生成”。將其運用于教學，一方面可以拓展學科情境，增強情境的豐富度和深廣度，另一方面則可以培養學生利用線索進行即時加工求解和創新的能力。

例如，在情境3的兩個環節中，教師分別提出問題：為何向上方也可以闖出暴風雨？格萊舍看到的“光輪”現象從現代大氣科學角度來看屬于日暈還是日華？兩個問題均跳出了學生的學科舒適圈，但又是情境中真實存在、發生的。學生需要借助視頻、材料等資料尋找蛛絲馬跡并做出合理的推斷。（見表2）

在直面未知過程中，通過課堂探討、資料查閱等途徑將已有資源進行“即時生成”，獲取事實證明的“實證”與合理推論的“虛證”，培養學生解決劣構問題的能力與素養，浸潤客觀理性、嚴謹治學的科學家精神和綜合思維、深度思維等地理核心素養。同時，這種將未知轉化為已知的過程促成科學家們在探索之路持續創新，使學生在學習與模仿過程中感受到創新精神與創新意識，也符合培養具有創新潛質中學生的時代要求。

新時代中學“課程思政”是一項系統的、綜合的工程，也是貫徹立德樹人根本任務的重要途徑。作為自然與人文交融的地理學科，科學家精神是地理學科“大思政”的重要培育目標?？茖W家精神亦是國家精神。在學科育人的背景下，基于真實情境中的地理問題設計，在教學中通過融入科學家科研過程展示其邏輯嚴密、追求實證的求真務實精神和舍生忘我、勇于獻身的奉獻傳承精神，培育學生以科學家為榜樣的共情能力，推動課程育人與學生核心素養的提升。

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