学科融合视域下的乡土地理实践活动设计探索

摘 要：乡土地理实践活动是地理学科丰富教学内容、增添教学活力、落实核心素养的重要路径。学科融合作为新时代全面提升学生综合素质、助力学校教育创新发展的必经之路，可借助乡土地理实践活动开展有效的融合教育。本文基于学科融合引领，利用乡土地理资源，以5E模式为实践活动框架，探究东莞市红花油茶森林乡土地理实践活动开发，探索学科融合视域下的“碳循环与碳减排”科普实践活动案例，为地理学科落实核心素养培育、实现全人教育提供实践路径。

关键词：学科融合；乡土地理实践活动；红花油茶森林；科普活动；东莞市

中图分类号：G633.55       文献标识码：A       文章编号：1005-5207（2024）09-0060-06

一、问题的提出

党的二十大指出：科技是第一生产力、人才是第一资源、创新是第一动力［1］。如何打破学科界限，开辟融合教育新赛道，打造综合人才的实践能力与创新思维的发展新动能，成为当前的学校分科教育亟需面对的挑战。可以说，开展学科融合是学校教育助推国家创新高质量发展的宏观时代使命，地理学兼具自然与社会双重科学性质，是开展学科融合教育研究的稳健平台。《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“新课标”）强调，通过高中地理的学习，强化人地协调发展的观念，具备家国情怀与世界眼光，形成关注地方、国家和全球地理问题及可持续发展问题的意识［2］，在此学科理念的内在要求下，乡土地理实践活动成为多学科融合学习、落实地理核心素养的重要路径。

因此，如何在学科融合与乡土地理实践活动间构建起有效联结成为本文的核心研究问题，其中存在几处困局亟待突破：①如何摆脱以往各科知识简单叠加、机械罗列的困境，形成聚合知识的融合课程；②乡土地理资源作为活动要素，如何利用、编排、设计才能实现知识的深度学习、认知的高阶发展和思维的创新培养；③如何基于“立德树人”下的全面育人理念进行活动的开发与实践，促使学生通过“核心方法”的掌握来获得不同学科、领域或情境间的迁移能力。为此，本文尝试借助科普活动，探寻学科融合视域下的乡土地理实践活动设计，为实现地理学科品质教学、助力创新发展提供思想方法。

二、学科融合视域下的乡土地理实践活动设计逻辑

1.核心逻辑

当前，与学科融合相近的表述方式有许多，如“协同教学”“科际联系”“课程整合”“跨学科教学”“多学科交叉”等，我国自义务教育阶段起就要求开展跨学科主题学习活动，加强学科间相互关联，强调围绕真实情境，整合多学科知识、观念与思维方式［3］。但通过深入研究发现，诸多相关研究停留在拼凑学科知识的内容组织阶段上，缺乏有效的融合路径，难以达成全面发展的育人目标。高中学段也提出了以“跨学科研究”为主的“研究性学习”［4］，但新课标同样将其局限在地理实践活动模块。笔者在对学科融合的相关研究探本穷源后发现，学科融合着重“融合”，强调以某一核心目标为教学指向、某一大概念主题为逻辑主线、某一整合形式为活动形态以具体展开［5］，学科边界的模糊性、思维与能力的共生性、习得与迁移的互存性是学科融合课程的典型特征［6］。基于对问题的学习，笔者基于建构主义理论的引入（Engage）、探究（Explore）、解释（Explain）、迁移（Elaborate）和评价（Evaluate）5个具体过程的BSCS 5E探究式活动模式构建了一种多学科知识、多能力素养、多层级深入的活动实践框架。简言之，学科融合视域下的乡土地理实践活动核心逻辑是：学科融合为活动理念，乡土地理充当活动资源，5E模式提供活动实践框架。

此外，学科融合需要找寻一项在各学科基础上具有纲举目张能力的核心学科或教育要求，这一学科或要求需体现“融合”的边界模糊性，具备显著的教育“高位”内蕴或清晰的活动“整合”形态。而科普教育以综合知识传播、多元活动实践、真实问题解决等学科特性，成为以学科融合形式探索乡土地理实践活动设计研究的重要支撑，形成本研究的核心逻辑（图1）。

