2023年8月29日 每周二、四、五出版
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2023年第81期(总第3846期) 导报三版
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科学考察:打开学习之门
■本报记者 夏应霞
《教育导报》2023年第81期(总第3846期) 导报三版
2023年2月,习近平总书记指出:“要在教育‘双减’中做好科学教育加法,激发青少年好奇心、想象力、探求欲,培育具备科学家潜质、愿意献身科学研究事业的青少年群体。”5月,教育部等十八部门印发《关于加强新时代中小学科学教育工作的意见》要求,充分认识基础教育阶段加强科学教育的重大意义,探索科学教育的加法。

科学教育的加法,这道题如何做?需要更多的科学老师在教学实践中探寻答案。其中,带领孩子到大自然中去进行科学考察,在学科融合与空间延展中推进科学教育,在真实问题的解决中,在探究实践中,形成科学观念,发展科学思维能力,培养探究实践能力和正确的价值观和社会责任感……科学课程的开发和实践,任重而道远。

暑假刚刚开始,《沱江曲流现状及成因科学考察实践活动报告》已经放到了成都市华西小学副校长李文全的桌上,这篇有测量、分析、结论的5000多字的科考报告由汪青杨、余品妍、吴泽恩3名学生完成,李文全和他们的语文老师唐洁仅是指导者。

曲流又称河曲,指河道弯曲,形如蛇行的河段,多见于河流的中下游。当河床坡度减小以后,河流的下蚀作用减弱,而侧蚀作用明显,河流不断地侵蚀河岸、扩展河床,致使河道开始发生弯曲——这是书本上对于“曲流”的解释。而什么是“曲流”?如果不到实地观察,仅凭这段文字,很难让人有直观感知。

李文全是成都市武侯区科学教育名师工作室的领衔人,从事科学课的教学已经20余年。“我个人对曲流非常感兴趣。弯弯曲曲的河流中蕴含了丰富的科学和人文知识,综合性非常强。最为神奇的曲流几乎弯成一个圆,十分壮观。”他常常驱车四处观察成都平原蜿蜒曲折的河流,观察地貌,了解变化成因。在教学五年级上册“地球表面的变化”第六课《水的作用》一课后,李文全决定实地带领学生“了解河流对地形带来怎样改变”。

“纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。”在家长的支持下,李文全和唐洁2位教师带着3名孩子以及他们的家长组成一支10人科考队,在暑假前的一个周末,前往简阳新市镇猫猫寺电站,考察沱江第一曲流。

“水上走半天,地上一杆烟”的神奇地貌

6月24日,天气异常炎热,一行人在学校集合,前往简阳市荆州村(全程88公里)开始了科考之旅。孩子们兴致高昂,一到猫猫寺电站,立即投入到考察中。行前,他们准备了考察旗帜、无人机、皮尺、秒表、纸船和泡沫、采集河沙的大容量塑料口袋等科考用品。

孩子们首先进行曲流颈部的测量任务——借助手机 AR测量软件,以猫猫寺大桥桥头为测量起点,行走3分30秒到达电站,测量软件显示距离为450米,和地图比例尺计算出来的数据非常接近。测完曲颈距离,“科考队”计划测曲流环绕的距离,后因道路狭窄无法前行,只好放弃。孩子们根据地图比例尺测算,测得曲流环绕的距离是9400米,曲颈和曲肚比为4:19。“曲度达345度,就是俗话说‘水上走半天,地上一杆烟’的神奇地貌。”李文全说。

测量时,孩子们遇到了两位当地老人,老人说,猫猫寺水电站建成前是一座山,水电站于1963年动工修建,1966年竣工,是沱江水域最早建成的水电站,一直到今天还在为简阳提供电力补充。来过多次的李文全告诉孩子们,前些年,沱江曲流曾开发过一个旅游项目——戏水坝。河坝是一块漫水坝,水小时,成百上千的人在里面戏水纳凉,当地人戏称为“马尔代夫简阳分夫”。后因发生过溺水事件,景点就关闭了。

在地上,孩子们无法窥见曲流全貌。科考队长汪青杨拿出无人机,于曲流东面的一块玉米地自东向西拍摄了曲流全貌图。“假如有一天在河边一处高地或者附近的山上建造一座足够高的观景平台,游客们来到这里,登顶俯瞰曲流,那是相当壮观呀!”孩子们惊叹道。

河岸测速+沙盘实验

曲流的成因研究是此次科学考察的重点,根据资料研究,曲流是因为凹岸和凸岸流速不一致导致河床受河水侵蚀不同而形成的。那么,沱江曲流凹岸和凸岸流速到底是多少?在当地村民的指引下,孩子们来到一处开阔的河坝进行测试。

他们以漂浮的水生植物作为参照物,利用江边的小木船和皮尺、秒表等工具进行江水流速测量,先后测得凸岸平均流速5厘米/秒,凹岸平均流速为15厘米/秒。“我们得出结论:凹岸的平均流速比凸岸快得多。在测试中几乎是凸岸的3倍。凹岸的流速越快,侵蚀作用一定也越大。……从而猜想,凹岸水流速之快,必有强烈的横向冲击力,这会使凹岸越来越凹,而冲起来的泥沙又会被带到凸岸,这样凸岸变得越来越凸,从而就有了沱江的百转千回。”

现场流速的测试只是完成了成因研究的第一步,因为现场短时间无法看到河水对河床的侵蚀,在考察完前,孩子们拿出事先准备好的塑料口袋,采集了满满6袋河沙土准备回去做实验用。

在学校科学教室,孩子们和老师一起搭建了曲流沙盘模型:用木板制作长方形的模拟地貌,将沙土铺出一条弯曲的河道,在凸岸与凹岸标记5个不同点位放置标识物用于观察。用自来水管模拟入水口,经过若干放水测试,失败、修正、再失败、再修正、记录、再记录……孩子们得出了实验结论:“我们明显发现5处点位凹岸的河沙大量流向凸岸,而凹岸被水冲击得更加凹陷。这模拟了在现实中,凹岸被水的横向冲击力冲成悬空,其泥沙则被水带到凸岸,这样凹岸越来越凹,凸岸越来越凸,我们所考察的沱江便是如此。”

“看到实验,我才知道河流凹岸比凸岸危险。”语文老师唐洁觉得一扇新的学习大门在眼前打开,孩子们的科学思维和写作能力令她“刮目相看”“自愧不如”。

孩子们的收获更大:“考察活动中,老师与我们共同参与、共同讨论,成为我们的合作伙伴,引领我们走进自然、走进科学,激发了我们学习科学的兴趣,培养了探究能力。科学研究不仅是一种智慧的劳作,也是一种精神的探险。考察小组在当天户外35℃高温气候下坚持完成各项实践考察,大家更加理解了,科学不仅需要探索思考,更需要坚韧顽强、锲而不舍、不怕困难、敢于挑战的精神,也体会到探索、求真过程中带来的乐趣。”