基于“5E”教学模式“地震灾害与安全”研学旅行课程设计——龙门山国家地质公园彭州园区为例.pdf

2023年8 月第43卷增刊第1期四川地质学报Vol.43 Suppl.No.1Aug.,2023基于“5E”教学模式“地震灾害与安全”研学旅行课程设计一龙门山国家地质公园彭州园区为例胡誉腾，牛玉珍，唐国品，温付豪，韩洋，黄懿（四川水利职业技术学院，四川崇州6 112 31）摘要：基于吸引、探究、解释、迁移和评价的“5E”教学模式，依托龙门山国家地质公园的地质、地震遗迹资源，设计“地震灾害与安全”研学课程。研学课程包括白鹿地震遗址公园、塘坝子飞来峰景区、小鱼洞大桥遗址和谢家店子滑坡遗址四个研学点，每个研学点的活动和内容都有详细的规划，研学后对学习成果总结形成报告，并对研学全过程做出综合评价，课程设计后提出下一步的改进方案。关键词：5E教学模式；地震灾害；安全；课程设计中图分类号：1P621+.5DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.S1.0332013年国民旅游休闲纲要（2 0 13一2 0 2 0 年）初次提出“逐步推行中小学生研学旅行”的设想至今，已从政策性导向发展为研学营地建设和课程标准、研学合同、质量评价等可实施的具体指导，例如2021年教育部等部门发布义务教育质量评价指南，制订中小学生研学旅行服务合同（示范文本）以规范研学服务。2 0 2 2 年习近平提出“科技创新、科学普及是实现创新发展的两翼”。教育部办公厅关于2 0 2 2-2 0 2 5学年面向中小学生的全国性竞赛活动名单的公示自然科学素养类中有两项与地学有关。四川地处青藏高原和华南地区交汇的地带，是我国地震活动最为频繁的区域之一，频繁地震给四川带来重大生命财产损失。2 0 0 9年起，5月12 日定为“全国防灾减灾日”，以提高全民防灾减灾意识、防灾减灾救灾工作水平以及应急指挥和救援能力。开展“地震灾害与安全”主题的研学，旨在提高防灾、避灾的意识和技能。通过完成研学中的实践任务，提高地理核心素养，培养学生正确的灾害观、生态观和可持续发展观念。认识到自然灾害不可避免，人类对于地质灾害，特别是地震的预测精度还远未达期望的高度，从而增强学习探究地学知识的使命感和责任感（杨苑，2 0 19；曹邱，2 0 0 8）。1“5E”教学模式在研学课程中应用的合理性和必要性“5E教学模式”，是上世纪90 年代，美国生物学课程研究开发出的用于生物学科教学的建构主义教学模式，多年持续发展模式达以完善，也被教育界其它学科广泛关注（刘亚莉等，2 0 2 2）。“5E教学模式”共五个环节：吸引探究解释迁移评价。学习过程是建立在理解的基础上，学生开展批判性学习，将新的知识自然地融人到已有的知识架构中，建立新的联系，并能够将新知识活学活用，知识迁移到生活中，解决实际问题（潘小惠，2 0 2 2）。“地震灾害与安全”研学课程，引导学生在研学中主动探究学习灾害原因、防灾减灾新知与实践能力，融入到研学前储备的地理知识架构中，能够在各种灾害发生时候活学活用，迁移到生活中，保护生命安全。并能够将知识运用到防灾减灾中，面对不同灾害能够选择适合手段预防、或对已经发生灾害能高效抗灾和救灾。研学旅行前、旅行中、旅行后的各阶段的性质不同，因而“5E”教学模式运用在三个不同的阶段也有所区别侧重。“地震灾害与安全”研学，在吸引环节重在激发研学的兴趣，能自觉发现问题，达到学习“自主性”的目的；探究环节是最重要的核心环节，学生围绕发现的问题和教师提出的问题展开探究和实践，达到研学“探究性”和“实践性”的目的。