STEAM教育理念在中學地理教學中的運用

熊小菊 廖春貴 熊開宏 胡寶清

摘 ? 要?STEAM教育是一種科學的教學理念，主張將各學科知識進行整合，運用綜合思維解決實際問題。中學地理是一門綜合性課程，STEAM教育理念運用到中學地理教學中，將極大地促進學生實踐能力和創新思維的發展，對培養地理拔尖創新人才具有重要作用。

關鍵詞?STEAM ?中學地理 ?教學

人才是推動社會發展的重要力量，當今世界各國對人才的需求大幅度上升，而創新人才的培養離不開教育，STEAM教育成為各國培養創新人才的重要策略。我國教育部明確表示，要在“十三五”期間積極探索STEAM教育，培養學生的創新精神和實踐能力。我國各學段單科知識的教育能力很強，但各學科知識有機整合解決實際問題的能力不足，STEAM教育的核心是綜合運用各科知識進行有機整合，解決實際問題。

一、STEAM概述

STEAM教育是STEM教育在實踐中的發展。STEAM教育就是科學、技術、工程、藝術、數學的整合教育，注重綜合運用各科知識解決實際問題。STEM教育最早由美國提出，20世紀80年代美國將科學、技術、工程、數學進行集合發展，成為STEM教育的里程牌。美國政府十分重視STEM教育，提供大量資金促進STEM教育的發展。德國、日本、澳大利亞、韓國等也將其視為人才培養的重要戰略。STEM教育在實踐發展中加入了“A”，“A”代表的不僅僅是韓國最先提出來的藝術，而是包含了文化、語言、經濟等十幾門人文社會科學，這也說明了STEAM教育培養的人才集理工能力與人文情懷于一體[1]。

二、STEAM教育理念在中學地理教學中的作用

1.凸顯新課程標準，培養學生地理核心素養

STEAM教育倡導多學科知識有機融合，用綜合的思維解決實際問題，培養學生的創新精神和實踐能力，這與地理新課程標準具有高度的一致性。地理核心素養中的人地協調觀是一種科學的思想理念，尊重自然規律，協調人地關系，促進人與自然和諧發展，這正是科學發展的內涵。STEAM教育主張協調調動學生儲存的各學科知識，運用綜合思維解決實際問題，與地理核心素養中的綜合思維是一致的。區域認知及地理實踐力是通過一系列科學的研究活動、實踐活動獲得的，STEAM教育旨在讓學生通過自學、小組探究等學習方式，綜合運用各學科知識，注重學生學習的過程和體驗，學生在知識獲取的過程中能更好地理解知識和運用知識。STEAM教育凸顯地理新課程標準的理念，能綜合培養學生的地理核心素養，造就地理拔尖創新人才[2]。

2.連通各學段，形成人才培養鏈條

人才的培養需要各學段共同努力，STEAM教育在中學推行將為高等教育人才培養打下堅實基礎。中學階段，學生學習的科目增多，知識面逐漸擴大，而且中學生好奇心強，易于把想法付諸實踐，STEAM教學能激發學生學習地理知識、探究地理現象的熱情。中學地理課程內容與我們身處的自然環境息息相關，這就給STEAM教學提供了天然的教學基地，中學生從簡單的地理現象入手，通過觀察、分析、驗證較容易取得成功，讓學生體驗知識獲得的愉悅感和成就感，激勵學生進一步探究，同時鍛煉了學生的綜合思維、實踐能力、創新精神，學生在中學階段能較好的具備STEAM素養，為高等教育地理人才輸送與培養奠定了基礎[3]。

3.整合各科知識，培養地理拔尖創新人才

地理是一門綜合性學科，涉及自然科學和人文社會科學。STEAM教育注重各學科知識的有機融合，運用綜合思維創造性的解決實際問題。中學地理采用STEAM教學，將充分調動數學、物理、化學、政治、生物等各科知識來分析地理現象及問題，學生在中學階段就能用STEAM素養來分析問題，依靠老師指導，自己或小組設計實驗驗證地理現象、分析地理問題，在這個過程中，學生地理思維得到擴展，動手實踐能力不斷提升，將大力促進地理拔尖創新人才的培養。

三、基于STEAM教育理念的中學地理教學模式構建

STEAM教育旨在通過綜合運用各學科知識，創造性地解決實際問題，培養學生的STEAM素養。根據我國中學生特點及中學地理課程標準要求，結合STEAM教育理念，構建中學地理STEAM教學新模式，見圖1。

