高師自然地理課程中的科學(xué)思維及其培養(yǎng)

高師自然地理課程中的科學(xué)思維及其培養(yǎng)摘要：高師自然地理課程蘊(yùn)含豐富的科學(xué)思維內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力的重要載體。根據(jù)自然地理課程中科學(xué)思維素材的不同類型，除常規(guī)課堂教學(xué)外，還可以采取微課、在線課程、隱性課程、校外活動(dòng)等培養(yǎng)路徑，同時(shí)需要注意教學(xué)中的一些具體問(wèn)題。關(guān)鍵詞：自然地理；科學(xué)思維；教學(xué)；培養(yǎng)路徑科學(xué)家之所以能夠發(fā)現(xiàn)科學(xué)，原因在于他們身上具有獨(dú)特的科學(xué)思維品質(zhì)，通過(guò)學(xué)習(xí)科學(xué)思維、體會(huì)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程，可以讓學(xué)生感受科學(xué)知識(shí)與科學(xué)思維的獨(dú)特魅力。高師自然地理課程蘊(yùn)含有豐富的科學(xué)思維內(nèi)容，如何充分利用這些內(nèi)容，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)思維訓(xùn)練，提高科學(xué)思維能力，具有非常重要的意義和作用。《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2。2。年修訂）》（以下簡(jiǎn)稱“《標(biāo)準(zhǔn)》”）對(duì)科學(xué)思維及其能力培養(yǎng)提出了明確要求，《標(biāo)準(zhǔn)》針對(duì)綜合思維指出：綜合思維指人們運(yùn)用綜合的觀點(diǎn)認(rèn)識(shí)地理環(huán)境的思維方式和能力。綜合思維素養(yǎng)有助于人們從整體的角度，全面、系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)地分析和認(rèn)識(shí)地理環(huán)境，以及它與人類活動(dòng)的關(guān)系。高校自然地理課程雖然缺乏統(tǒng)一的教學(xué)大綱或課程標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)行的主要教材如《自然地理學(xué)》（伍光和等主編）、《自然地理學(xué)》（劉南威主編）、《自然地理學(xué)》（楊達(dá)源主編）等，其基本結(jié)構(gòu)與內(nèi)容大體一致，蘊(yùn)含有豐富的科學(xué)思維內(nèi)容，有助于學(xué)生科學(xué)思維能力的訓(xùn)練與培養(yǎng)。一、高師自然地理課程蘊(yùn)含的科學(xué)思維內(nèi)容辯證思維辯證思維指以變化發(fā)展的視角認(rèn)識(shí)事物的思維方式?？茖W(xué)認(rèn)識(shí)是不斷發(fā)展的，科學(xué)理論也是不斷完善的，應(yīng)該以辯證的觀點(diǎn)看待。例如，從地球中心說(shuō)到太陽(yáng)中心說(shuō)，到宇宙無(wú)限說(shuō)，再到大爆炸理論的宇宙有限說(shuō)等，均處于不斷的發(fā)展進(jìn)化之中。再如，人類對(duì)人地關(guān)系的認(rèn)識(shí)，從地理環(huán)境決定論，到可能論、適應(yīng)論、文化決定論、環(huán)境感知論，最后到人地協(xié)調(diào)論等，也是不斷發(fā)展和深化的過(guò)程。系統(tǒng)思維系統(tǒng)是由若干相互聯(lián)系、相互作用的要素構(gòu)成的具有特定功能和運(yùn)動(dòng)規(guī)律的整體。系統(tǒng)思維指把研究對(duì)象作為系統(tǒng)，從系統(tǒng)的整體與部分，系統(tǒng)與環(huán)境的相互聯(lián)系、相互作用中綜合考察研究對(duì)象的思維。事物是普遍聯(lián)系的，因此，自然地理各因子之間也是密切聯(lián)系的一個(gè)整體。自然地理課程蘊(yùn)含豐富的系統(tǒng)思維內(nèi)容。例如，俄國(guó)土壤學(xué)家道庫(kù)恰耶夫指出，土壤與巖石圈、大氣圈、水圈和生物圈處于經(jīng)常的相互作用之中，并認(rèn)為土壤是氣候、巖石、地形、生物和時(shí)間等成土因素的函數(shù)，在此基礎(chǔ)上提出了成土因素學(xué)說(shuō)。又如，植物生態(tài)學(xué)家坦斯利1935年提出生態(tài)系統(tǒng)的概念，并指出其中的生物成分與非生物成分通過(guò)物質(zhì)與能量流動(dòng)、信息傳遞等相互作用，形成控制系統(tǒng)與反饋系統(tǒng)。