解释环节是将在探究环节中所获得的结果进行讨论总结，并进行小组汇报，深化合作交流，实现学习“合作性”；评价环节即教师对学生的学习全过程和学习收稿日期：2 0 2 3-0 5-2 9基金项目：2 0 2 3年四川水利职业技术学院大学生创新创业训练计划项目作者简介：胡誉腾（2 0 0 4一），男，四川资阳人，研究方向：城市地质勘察文献标识码：A文章编号：10 0 6-0 9 9 5（2 0 2 3）S1-0171-06171基于“5E”教学模式“地震灾害与安全”研学旅行课程设计效果做综合的评价。2研学目标“地震灾害与安全”研学课程的研学对象为初中高年级和高中低年级的学生，参照地理课标实现以下目标：树立自然灾害和安全意识，提高尊重自然、敬畏自然的思想认识，学会在自然灾害逃生技能；从区域位置、自然地理特征、自然灾害等角度对龙门山进行区域认知；培养学生运用地图、搜集地理、地震地质灾害等信息的能力；掌握简单的社会调查方法，例如访问当地村民；熟练使用地质罗盘、卷尺、气压高程计等地理工具，提升学生地理实践力；结合龙门山的地质、水文和气候，深人学习地震和自然灾害频发的原因，综合分析防灾减灾和灾后重建可采取的措施。3研学目的地介绍“地震灾害与安全”研学旅行的目的地是龙门山国家地质公园彭州园区，彭州园区位于北纬310 949312 1 0 0，东经10 351 48 10 357 48 之间，面积45.0 4km。包括塘坝子-葛仙山景区、三河店景区和若干外围地质遗迹保护点。公园的飞来峰多集中于该园区，包括塘坝子-葛仙山飞来峰、尖峰顶飞来峰等。飞来峰群上发育有丰富的岩溶地貌，有岩溶峰丛、溶蚀洼地、溶洞等岩溶地貌遗迹。在2 0 0 8 年512汶川特大地震中原有资源受损严重，函待恢复，但也形成了价值很高的地震遗址，如小鱼洞大桥遗址、白鹿中学遗址、中法桥遗址、领报修院遗址、谢家店子高速远程滑坡碎屑流遗址等。另外该园区还有早期道教发源地和传播地一一葛仙观等人文景观资源，是集地质科研、地学科普和道教文化观光于一体的旅游目的地。4研学路线本课程的研学对象在体力和知识储备上可以支持较密集的研学旅行学习。因此，紧紧围绕“地震灾害与安全”的主题，重点考虑研学地点的研学价值和交通通达度，选择小鱼洞大桥、白鹿地震遗址公园、谢家店子和飞来峰景区四个研学点如图1，四研学点在一条交通线路上，全程2 0 余km。路途适中，能保证有充分的时间在各研学点深度学习、实践、思考和总结。5“5E”教学模式在“地震灾害与安全”研学课程中的实施5.1研学前基于“5E”教学模式的课程实施“地震灾害与安全”研学课程开展前，应侧重“5E”教学中“吸引”环节，通过视频了解地震发生时候的情景，地震及次生灾害造成生命财产的损失，进行研学动员，激发学习灾害和安全知识的使命感。向学生展示研学的过程和研学点概况，讲述最牛教学楼、最牛校长、谢家店子18 户人家、抗灾救援成功的故事，启示学生灾害虽无法避免，但可采用科学合理的抗灾、救灾措施，减少生命财产的损失，学习地震灾害和安全知识意义重大。下载谷歌地球，携带纸质地图；准备野外实习工具：地质罗盘仪、手持式GPS导航仪、地质锤等地质研学工具，172白鹿地震遗址公园白鹿地震遗址公园的遗迹；最牛地震教学楼“牛 的原因；?建筑内部安全与逃生。图1“地震灾害与安全”研学路线图塘坝子飞来峰景区推覆构造的特征与成因；推覆构造与地震；?国内外典型推覆构造。小鱼洞大桥遗址断裂、断层的概念、与地震的关系；四川地震多发原因；?桥梁位置安全与逃生。谢家店子滑坡遗址泥石流、滑坡、崩塌概念及产生条件；?地震的次生灾害的关系；?如何逃生。表1白鹿地震遗址公园研学实施过程自贡世界地质公园地质遗迹资源类型及评价从思想认识到物质条件研学做充分的准备。