1.教師創設教學情境，吸引學生進入課堂

好的教學情境能激發學生學習興趣，激勵學生進行深入探究。教師在采用STEAM教學時要巧妙創設教學情境，把學生從無所謂的學習狀態轉化為迫不及待地想探究地理現象、規律的學習沖動。中學生好奇心強，想法五花八門，但是具有好玩的天性，從課外轉入課堂集中注意力學習需要一個緩沖段，因此，教師在展開教學時創設能激發學生興趣的教學情境，必能激發學生的奇思妙想，為教學的順利開展提供保障[4]。

2.基于課程標準，提出探討問題

問題是貫穿STEAM教學的主線，以問題為導向，讓學生在實踐中獲取知識、理解知識以及運用知識。教師要在課程標準基礎上，選擇難度適中適合學生探討的地理問題。中學地理課程內容貼近學生生活，學生對地理問題有一定的感性認識，因此易于激發學生進一步探究。

3.引導學生分組收集資料，設計實驗方案

STEAM教學一般采用小組合作學習方式，學生在明確探究的問題后，小組分工合作收集相關資料，并設計實驗方案。實驗方案的設計要根據研究主題的不同而變化。如果是驗證型的實驗，要確保結果的可觀察性及可量化性，如果是制造型的實驗則要考慮材料的可獲取性，如果是創造型的實驗則要考慮其創新性。

4.幫助學生構建STEAM知識框架，評估實驗方案

中學生綜合運用知識、協調知識的能力不足，教師要幫助學生構建STEAM綜合性知識框架，讓學生明白解決問題的切入點，知道可以利用已有的哪些知識設計對策。同時，中學生思維靈活，想法大膽，會存在奇思怪想，想法太超前或不切實際會直接影響實驗的順利進行，因此，教師必須對學生設計的實驗方案進行評估，如實驗方案可行性不強則指導學生重新設計，確保各小組的實驗方案科學合理。

5.指導學生進行實驗，記錄實驗過程

學生在實驗方案通過后，依據實驗方案設計步驟進行實驗，這個過程中，學生要集中注意力觀察實驗現象，并記錄實驗結果。對實驗過程中出現的特殊現象要及時記錄，以便討論原因并進行深入研究。如實驗結果并不是預想的或實驗無法正常進行，則需要重新設計實驗方案，再進行實驗操作。

6.小組分享實驗結果

實驗順利結束后，各小組可通過匯報、海報、演講等形式進行交流，交流形式可根據研究主題性質自由選擇。在交流分享過程中，各小組不僅可以看到彼此實驗設計的優勢，而且可以互提意見，不斷完善實驗過程，實驗中存在的疑點大家互相探討、共同解決。小組分享的過程不僅給學生展示自我的機會，而且學生的表達、溝通等能力也得到鍛煉。

四、基于STEAM教育理念的中學地理教學案例設計

中學地理是一門實踐性、綜合性很強的學科，將其與STEAM教學相結合，讓學生在做中學、創中學，在地理實踐中理解知識，運用地理知識分析地理現象、解決現實問題，激發學習地理知識的興趣，培養學生的實踐能力、創新精神。本文結合中學地理STEAM教學模型，以人教版高中地理必修1中的“河流侵蝕地貌”為例進行教學設計。

1.用長江各段地貌圖片創設教學情境

教師展示長江上、中、下游三張地貌圖，讓學生觀察三張圖片中地貌外形表現的差異及各自的特點，引導學生思考“為什么同一條河流在上中下游會出現不同的地貌”，并讓學生回想是否我們身邊的河流也存在這種現象，那么產生的原因又是什么？讓學生在情境中感到大自然的神奇，激發學生的求知欲。

2.緊扣情境提出問題

本節課以“河流地貌”知識點為中心，展開教學。在教師講解“河流地貌中的侵蝕地貌及堆積地貌”后，學生對河流侵蝕及堆積有了科學的認識，讓學生以小組為單位設計實驗模擬河流侵蝕作用，以驗證流水對不同河段地貌形成的影響。學生在實驗過程中運用已學的知識設計實驗，教師給予正確的理論、方法指導，讓學生掌握河流侵蝕的原理。理論與實踐相結合，讓學生在做中感受到理論知識的科學性，培養學生的科學素養。