再如，索恰瓦明確提出了地理系統(tǒng)學(xué)說(shuō)，即各自然地理要素通過(guò)物質(zhì)流、能量流和信息流的作用等，結(jié)合而成具有一定結(jié)構(gòu)和功能的整體。111綜合思維人類生存的地理環(huán)境是一個(gè)綜合體，在不同時(shí)空組合條件下，地理要素相互作用，綜合決定著地理環(huán)境的形成和發(fā)展。自然地理學(xué)是一門綜合性學(xué)科，蘊(yùn)含有大量綜合思維的內(nèi)容，有利于培養(yǎng)學(xué)生的綜合性思維能力、樹立地理環(huán)境整體性觀念。例如，19世紀(jì)近代地理學(xué)開山大師洪堡明確將“認(rèn)識(shí)多種多樣的統(tǒng)一”、研究地球表面“各種現(xiàn)象的一般規(guī)律和內(nèi)部聯(lián)系”作為自然地理學(xué)的重要任務(wù)。創(chuàng)造思維創(chuàng)造思維具有非邏輯性，需要突破思維定勢(shì)，需要高度的想象力，而且需要具有創(chuàng)新性人格。［2］學(xué)習(xí)科學(xué)家創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)的事例，可以培養(yǎng)和激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維。例如，羅斯貝在推導(dǎo)大氣長(zhǎng)波頻散關(guān)系時(shí)，作出了著名的（B平面近似假設(shè)，使得對(duì)物理問(wèn)題的解釋大大簡(jiǎn)化，其長(zhǎng)波波動(dòng)理論已廣泛運(yùn)用于行星和太陽(yáng)大氣、磁流體等研究中。又如，皮葉克尼斯敏銳而創(chuàng)新性地將氣象學(xué)上的南方濤動(dòng)與海洋學(xué)上的厄爾尼諾聯(lián)系起來(lái)，認(rèn)為二者是同一個(gè)物理現(xiàn)象在大氣和海洋上的不同表現(xiàn)，開創(chuàng)了海氣相互作用研究領(lǐng)域，因此誕生出一個(gè)新的術(shù)語(yǔ) ENSO。審美思維審美思維是科學(xué)思維的一個(gè)重要部分?？茖W(xué)美在科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程中具有巨大的功能，通過(guò)體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)中的科學(xué)美，有助于培養(yǎng)學(xué)生的審美思維，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造思維。一方面，科學(xué)美是激勵(lì)科學(xué)家進(jìn)行科學(xué)探索的強(qiáng)大動(dòng)力；另一方面，科學(xué)美是幫助科學(xué)家做出科學(xué)發(fā)現(xiàn)的奇妙工具。［3］公元前六世紀(jì)，畢達(dá)哥拉斯從球是最完善的幾何體出發(fā)，提出地球是球形的猜測(cè)。亞里士多德繼承上述觀點(diǎn)，進(jìn)而在觀察日月食等大量自然現(xiàn)象的基礎(chǔ)上，發(fā)表了“大地是球形”的觀點(diǎn)?？茖W(xué)美還是評(píng)價(jià)科學(xué)理論的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。哥白尼的日心說(shuō)之所以能夠戰(zhàn)勝托勒密的地心說(shuō)的一個(gè)重要原因就是日心說(shuō)體系有著內(nèi)在的和諧美與簡(jiǎn)潔美。二、高師自然地理課程科學(xué)思維培養(yǎng)的主要路徑微課微課，是以微視頻為主要載體，記錄教師圍繞某個(gè)知識(shí)點(diǎn)或教學(xué)環(huán)節(jié)開展的簡(jiǎn)短、完整的教學(xué)活動(dòng)。［4］自然地理教學(xué)中，可以借助微課進(jìn)行相關(guān)科學(xué)史的介紹，展示科學(xué)家的個(gè)人生活、學(xué)習(xí)和成長(zhǎng)背景、科學(xué)成就等，在此基礎(chǔ)上啟發(fā)引導(dǎo)，讓學(xué)生感受科學(xué)家創(chuàng)新的勇氣和人格魅力，領(lǐng)會(huì)科學(xué)思維的過(guò)程。微視頻長(zhǎng)度一般以15分鐘左右為宜。以魏格納提出大陸漂移說(shuō)為例，首先展示世界地圖，觀看南美洲東海岸和非洲西海岸的輪廓，以及一些動(dòng)物種屬、古生物化石、地層等的分布，讓學(xué)生尋找其中的特點(diǎn)。最后得出相關(guān)啟示：大陸漂移說(shuō)的提出，體現(xiàn)了科學(xué)家大膽猜想、細(xì)心求證的科學(xué)思維特點(diǎn)和不畏艱辛、敢于質(zhì)疑的科學(xué)精神。