5.2研学中基于“5E”教学模式的课程实施研学中，每个研学点预留至少1.5小时，依据预先设定好的研学路线实施研学，每个点开展吸引、探究和解释三个环节的教学，采用小组观察法、头脑风暴、小组讨论、动手实践、调查访问等方法组织教学。在研学过程中了解每个研学点的受灾情况、探讨和总结破坏原因、影响破坏程度的因素、防灾减灾措施以及进行逃生演习。5.2.1白鹿地震遗址公园研学实施白鹿地震遗址公园包括中法桥，领报修院，白鹿中学等遗址点，课程设白鹿中学为遗址重要研学点，其他遗址点以参观为主。白鹿地震遗址公园作为研学第一站的原因有：此遗址点是龙门山地震公园联系外界交通最便捷的地方。此遗址点内多为地震中受损的建筑物，是生活、工作和学习最多的场所。教学楼有复制了地震逃生的天心群雕，作为研学第一站，让学生身临其境，激发共鸣，调动学习主动性。白鹿地震遗址公园的研学课程内容安排如表1。教学过程白鹿地震遗址公园师生活动学生参观各遗址点并拍照，教师展示震前教师展示教学楼内部照片，并介绍建筑历吸引史文化和震前的建筑参观中法桥和领报修院，展示震前照片给学生，形成巨大反差。观看天心群雕，感受逃生的紧张气氛，功能。进入科普馆了解基本情况和地震基础知识。吸引学生想进一步深入探究地震中不同建筑物的破坏表现不同的原因，以及地震对建筑物破坏的影响因素。将最牛教学楼设为重要研学场所。观察最牛教学楼与相邻教学楼之间破坏程度和破坏特征的不同；最牛教学楼轻微损害的原因；观察两栋教学楼之间异常的地面，思考地面为什么发生错动，测量错动的高度探究和建筑物裂缝。借助模型试验，观察是否楼层越高在地震中越容易遭受破坏？建筑破坏程度与那些因素有关。地震发生时，建筑物内如果避险和逃生？学生汇报成果，教师和学生、学生和学生交流，教师总结：白鹿中学两栋位于汉旺-白鹿断裂的两侧，断层上盘的勤学楼（最牛教学楼）随上盘的逆冲整体上移而相对位置抬高，房屋框架完好，墙面有剥落的痕迹，整体无明显破损；位于下盘的求知楼在上盘的挤压下，墙体遭受剪切破坏，并沿部件连接薄弱部位解释（墙转角处）、因洞口而导致应力集中的地方(窗台下方)裂开，普遍出现“X”形剪切裂缝、构造柱断裂及露筋等现象（陈浩和李勇，2 0 14）。建筑物在地震中的破坏程度与结构型式、材料强度、自振周期等有关5.2.2飞来峰景区研学点研学实施飞来峰构造，是老岩石压在新岩石的上边，如同从远处飞来的一样。通过研究龙门山飞来峰的形成时间和形成原因，可更确切地认识青藏高原东缘龙门山断裂带构造的演化史、隆升过程以及不同区域的异同，从而为青藏高原形成的动力学机制提供新的认识，为龙门山断裂带地震活动性研究提供合理的依据（李平，2 0 2 1）。研究地震的发生的机制，是做好防灾减灾最根本的途径。飞来峰景区研学实施如表2。5.2.3小鱼洞大桥遗址研学实施小鱼洞大桥始于1999年建成，512地震前是连接小鱼洞镇和龙门山镇的唯一通道，也是彭州市国家级风景区银厂沟风景区与外界联系的唯一通道，地震来袭时，桥面垮塌形成一个“W”形，长约百米，阻碍数十万人撤离，鉴于这段历史，成为了彭州市三大地震遗址之一，具有不凡的意义。小鱼洞大桥遗址的研学实施过程如下表3。173破坏照片，组织同学展开头脑风暴，学生分组总结每个问题的解答。各小组汇报探究结果，教师进行完善和归纳。逃生演习，各组分在假设的不同建筑部位，教师发出警报，学生模拟逃生，教师作评价纠正。基于“5E”教学模式“地震灾害与安全”研学旅行课程设计表2 塘坝子飞来峰景区研学实施过程教学塘坝子飞来峰景区过程塘坝吸引工导人：介绍飞来峰是地质奇观，是东方的阿尔卑斯，引起学生的好奇心及求知欲望。依据教师提供的素材总结飞来峰成因目前存在争议，理解两种主要观点的内容；观察上三叠统须家河组砂页岩，描述其岩性；使用罗盘测量岩层的产状，必要时教师为学生进行示范；探究汶川地震时，断层做何运动，目前争议的观点有哪些？