學科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實踐活動設計探索

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

關鍵詞：學科融合；鄉(xiāng)土地理實踐活動；紅花油茶森林；科普活動；東莞市

中圖分類號：G633.55 文獻標識碼：A 文章編號：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)新是第一動力［1］。如何打破學科界限，開辟融合教育新賽道，打造綜合人才的實踐能力與創(chuàng)新思維的發(fā)展新動能，成為當前的學校分科教育亟需面對的挑戰(zhàn)?？梢哉f，開展學科融合是學校教育助推國家創(chuàng)新高質量發(fā)展的宏觀時代使命，地理學兼具自然與社會雙重科學性質，是開展學科融合教育研究的穩(wěn)健平臺。《普通高中地理課程標準（2017年版2020年修訂）》（以下簡稱“新課標”）強調，通過高中地理的學習，強化人地協(xié)調發(fā)展的觀念，具備家國情懷與世界眼光，形成關注地方、國家和全球地理問題及可持續(xù)發(fā)展問題的意識［2］，在此學科理念的內(nèi)在要求下，鄉(xiāng)土地理實踐活動成為多學科融合學習、落實地理核心素養(yǎng)的重要路徑。

因此，如何在學科融合與鄉(xiāng)土地理實踐活動間構建起有效聯(lián)結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簡單疊加、機械羅列的困境，形成聚合知識的融合課程；②鄉(xiāng)土地理資源作為活動要素，如何利用、編排、設計才能實現(xiàn)知識的深度學習、認知的高階發(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行活動的開發(fā)與實踐，促使學生通過“核心方法”的掌握來獲得不同學科、領域或情境間的遷移能力。為此，本文嘗試借助科普活動，探尋學科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實踐活動設計，為實現(xiàn)地理學科品質教學、助力創(chuàng)新發(fā)展提供思想方法。

二、學科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實踐活動設計邏輯

1.核心邏輯

當前，與學科融合相近的表述方式有許多，如“協(xié)同教學”“科際聯(lián)系”“課程整合”“跨學科教學”“多學科交叉”等，我國自義務教育階段起就要求開展跨學科主題學習活動，加強學科間相互關聯(lián)，強調圍繞真實情境，整合多學科知識、觀念與思維方式［3］。但通過深入研究發(fā)現(xiàn)，諸多相關研究停留在拼湊學科知識的內(nèi)容組織階段上，缺乏有效的融合路徑，難以達成全面發(fā)展的育人目標。高中學段也提出了以“跨學科研究”為主的“研究性學習”［4］，但新課標同樣將其局限在地理實踐活動模塊。筆者在對學科融合的相關研究探本窮源后發(fā)現(xiàn)，學科融合著重“融合”，強調以某一核心目標為教學指向、某一大概念主題為邏輯主線、某一整合形式為活動形態(tài)以具體展開［5］，學科邊界的模糊性、思維與能力的共生性、習得與遷移的互存性是學科融合課程的典型特征［6］?；趯栴}的學習，筆者基于建構主義理論的引入（Engage）、探究（Explore）、解釋（Explain）、遷移（Elaborate）和評價（Evaluate）5個具體過程的BSCS 5E探究式活動模式構建了一種多學科知識、多能力素養(yǎng)、多層級深入的活動實踐框架。簡言之，學科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實踐活動核心邏輯是：學科融合為活動理念，鄉(xiāng)土地理充當活動資源，5E模式提供活動實踐框架。

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

2.整體設計

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、計劃、創(chuàng)建、測試與改進、提出問題……”的工程設計環(huán)節(jié)［7］，讓學生在學科邊界模糊的活動中運用學科概念與跨學科概念創(chuàng)設某一工程、解決某一問題以實現(xiàn)知識的深度融合，促成高階認知與創(chuàng)新思維等素養(yǎng)發(fā)展。

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

三、學科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實踐活動設計案例

當前，東莞站在“雙萬”城市的新起點上，深挖文化底蘊、活化鄉(xiāng)土資源、提升科普能力、普及科學技術以反哺科技創(chuàng)新成為提升未來城市競爭力的關鍵。紅花油茶森林公園具有全國現(xiàn)存面積最大、樹齡最長的廣寧紅花油茶林（圖3），具備得天獨厚的科普教育資源，因此，依托紅花油茶森林開發(fā)科普活動，是從學科融合視角激發(fā)東莞鄉(xiāng)土地理資源活力的時代要求。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，形成學科融合視域下的“碳循環(huán)與碳減排”科普活動案例。