微課的制作也可以采取師生共建的形式，教師布置任務(wù)，由學(xué)生收集科學(xué)家的影像資料和具體事跡，最后讓學(xué)生以“微課”的形式做講解，既可以反饋學(xué)生學(xué)習(xí)成效，也可以使學(xué)生在“做中學(xué)”中提高學(xué)習(xí)效果。在線課程當(dāng)前，在線教育成為一種新興的教育模式，其優(yōu)點(diǎn)是不受時(shí)空限制、交流快速便捷?？茖W(xué)思維內(nèi)容比較容易激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也比較適合采用線下線上混合式教學(xué)方式（即020課程），充分發(fā)揮新教學(xué)模式的功能。針對(duì)高校專業(yè)課教學(xué)課時(shí)有限的現(xiàn)狀，在線教學(xué)可以更多地介紹科學(xué)思維背景材料。一方面，教師可以將科學(xué)思維內(nèi)容開發(fā)成在線教育資源，讓學(xué)生觀看線上視頻完成學(xué)習(xí)，再與教師交流討論；另一方面，為提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，可以讓學(xué)生以互聯(lián)網(wǎng)為平臺(tái)，在教師協(xié)助下利用線上各種資源和工具，自行搜集資源，完成各項(xiàng)學(xué)習(xí)，之后再對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)思維方面的引導(dǎo)。隱性課程隱性課程，也稱潛在課程，指學(xué)生在學(xué)校情景中無(wú)意識(shí)地受到經(jīng)驗(yàn)、價(jià)值觀、理想等意識(shí)形態(tài)內(nèi)容和文化的影響。［5］“隱性”意味著教育主體的無(wú)意識(shí)地教和學(xué)習(xí)主體的無(wú)意識(shí)地學(xué)，其內(nèi)容一般以文化素質(zhì)類及講座報(bào)告類為主，可以講述重大的地理科學(xué)事件、地理科學(xué)理論與思想的發(fā)展史、著名地理學(xué)家的生平等；也可以采用其他形式，如教學(xué)畫廊、板報(bào)、圖片展等；還可以結(jié)合國(guó)際減災(zāi)日、世界地球日、世界環(huán)境日、世界氣象日等進(jìn)行相關(guān)主題活動(dòng)。在作業(yè)和考試中，可以采用閱讀材料的形式進(jìn)行科學(xué)思維和科學(xué)方法的滲透。例如，閱讀科學(xué)家故事、科學(xué)發(fā)現(xiàn)歷程的材料，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)問(wèn)題的思考和回答，讓學(xué)生在考試中適當(dāng)放松，有助于提高學(xué)生的興趣，加深學(xué)生的理解。校外活動(dòng)科學(xué)思維的培養(yǎng)，不應(yīng)局限于課內(nèi)校內(nèi)，還可依托豐富多樣的課外校外活動(dòng)。例如，組織學(xué)生參觀各類科普?qǐng)鲳^，以生動(dòng)活潑的形式，通過(guò)展板、圖件、影像、模型、標(biāo)本等，展示科學(xué)發(fā)現(xiàn)的背景和科學(xué)思維的過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力。再如，帶領(lǐng)學(xué)生走進(jìn)大自然，開展野外實(shí)習(xí)實(shí)踐，可以一邊欣賞地理事物，體驗(yàn)地理景觀之美；一邊進(jìn)行思維訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維能力。在“巖石類型的識(shí)別”野外實(shí)習(xí)中，一邊觀察沉積巖和巖漿巖標(biāo)本，一邊介紹地質(zhì)史上的水成說(shuō)和火成說(shuō)之爭(zhēng)，讓學(xué)生分別列舉水成說(shuō)和火成說(shuō)的證據(jù)，使其明白科學(xué)爭(zhēng)論中各種觀點(diǎn)的沖突、碰撞、交鋒，有助于培養(yǎng)學(xué)生的辯證思維和綜合思維。三、高師自然地理課程科學(xué)思維培養(yǎng)的教學(xué)建議運(yùn)用現(xiàn)代說(shuō)服理論，突出啟發(fā)誘導(dǎo)作用根據(jù)現(xiàn)代說(shuō)服理論，說(shuō)服素材的說(shuō)服力從大到小排序?yàn)椋含F(xiàn)場(chǎng)、錄像、錄音、文字等。［6］在自然地理教學(xué)活動(dòng)中，結(jié)合實(shí)例培養(yǎng)和提高學(xué)生的科學(xué)思維，需要考慮不同教學(xué)媒體的特征和適用范圍，以給學(xué)生留下深刻印象，促進(jìn)學(xué)生對(duì)科學(xué)知識(shí)與思維的領(lǐng)悟和掌握程度，避免過(guò)多使用傳統(tǒng)媒體，盡量使用針對(duì)性強(qiáng)、效果明顯的現(xiàn)代媒體。