发生强震的原因是什么？借助汶川MS8.0级强震模型，推测汶川地震孕育的动力机制；成都主城区在512地震中受损很小的原因。学生分组汇报成果，教师和学生、学生和学生交流，教师总结。飞来峰成因两种争议观点：推覆构造或冰川漂砾（李平，2 0 2 1；周自隆，2 0 0 6）。解释512地震的动力机制：四川盆地软流圈周期性的固体潮对龙门山岩石圈的冲击力，可能就是孕育突发的汶川大地震的直接动力。地震瞬间，龙门山中央断裂带上盘弹起向上逆冲，下盘原来承受的压力骤降，进而弹起逆冲，产生都江堰地震断裂带（周敬斌，2 0 14）。师生活动教师引导学生观看飞TTJ来峰、飞来峰的剖面图片和飞来峰模型。学生认真观察，掌握飞来峰的主要特征。教师为学生提供素材，学生依据学教师学习并总结。教师用模型模拟汶川地震断层运动过程。学生思考和总结。教师抽提每个学生的对地震成因的理解。学生回答问题，也可帮同学补充回答。表3小鱼洞大桥遗址研学实施过程教学过程小鱼洞大桥遗址师生活动教师引导学生全面且有重点地观察小鱼洞大桥。学生吸引在教师引导下仔细观察并导入：由远及近观察小鱼洞大桥破坏现象。向学生介绍512地震灾区受损桥梁6 410 座，公路受损拍照。里程近2.8 10*km，直接经济损失58 0 亿元。教师教学生使用用测量工地震对小鱼洞大桥造成了哪些破坏？桥面裂缝的方向（用地质罗盘测量）是什么？裂缝的尺寸（卷尺具，学生测裂缝；教师就需探究测量）是多少？影响桥梁破坏的因素有哪些？有哪些措施可减少桥梁的震害？地震时在桥梁附近，逃生应注意什么？学生分组汇报成果，教师和学生、学生和学生交流，教师总结。桥梁被破坏的原因：桥址区位于龙门山中央断裂和龙门山前山断裂之间，断层在地震作用下，上下盘解释的相对运动而导致（杨金山等，2 0 2 1）。减少桥梁震害的措施：做好桥址选择和调查工作，避开不良地质地段。选择合理的结构型式。在桥梁建筑或地基中适当位置布置减隔震装置。5.2.4银厂沟谢家店子滑坡遗址研学实施谢家店子是彭州市区进入银厂沟风景区的必经之地。震前地势平坦，村里18 户人家经营农家乐，安居乐业。“512”地震中，泥石流引发的山体滑坡使巨石滚下，谢家店18 户农户整体被掩埋，变成了高高耸立的巨石堆。地震次生灾害造成的破坏程度往往远大于地震本身。因此学习次生灾害相关知识，树立工程安全意识，做好选址、设计和预防措施，对于防灾减灾异常重要。谢家店子滑坡遗址研学实施过程如下表4。174要探索的问题发起头脑风暴，学生回答。教师用桥梁区地质图向学生展示并说明桥梁破坏原因。小组汇报其他问题的答案总结。自贡世界地质公园地质遗迹资源类型及评价表4银厂沟谢家店滑坡遗址研学实施过程教学银厂沟谢家店滑坡遗址过程师生活动教师引导学生观察周边地形以及周边被掩吸引导人：讲述银厂沟谢家店村在512地震前18 家农户安居乐业，512地震间被滑坡瞬间淹埋的灾难。2 0 2 2年8 月附近龙漕沟突发山洪，致7 人死亡，均为外地游客，山洪前有预警，但因对当地气候条件不熟悉而轻视。调查访问当地居民震灾细节和震后重建故事，展示原来风景如画、不复存在的银厂沟风景照片给学生看，激发学生学习动力。滑坡、泥石流、山洪发生地的地形地貌有什么特点？地震会引起哪些次生灾害？地震后银厂沟水景消失的探究原因是什么？这些自然灾害形成的条件是什么？减少滑坡、泥石流、山洪自然灾害发生，可采取哪些措施？这些灾害发生前后应该如何逃生？与当地村民交流，了解谢家店子震前震后的故事。学生汇报成果，教师和学生、学生和学生交流，教师总结：产生滑坡的条件：地形地貌和地质条件；内外营力(动力)和人为作用的影响（卢世英等，2 0 14）。解释泥石流形成的基本条件：地形、物源和水源条件。