1.確定科普活動目標導向

（1）活動目標設計

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

鄉(xiāng)土認知指利用真實的鄉(xiāng)土地理情境作為活動資源，學生能構建出區(qū)域的知識結構，進行區(qū)域的特征分析、差異對比與聯(lián)系建立，謀求家國或全球的真實地理問題的解決或切實發(fā)展路徑，培養(yǎng)“以自身學識助力家鄉(xiāng)發(fā)展”的良好情懷和態(tài)度，體現(xiàn)“以課堂所得解答實際問題”的育人效能。

主題引領是指學生能依據(jù)某一統(tǒng)整性強、內(nèi)蘊力大的概念主題，厘清活動邏輯，掌握科學概念，開展活動實踐［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、碳達峰、碳減排、碳中和等科學內(nèi)容，也支撐起光合作用實驗和碳匯模型構建等科普活動，學生通過這一主題能形成內(nèi)在邏輯一致的知識體系（圖5）。

多維拓展是指面向學科融合的實踐活動，不能僅僅得出科學事實，還要幫助學生利用“腳手架”多維探索真實世界的問題，以推進認知進階，促使其創(chuàng)新思維發(fā)生。例如，在“森林碳匯測量的模型構建”這一活動中，學生并未掌握計量森林碳匯的一般方法，但通過教師給出的各類測算模型的方法指引，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，進而綜合設計得出最優(yōu)的工程模型。

融合實踐是指“融合”理念要貫穿活動全程，在方法掌握上，學生能以“基礎學科間—不同領域間—各項活動間—時空變化間”的貫通遷移方式實現(xiàn)“整體把握”；在能力發(fā)展上，學生能通過“知識習得—活動實踐—社會應用”的三位一體流程指向“全面發(fā)展”。

（2）活動問題與概念指導

問題引導探究，概念支撐探索?？蚣軉栴}是活動的“骨骼”，融合化的引導問題是活動的“脈絡”，兩者共同形成活動的整體形態(tài)；概念是活動活化的“血肉”，學生通過初步實踐，利用學科概念認識更高層次的融合概念，并運用概念開展活動、創(chuàng)設工程。因此，本活動的問題設計與概念如下。

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？

融合化引導問題：為最大程度減少因海平面上升而淹沒的沿海低地國家的國土，應如何建設紅花油茶森林公園？

維度1：初步實踐，認識鄉(xiāng)土。嘗試構建工程模型：構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；獲取評價并交流信息：依據(jù)反饋，交流措施。

維度2：跨學科概念，賦能鄉(xiāng)土。整體系統(tǒng)：對森林生態(tài)系統(tǒng)進行定義，明確其邊界并建立清晰的工程模型；物質和能量的流動、循環(huán)和守恒：追蹤森林中物質與能量的流入，認識森林系統(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導致另一部分的巨大變化。

維度3：學科核心概念，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)能量和物質循環(huán)的結果。在人類的生產(chǎn)生活中，會通過汽車燃燒汽油、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?對全球氣溫升高具有顯著影響。研究發(fā)現(xiàn)，幾乎每個國家經(jīng)濟的發(fā)展都與能源的消耗、碳排放量成正比關系，因此，某行業(yè)、地區(qū)或國家都需歷經(jīng)CO?的年排放量達最高值—平臺期—持續(xù)下降期這幾個階段。但森林可吸收并儲存CO?，降低其含量甚至于空氣中將其清除，因此，企業(yè)、團體或個人可通過植樹造林、節(jié)能減排等形式與自身產(chǎn)生的CO?實現(xiàn)“收支相抵”，也可向國家購買碳排放的資格指標。

2.設計科普活動實踐方式

學科融合下的科普活動需要逐層深入。5E探究式的活動實踐框架在引入階段拋出階梯式問題激發(fā)學生興趣；在探究階段利用實驗呈現(xiàn)基礎概念和根本原理幫助學生掌握探究技巧；在解釋階段提供推進認知進階的知識“階”和方法“階”，助力學生深刻理解學科知識，形成科學邏輯；在遷移階段創(chuàng)設新情境，以工程設計的步驟挑戰(zhàn)要求學生進行知識轉化，做到學以致用。

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

探究——先驗知識：學生之前就學習過全球氣候變暖的相關知識，能理解森林的重要性。學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，鼓勵小組間進行辯論，并為自己的想法提供論據(jù)。讓學生討論植物光合作用與CO?的關系，通過紅花油茶樹的光合作用實驗（圖6）認識森林的固碳能力。