3.實驗準備

學生在明確問題后，設計實驗方案，積極準備實驗材料。河流侵蝕模擬實驗需要準備的器材如下：20cm×50cm的長方形塑料盒、粗細不一的砂土、水、小彩旗、勺子、支架、塑料網格。河流侵蝕模擬實驗，學生很容易想到要準備水、砂土、塑料盒，但對小彩旗和勺子考慮不到。小彩旗起到標識作用，直觀演示河流侵蝕的方向，勺子則用來壓實砂土。在器材的準備過程中，學生已初步構建起技術和工程素養。

4.幫助學生構建STEAM知識，評估實驗方案

河流侵蝕模擬實驗中，在理論知識上，要對河流侵蝕有科學的認知，學生通過教師講解，已構建起對河流侵蝕基本的科學認知，比如河流侵蝕會受流水速度、侵蝕物的硬度等因素的影響。在技術上，要引導學生思考為保證實驗的順利進行，要注意細節、實驗步驟是否科學合理、實驗器材是否準備齊全等，這些都能鍛煉學生的技術素養。在工程知識上，讓學生大膽設想引入工程，防護因河流侵蝕而造成的塌陷，如護岸工程。在數學上，讓學生利用數學知識，控制變量，記錄數據，使實驗結果更加科學。實驗結束后，讓學生總結交流，把實驗的成功經驗分享給大家，將實驗中存在的疑點、遇到的問題，一起交流學習，培養學生的人文素養。

5.河流侵蝕模擬實驗

將塑料盒鋪滿粗細不一的砂土，厚度均勻，砂土蓬松，將塑料盒按30°角傾斜放置在支架上，將小彩旗插入塑料盒頂端的位置，在距離小彩旗8cm的地方，勻速澆注水流，讓學生觀察并記錄，經過流水沖刷后河流在深度、寬度、長度上的變化。觀察完后，讓塑料盒里的砂土和小彩旗回歸原狀，加快澆注水流速度，接著觀察河流在深度、寬度、長度上的變化。最后，控制水流速度和傾斜角度，用勺子把砂土壓實，把塑料網格覆蓋在砂土上，觀察河流侵蝕變化情況。

6.交流學習，培養人文情懷

學生在自己獲取知識的過程中，肯定會遇到一系列的問題，讓學生把成功的經驗分享給同學，把失敗的原因總結好，學生之間互相交流、共同學習，一起解決遇到的難點、疑點。在這個過程中，學生的表達能力、合作能力、解決問題的能力得到了提升，在交流中學生的創造性思維得到激發，學生會有進一步探究的激情。

在河流侵蝕模擬實驗中，為培養學生的科學認知，教師將河流侵蝕原理、河流侵蝕表現形態等用直觀的教學方式呈現給學生，在實驗設計中引導學生掌握科學的研究方法與思路，讓學生在實踐中理解知識和運用知識。在實驗準備過程中，讓學生自己設計方案，準備器材，明確實驗步驟，其目的是鍛煉學生的技術素養。通過讓學生控制變量反復實驗，引入塑料網格讓學生體會工程護岸的效果，實驗中培養學生的數學素養和工程素養[5]。在交流學習的過程中，學生之間交流經驗、總結不足、尋找改進辦法、互相碰撞思想的火花，啟迪學生更深入的探究，展現學生的人文情懷，鍛煉學生的合作學習能力和實踐能力。

參考文獻

[1] 范文翔，趙瑞斌，張一春.美國STEAM教育的發展脈絡、特點與主要經驗[J].比較教育研究，2018，40（06）.

[2] 袁利平，張欣鑫.論STEAM教育與核心素養的對接[J].陜西師范大學學報：哲學社會科學版，2017，46（05）.

[3] 胡衛平，首新，陳勇剛.中小學STEAM教育體系的建構與實踐[J].華東師范大學學報：教育科學版，2017，35（04）.

[4] 任偉，李遠蓉，馬坤鶴等.基于STEM教育下的中學化學教學模式初探[J].化學教與學，2015（07）.

[5] 紀秋月，高歡，韓嬌嬌等.STEM教育理念在高中地理教學中的應用——以“荒漠化的危害與治理”為例[J].中學地理教學參考，2017（14）.

[作者：熊小菊（1992-），女，廣西灌陽人，廣西師范學院地理科學與規劃學院在讀碩士研究生;廖春貴（1991-），男，廣西博白人，廣西師范學院地理科學與規劃學院在讀碩士研究生;熊開宏（1990-），男，廣西百色人，南寧市第二十八中學教師;胡寶清（1966-），男，江西臨川人，廣西師范學院北部灣環境演變與資源利用教育部重點實驗室主任，教授，博士。]

【責任編輯 ? 郭振玲】