地震引起的次生灾害有：滑坡、泥石流、水灾、海啸、火灾等5.3研学后基于“5E”教学模式的课程实施5.3.1 迁移环节学生撰写研究性学习报告，回顾研学过程，迁移知识，锻炼思维能力，培养创新意识，达到防灾减灾和安全教育的目的。学习报告包括如下内容：成员与分工；每个研学点研学的目的与意义；研究过程；研究成果；汶川地震后我国在防灾减灾方面的科技进步。另外，研究性学习报告附按研学点分类整理的照片，为课堂教学及日后研学活动积累素材，实现课堂与研学互促，研学持续提升发展的目的。5.3.2评价环节评价贯穿于研学全过程，研学后的评价结合研学过程中的评价，从知识性、能力性和价值观三个维度对每个学生做出综合全面的评价。知识性评价的内容包括：每个研学点的灾害特征及原因分析；研学工具的熟练运用；针对不同建筑物、构筑物和地震次生灾害可采取的防灾减灾措施；地震发生时候，不同地点的逃生技巧；龙门山活动断裂带形成的原因和过程，断裂带活动与汶川“512”地震的关系。能力性评价内容包括：发现和提出问题的能力；探究过程参与度，搜集运用资料解决问题的能力；参与团队协作的程度，与组员相处的融洽程度；口头表达能力；逻辑思维清晰度以及理解能力。价值观要素：防灾减灾和安全意识、社会责任和使命感。评价策略采用自我评价、小组互评与教师评价的综合评价；其中教师评价占6 0%，自我评价、小组互评各占2 0%。学生依据评价进行自我反思，教师最后做出总评。6结论埋一部分的房舍。学生在教师的引导下认真观察并拍照。教师引导学生头脑风暴，学生分组总结问题答案。教师带领学生进行滑坡、泥石流、山洪等自然灾害逃生习。学生总结汇报，教师在每组随机抽人提问，检验团队中的每个人的成长。“地震灾害与安全”研学旅行课程采用“5E”教学模式，以学生为中心，教师做启示和适当示范，充分调动学生的积极性。课程内容与要求与地理课标相比有所拔高，研学目标参照地理课标的培养目标，研学过程实施仅仅围绕目标展开。此研学课程，需要有足够的地震和地质构造的基础知识储备，研学中探究问题多，研学后总结报告难度较高，应该进一步开发相配套的研学教材。建立详细的、系统的评价体系，增加学生对研学活动的评价部分，以不断改进课程设计，还应对不同兴趣程度和基础知识储备程175基于“5E”教学模式“地震灾害与安全”研学旅行课程设计度的学生进行因材施教，实现分层次的个性化研学。参考文献：杨苑：2 0 19.“5E”教学模式在高中地理主题研学旅行中的应用研究D福建：福建师范大学.曹邱.2 0 0 8 由汶川大地震谈中学地理教学中的灾害教育J.新课程研究（基础教育)，2 0(134):49-51.刘亚莉，樊荣，李娟等2 0 2 2.PBL联合5E教学法在心衰病例教学中的应用J心脏杂志，34(5):6 0 5-6 0 8.潘小惠2 0 2 2.STSE教育理念应用于高中生物学教学的实践研究D广西：广西师范大学.陈浩，李勇2 0 14汶川地震作用下北川县城建筑物损毁机制研究J.绵阳师范学院学报，33(2):10 7-110.李平2 0 2 1飞来峰从何处“飞来”N中国矿业报，2 0 2 1-0 7-2 1（1）周自隆：2 0 0 6.四川龙门山国家地质公园“飞来峰”成因研究的新进展J四川地质学报，2 6(1)7-9.周敬斌2 0 14龙门山逆冲推覆构造和5.12 汶川大地震机制的一种观点A年中国地球科学联合学术年会活动断层长期滑动习性、深部结构与地震论文集C:777-778。杨金山，黄平，赵敬娜。2 0 2 1浅谈龙门山国家地质公园彭州园区“512汶川大地震”后地质遗迹类型、特征及其变化J.四川地质学报，41(1):167-172.卢世英，张德军，袁传军.2 0 14连云港某软土基坑滑坡分析与整治方法研究J.地质学刊，39(2):32 4-42 7176