解釋——列出高階思維問題，引導學生運用學科知識進行解釋，并幫助學生深入論證其解釋，且所有答案都應指向引導問題：①紅花油茶樹與大氣成分之間的關系——生物與化學：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、國家關系。③海平面高度變化與紅花油茶森林的關系如何構建——地理與數(shù)學：森林碳匯測算。④應如何建設紅花油茶森林公園——地理與語文：公園發(fā)展建議。

遷移——融合化的引導問題：為最大程度減少因海平面上升而淹沒的沿海低地國家，應如何建設紅花油茶森林公園？

2021年11月，在第26屆聯(lián)合國氣候峰會上，太平洋島國圖瓦盧的外交部部長西蒙·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國家?guī)淼某镣礊碾y。隨著全球氣候變暖的加劇，沿岸低地國家面臨著被淹沒的厄運，無數(shù)百姓流離失所。作為地球公民中的一員，我們應如何建設紅花油茶森林公園，為全球碳減排貢獻力量？

【工程設計挑戰(zhàn)環(huán)節(jié)】

步驟1：提問——提出科學問題并明確工程難題。

科學問題：森林生態(tài)系統(tǒng)進行碳積蓄的主要途徑；工程目標：認識碳排放的影響，明確森林生態(tài)系統(tǒng)的重要意義；待解決難題：測算紅花油茶森林的固碳能力，進而求得公園的建設方案；待設計項目：紅花油茶森林的碳匯測算模型；項目限制條件：全球碳排放與海平面上升的關系難以直接測得，需教師給出相關材料。

步驟2：研究與設計——設計并實施探究。

學生盡可能多地提出可估算森林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和碳儲量的方案，教師要為學生的各種方案提供“腳手架”指導。如森林碳匯測算模型的方法指導有：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的碳儲量和碳通量，具體包括生物量法、蓄積量法和生物清單法，其優(yōu)缺點比較如表1所示。②微氣象學方法［10］?？芍苯訙y定CO?通量的動態(tài)變化，在建立計量公式的基礎上，計量結果更準確。包括渦旋相關法、渦度協(xié)方差法、弛豫渦旋積累法和箱式法，其優(yōu)缺點比較如表2所示。

步驟3：計劃——構建解釋并設計解決方案。

學生閱讀“森林碳匯計量方法”的相關材料，全面比較各種方案，擇其一并制定計劃，實施這一解決方案。計量方法指引如表3所示。

步驟4：創(chuàng)建——構建并使用模型。

學生將構建一個森林碳匯測量的工程模型，并使用關于森林系統(tǒng)和碳循環(huán)的相關概念標記模型的各個部分。

步驟5：測試與改進——獲取、評價并交流信息。

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

3.明確科普活動評價指標

如何設置評價是學科融合視域下的鄉(xiāng)土地理活動的難點之一。良好的評價手段不僅可考查學生的認知構建層級，還能評定學生的思維發(fā)展階段，促成學生“主題—情境—深化—應用”的遷移能力形成。因此，應倡導動態(tài)開放式、分層維度式的評價指標［11-12］。本活動中讓學生依據(jù)多層維度的評價指標給紅花油茶森林公園寫建議信，信中需描述自身對紅花油茶森林系統(tǒng)的認識，并詳細呈現(xiàn)所設計的森林碳匯測算模型，進而深入論述其如何影響沿海低地國家，據(jù)此給出最終的森林公園建設意見，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)土地理實踐活動能將地理學科知識轉化為問題解決能力的課程價值，還凸顯了學科融合課程沖破學校教育壁壘、貫通學科學習和現(xiàn)實世界的高通路遷移能力（圖7）。教師需借助評價量表（表5）對學生的建議信給予反饋，幫助學生優(yōu)化學習成果，形成成熟可行的公園建設意見，實現(xiàn)個人深度學習—學科品質教學—區(qū)域創(chuàng)新發(fā)展的完整閉環(huán)。

學科融合是當前學校教育的必經(jīng)之路，以學科融合為活動理念，通過科普活動切入鄉(xiāng)土地理研究，探索學科融合視域下的鄉(xiāng)土地理實踐活動設計，為地理學科實現(xiàn)品質教學、落實“立德樹人”根本任務、實現(xiàn)國家創(chuàng)新高質量發(fā)展提供思想方法。

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