2.整体设计

在如何促成深度融合的问题上，笔者借鉴了典型的STEM融合课程的办法：在迁移阶段嵌入“问题提出、研究与想象、计划、创建、测试与改进、提出问题……”的工程设计环节［7］，让学生在学科边界模糊的活动中运用学科概念与跨学科概念创设某一工程、解决某一问题以实现知识的深度融合，促成高阶认知与创新思维等素养发展。

因此，在融合的统整思想指导下，立足于地理学科核心概念，基于学科的相关性与知识的共向性，以科普活动的形式、探究式实践的手段和工程设计的办法，形成学科融合视域下的开放式、整体性、综合性的活动整体设计（图2）。

三、学科融合视域下的乡土地理实践活动设计案例

当前，东莞站在“双万”城市的新起点上，深挖文化底蕴、活化乡土资源、提升科普能力、普及科学技术以反哺科技创新成为提升未来城市竞争力的关键。红花油茶森林公园具有全国现存面积最大、树龄最长的广宁红花油茶林（图3），具备得天独厚的科普教育资源，因此，依托红花油茶森林开发科普活动，是从学科融合视角激发东莞乡土地理资源活力的时代要求。笔者从红花油茶森林的科普资源分类中［8］，选择大气环境的“碳循环与碳减排”为概念主题，形成学科融合视域下的“碳循环与碳减排”科普活动案例。

1.确定科普活动目标导向

（1）活动目标设计

学科融合具有显著的“整合”“深化”与“迁移”特征，因此，学科融合视域下的“碳循环与碳减排”科普活动需要打破学科界限，通过真实的乡土情境，落实“乡土认知、主题引领、多维拓展、融合实践”的活动目标（图4）。

乡土认知指利用真实的乡土地理情境作为活动资源，学生能构建出区域的知识结构，进行区域的特征分析、差异对比与联系建立，谋求家国或全球的真实地理问题的解决或切实发展路径，培养“以自身学识助力家乡发展”的良好情怀和态度，体现“以课堂所得解答实际问题”的育人效能。

主题引领是指学生能依据某一统整性强、内蕴力大的概念主题，厘清活动逻辑，掌握科学概念，开展活动实践［9］。例如，“碳循环与碳减排”作为大概念主题，既向下囊括了碳源、碳汇、碳达峰、碳减排、碳中和等科学内容，也支撑起光合作用实验和碳汇模型构建等科普活动，学生通过这一主题能形成内在逻辑一致的知识体系（图5）。

多维拓展是指面向学科融合的实践活动，不能仅仅得出科学事实，还要帮助学生利用“脚手架”多维探索真实世界的问题，以推进认知进阶，促使其创新思维发生。例如，在“森林碳汇测量的模型构建”这一活动中，学生并未掌握计量森林碳汇的一般方法，但通过教师给出的各类测算模型的方法指引，能全方位思考其具体操作的可行性，多维度比较不同模型的优缺点，进而综合设计得出最优的工程模型。

融合实践是指“融合”理念要贯穿活动全程，在方法掌握上，学生能以“基础学科间—不同领域间—各项活动间—时空变化间”的贯通迁移方式实现“整体把握”；在能力发展上，学生能通过“知识习得—活动实践—社会应用”的三位一体流程指向“全面发展”。

（2）活动问题与概念指导

问题引导探究，概念支撑探索。框架问题是活动的“骨骼”，融合化的引导问题是活动的“脉络”，两者共同形成活动的整体形态；概念是活动活化的“血肉”，学生通过初步实践，利用学科概念认识更高层次的融合概念，并运用概念开展活动、创设工程。因此，本活动的问题设计与概念如下。

框架问题：森林生态系统在全球环境中的作用有哪些？

融合化引导问题：为最大程度减少因海平面上升而淹没的沿海低地国家的国土，应如何建设红花油茶森林公园？

维度1：初步实践，认识乡土。尝试构建工程模型：构建红花油茶森林公园的固碳模型；收集并分析数据：收集红花油茶森林的生物量和碳储量数据；给出基于证据的论证：解释红花油茶森林的生态成效；获取评价并交流信息：依据反馈，交流措施。

维度2：跨学科概念，赋能乡土。整体系统：对森林生态系统进行定义，明确其边界并建立清晰的工程模型；物质和能量的流动、循环和守恒：追踪森林中物质与能量的流入，认识森林系统要素的循环和守恒原理；稳定和变化：明白森林稳定的条件，理解森林某一部分的微小变化可能会导致另一部分的巨大变化。