［7］現(xiàn)有自然地理學(xué)教材中，科學(xué)思維內(nèi)容的呈現(xiàn)方式主要是文字、表格或圖片等靜態(tài)形式，結(jié)合當(dāng)前教育信息技術(shù)的使用，教師可以將相關(guān)內(nèi)容與信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，梳理與整合自然地理課程中富有啟發(fā)、教育意義的科學(xué)思維內(nèi)容，制作成動(dòng)畫、音頻、視頻等課程資料，便于在教學(xué)中對(duì)學(xué)生進(jìn)行啟發(fā)誘導(dǎo)。創(chuàng)設(shè)真實(shí)體驗(yàn)情境，感悟科學(xué)發(fā)現(xiàn)過(guò)程教師在教學(xué)中應(yīng)高度重視“授之以漁”，而不是“授之以魚”。不是將科學(xué)知識(shí)、理論、假說(shuō)等直接灌輸給學(xué)生，而是創(chuàng)設(shè)真實(shí)體驗(yàn)情境，讓學(xué)生自身經(jīng)歷和感悟科學(xué)發(fā)現(xiàn)的實(shí)踐過(guò)程。在體驗(yàn)科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過(guò)程中，學(xué)生很自然地會(huì)運(yùn)用科學(xué)思維的方法，學(xué)會(huì)像地理學(xué)家一樣思考。具體教學(xué)過(guò)程中，角色扮演和歷史穿越對(duì)話的方式也是較好進(jìn)行科學(xué)思維教育的形式。［8］例如，針對(duì)水成說(shuō)和火成說(shuō)的爭(zhēng)論，可以讓學(xué)生分別扮演代表人魏爾納和霍頓，通過(guò)講述他們的人生經(jīng)歷、觀點(diǎn)、證據(jù)、研究方法等，展現(xiàn)兩大學(xué)說(shuō)的特點(diǎn)，進(jìn)一步體驗(yàn)其中的得失成敗和科學(xué)思維。［9］利用科學(xué)熱點(diǎn)事件，發(fā)揮學(xué)科教育功能自然地理是一門與人類生產(chǎn)生活關(guān)聯(lián)密切的學(xué)科，涉及環(huán)境污染、生態(tài)破壞、氣候變化、可持續(xù)發(fā)展等科學(xué)熱點(diǎn)問(wèn)題。培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維，教師可以利用重要的地理科學(xué)事件、地理科學(xué)熱點(diǎn)話題等，進(jìn)行開放式教學(xué)。例如，大氣污染問(wèn)題常弓I起國(guó)際爭(zhēng)議，曾經(jīng)有國(guó)外論文指出，中國(guó)的大氣污染可以跨越太平洋而影響到美國(guó)，針對(duì)這一問(wèn)題，可以組織學(xué)生進(jìn)行小組討論。再如，針對(duì)碳排放的國(guó)際談判，存在發(fā)達(dá)國(guó)家和發(fā)展中國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展與碳排放限制之間的矛盾，可以組織學(xué)生分組進(jìn)行辯論。又如，美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栐?jīng)發(fā)表過(guò)關(guān)于全球氣候變暖的演講，引發(fā)很大爭(zhēng)議，也可組織學(xué)生就此開展討論。此外，還可以利用著名科學(xué)家誕辰、獲獎(jiǎng)紀(jì)念日等開展活動(dòng)。例如，荷蘭氣象學(xué)者克魯岑因?yàn)閷?duì)臭氧形成和分解方面的杰出成就獲得諾貝爾獎(jiǎng)，在其獲獎(jiǎng)紀(jì)念日，可以組織學(xué)生討論人類活動(dòng)對(duì)全球變化的影響等問(wèn)題。突出地理科技成就，培養(yǎng)愛(ài)國(guó)主義情操自然地理課程具有豐富的地理科技成就內(nèi)容，教學(xué)實(shí)踐中借助典型的地理科技成就，可以有效培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)意識(shí)和愛(ài)國(guó)主義情操。例如，我國(guó)著名天文學(xué)家戴文賽綜合國(guó)外四十多種學(xué)說(shuō)，提出獨(dú)創(chuàng)的現(xiàn)代星云說(shuō)；著名地質(zhì)學(xué)家李四光創(chuàng)造性地將力學(xué)原理運(yùn)用于地質(zhì)構(gòu)造理論，創(chuàng)立地質(zhì)力學(xué)學(xué)說(shuō)；大地構(gòu)造學(xué)家陳國(guó)達(dá)針對(duì)