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[NSTA专栏]观看飞越火星视频探索地质过程

文_Thomas R. Tretter 翻译_熊 侃

2022-06/总第315期

阅读数7

我们的地球是一个复杂、动态、相互关联的系统。在中学阶段,我们要求学生深思熟虑,弄明白这些包罗万象的地球特征如何形成,更加直观地理解这些处于不断变化状态的特征(尽管有时比直接观察更慢)。虽然地球的所有系统是相互关联的,但将地质过程分为地表过程和地球内部过程两大类可能会有帮助。本文中的教学任务主要针对地表过程。

在“地球系统”(ESS2)这个学科核心概念的诸多关键基本概念中,学生掌握的核心概念之一便是“水在所有这些全球系统和地表过程中扮演关键角色”(Rivet,2017)。本文中一系列任务和课堂的形成性评价提供了一种方法,通过探索没有任何大量地表水的环境——火星,向学生强调水的重要性。


前期教学

接下来详细介绍的任务,安排在地质过程相对较早的学习单元,特别针对地球表面这一单元。开始观看飞越火星视频任务前,你可能需要一两天时间为学生建立一些共识。根据学生原有经验,对何为地表过程(某些改变地球表面的事物),以及这些过程的可观测证据可能呈现出的效果,建立广义认识可能会有帮助。这可以通过精心挑选世界各地景点的照片或视频实现,它们显示了由地质过程产生的容易辨认的地表特征。

要探究的现象包括峡谷、滑坡、沟壑(暴雨后形成的或大或小的冲沟),以及沉积的证据(可能包括沙丘、密西西比河长期沉积形成的路易斯安那三角洲,以及规模较小的沉积,如雨后被泥土或绿化覆盖物冲刷的低洼车道)。除了学习如何识别各种地表特征外,学生应该已经对风、水、冰川等运动能量(动能)有了一定的了解,这些通常已经在他们之前的一些科学学习单元中完成,因为能量是一个适用于全部科学课程的跨学科概念。想必学生到目前为止已经在科学课程中熟悉了能量,因此确定能量源和能量流是科学思考常见且重要的角度,而不应该是新的概念。学生至少对地质过程是可以改变地球表面的方式有了基本的认识,且初步了解了来自太阳的能量,以及流动的水和风的运动能量(或动能)是侵蚀的媒介物,他们就准备好开展观看飞越火星视频的任务了。与《新一代科学教育标准》(NGSS Lead States,2013)的基本原则相符,这项火星任务围绕理解自然现象(火星水手谷的可见特征)组织开展。除了地球科学的重点内容,学生还将参与实践,通过比较地球和火星上的风化和侵蚀,对其构建解释。


介绍火星水手谷之旅

学生将分3个部分参与这项任务(在学生任务表中标记为A、B、C,详见表1用于形成性评价目的的学生任务表,可在在线补充材料中获取空白表格)。A部分大约需要1节课50分钟的时间观看视频2次,并在第2次进行相关讨论。B部分大约占用1节50分钟的课时共同思考火星的能量来源,并完成前期作业(初步思考)和后续作业(学生独立思考地球环境下的能量来源)。C部分也需要大约1节50分钟的课时,假设你选择让学生在课堂上完成初稿,那么学生可选择在你的协助下,与同伴共同思考并获得反馈,最后就主要观点进行集体讨论,并布置家庭作业写出最终版本。

每个部分结束后的教学策略是对学生的学习进行形成性评估,在继续下一部分前,在需要时进行巩固和加强。这项任务的教学分布特点(超过3个教学日)为教师提供机会,利用同伴互动和教师引导的个性化教学模式支持学生学习。在任务的3个关键部分,教师如有机会解释或帮助学生,可以在需要的时候进行支持,这样学生就可以成功过渡到任务的下一部分。这是一个支架式教学序列组合,根据学生群体的需要允许差异化教学,同时确保:①教师获取有关学生认知或知识盲点的形成性信息,并利用这些数据指导教学;②在进入下一个环节之前,教师可以在教学过程中加强或确认学生对重要知识点的理解;③所有学生都将找到足够的支持完成一系列任务,取得一定程度的成功。


A部分:为地质过程收集证据

将要使用的解说视频大约时长4分钟,由美国宇航局喷气推进实验室于2007年制作,标题简称“水手谷”,可在YouTube视频网站上找到(详见网络资源)。告诉你的学生视频将不间断地播放,他们的任务是为他们在视频中看到或听到的地质过程创建1份证据列表。他们可以在表1学生任务表中的A部分,记录1~2个有关地质过程的术语(例如滑坡、沟壑或沉积)。有些学生可能认为“geo”是个前缀,是与“地球”有关的,想知道这样的词是否也适用于火星。通常,科学家使用术语“geology”(地质学)及其衍生词泛指与行星或卫星有关的研究,他们不会因为某个行星而改变这个术语。


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