维度3：学科核心概念，深入乡土。碳源、碳汇、碳减排、碳中和、碳排放、碳达峰、碳交易：地球上碳的变化过程都是地球系统能量和物质循环的结果。在人类的生产生活中，会通过汽车燃烧汽油、居民使用天然气等直接途径，以及生产电力、热力等间接过程排放出CO₂（二氧化碳），而由于大气的受热过程，CO₂对全球气温升高具有显著影响。研究发现，几乎每个国家经济的发展都与能源的消耗、碳排放量成正比关系，因此，某行业、地区或国家都需历经CO₂的年排放量达最高值—平台期—持续下降期这几个阶段。但森林可吸收并储存CO₂，降低其含量甚至于空气中将其清除，因此，企业、团体或个人可通过植树造林、节能减排等形式与自身产生的CO₂实现“收支相抵”，也可向国家购买碳排放的资格指标。

2.设计科普活动实践方式

学科融合下的科普活动需要逐层深入。5E探究式的活动实践框架在引入阶段抛出阶梯式问题激发学生兴趣；在探究阶段利用实验呈现基础概念和根本原理帮助学生掌握探究技巧；在解释阶段提供推进认知进阶的知识“阶”和方法“阶”，助力学生深刻理解学科知识，形成科学逻辑；在迁移阶段创设新情境，以工程设计的步骤挑战要求学生进行知识转化，做到学以致用。

引入——让学生小组讨论以下诊断性问题：①你是否知道树木也会生长和呼吸？树木的生长和呼吸需要什么？②人类的生产和生活活动会产生哪些气体，这些气体对地球有怎样的影响？③森林对减轻温室效应起什么作用，破坏森林会对地球产生什么影响？④为什么要研究森林生态系统？

探究——先验知识：学生之前就学习过全球气候变暖的相关知识，能理解森林的重要性。学生小组讨论森林生态系统与海水淹没沿海低地的主要联系，鼓励小组间进行辩论，并为自己的想法提供论据。让学生讨论植物光合作用与CO₂的关系，通过红花油茶树的光合作用实验（图6）认识森林的固碳能力。

解释——列出高阶思维问题，引导学生运用学科知识进行解释，并帮助学生深入论证其解释，且所有答案都应指向引导问题：①红花油茶树与大气成分之间的关系——生物与化学：呼吸作用、光合作用。②二氧化碳如何加剧沿海低地被海水淹没——地理与政治：大气受热过程、国家关系。③海平面高度变化与红花油茶森林的关系如何构建——地理与数学：森林碳汇测算。④应如何建设红花油茶森林公园——地理与语文：公园发展建议。

迁移——融合化的引导问题：为最大程度减少因海平面上升而淹没的沿海低地国家，应如何建设红花油茶森林公园？

2021年11月，在第26届联合国气候峰会上，太平洋岛国图瓦卢的外交部部长西蒙·科菲卷起裤腿站在没过膝盖的海水中发表讲话，向世界直观展示海平面上升给这个国家带来的沉痛灾难。随着全球气候变暖的加剧，沿岸低地国家面临着被淹没的厄运，无数百姓流离失所。作为地球公民中的一员，我们应如何建设红花油茶森林公园，为全球碳减排贡献力量？

【工程设计挑战环节】

步骤1：提问——提出科学问题并明确工程难题。

科学问题：森林生态系统进行碳积蓄的主要途径；工程目标：认识碳排放的影响，明确森林生态系统的重要意义；待解决难题：测算红花油茶森林的固碳能力，进而求得公园的建设方案；待设计项目：红花油茶森林的碳汇测算模型；项目限制条件：全球碳排放与海平面上升的关系难以直接测得，需教师给出相关材料。

步骤2：研究与设计——设计并实施探究。

学生尽可能多地提出可估算森林生态系统生产力和碳储量的方案，教师要为学生的各种方案提供“脚手架”指导。如森林碳汇测算模型的方法指导有：①样地清查法［10］。主要利用森林样地中的植被、土壤或枯落物等碳库的碳储量和碳通量，具体包括生物量法、蓄积量法和生物清单法，其优缺点比较如表1所示。②微气象学方法［10］。可直接测定CO₂通量的动态变化，在建立计量公式的基础上，计量结果更准确。包括涡旋相关法、涡度协方差法、弛豫涡旋积累法和箱式法，其优缺点比较如表2所示。