基于STEAM教育理念的地理選修課程教學設計初探
——以地形沙盤的制作為例

●何昊文/重慶市巴蜀常春藤學校（400000）

一、STEAM教育理念的內涵

STEAM教育是一種以培養現代工程師為目的，綜合多種學科知識，注重于鍛煉學生動手、交流、合作、創新能力的教學模式。STEAM是“科學（Science）”“技術（Technology）”“工程（Engineering）”“藝術（Art）”“數學（Math）”的英文首字母組合［1］，體現了多學科交融的理念。其綜合性、實踐性［2］與地理核心素養中的地理綜合思維、地理實踐力的契合度較高，有利于培養學生的地理核心素養。

二、地理STEAM課程教學設計

筆者依據STEAM教育理念，開展了主題為“地形沙盤制作”的地理選修課程的教學設計，總結出地理STEAM課程的教學流程，包括情景設置、任務要求、小組討論、設計構建、效果評估、成果展示（圖1）。

圖1 地理STEAM課程的教學流程

1.情景設置

地理STEAM課程的情景須服務于課堂主題，具有激發學生興趣、引出課堂任務的功能，是使課程連貫、流暢的關鍵步驟。地理STEAM課程的情景設置是一個長期過程，具有知識和情感的雙重特性。

筆者從“地形沙盤制作”這一主題入手，一是根據STEAM的綜合性，歸納了地形沙盤制作所需的背景知識，以地貌學、工程學為導入，通過觀看紀錄片、手工制作小型工藝品等形式，激發學習興趣、構建學習基礎。二是根據學生的學情分析，設置適當的教學情境（表1）。

表1 教學情景設置

2.任務要求

任務要求是STEAM課堂的指導方向，具有承上啟下的作用，首先，任務要求是STEAM課堂主題的延伸，由于STEAM課堂的主題是現實中某一工程或項目，因此其任務要求應符合實際、力求真實，這種真實感體現在對項目預算和數據標準的設定。其次，任務要求是設計構建和效果評估的基礎，用以指導學生的設計方向，給予教師評判標準。基于以上需求，本課程從技術要求、預算要求、審美要求等三個維度進行任務設置。學生對這些要求考慮、協調的過程，對地理綜合思維素養培養具有積極意義，

（1）技術要求。指制作地形沙盤須達到的各項數據指標。明確技術要求，有利于學生理解課堂任務，明晰地形沙盤的數據概念，為最后的效果評估提供重要依據，教師在課前應列出明確的要求標準（表2）。

表2 技術要求

（2）預算要求。指在制作地形沙盤中，所有消耗類素材的配額指標。為了體現現實工程中預算的概念，在各小組分發三顆圍棋子指代“金錢”。每一小組的素材配額是固定的，超出配額須支付棋子并影響最后的評分，這種任務要求有利于提高工作效率、節約課程成本、優化資源配置，也使之后的小組討論和設計構建更富挑戰，在提高課堂趣味性的同時，加強課程情景的真實性，實現情景與任務的有機統一。地形沙盤的預算要求如表3所示。

表3 預算要求

（3）審美要求。指地形沙盤的美觀度及與自然景觀的符合程度，是一種定性指標。其評判標準有以下三點：一是地形輪廓是否美觀、符合自然規律；二是地形植被是否符合垂直地帶性；三是配色是否美觀、協調。這種要求基于STEAM教學中的“art”藝術素養，使地形沙盤成為集實用性和觀賞性于一體的工藝品，提高了作品的完成度，有利于學生更好理解地形沙盤的概念。

審美要求與作品的效果評估和成果展示聯系緊密，最終將采用小組互評、教師評語和作品展覽會的方式體現出來，成為學生作品考核的重要指標。

3.小組討論

小組討論是設計構建作品前的必要步驟，學生以五人為一組探討地形沙盤的制作方案，有著提高作品質量、建構作品風格的重要作用，同時兼具培養合作能力、協作精神等現代工程師的必備素養，本課程中小組討論主要以頭腦風暴的形式展開。

小組討論的時間一般為5～10分鐘，在進行討論前，需向學生強調頭腦風暴的步驟和方法。首先，所有小組成員應暢所欲言并設置專門的記錄員記錄創意，這期間不能有成員打斷發言；之后，停止討論，篩選出最好且具有實用價值的創意；最后，針對這些創意進行進一步的拓展和延伸，形成最終方案。

4.設計構建

設計構建是地理STEAM課程的核心步驟，也是學生動手制作地形沙盤、培養地理實踐力的主要環節，在這一過程中，教師應利用教學視頻或沙盤實物，給予學生沙盤制作的流程和范例，分階段、分步驟的設計和搭建模型，在完成每一階段之后，都要進行測試和檢驗，檢查模型的各項數據是否合格，并對不合格處進行調整和改進，最終完成作品。

（1）分階段完成項目。學生在正式制作沙盤之前，教師應做好引導工作，首先拿出已經制作好的沙盤成品，讓學生思考制作地形沙盤的步驟，之后分發用于制作地形沙盤的工具（除上文提到的消耗品外，還包括剪刀、膠帶、木板、草篩、毛刷、卷尺、繪圖紙）引發學生進一步討論，最終形成制作流程圖（圖2）。需要強調的是，學生在按照流程圖進行制作時，教師應下場巡視，認真觀察，記錄好學生的制作進度及制作中出現的問題，解決小組內部矛盾，鼓勵有困難的學生，增強學生的制作熱情。

圖2 地形沙盤制作流程

（2）檢驗測試與改進提升。檢驗測試與改進提升是設計構建地形沙盤的兩個重要環節，但二者實為一個整體。學生在完成每個階段的工作后，必須進行項目的檢驗和測試，以判斷是否達到任務要求，對于沒有達標處，則需進行改進，此兩者是循環往復的關系，直到作品達到組內滿意為止。這種制作模式的優勢在于提高了各階段成品的精確度，避免了后期發現重大錯誤卻難以修改的問題，使作品趨于完美，為此，教師應嚴格制定項目檢測和改進表（表4），分發到各組，實時記錄。

表4 項目檢測和改進

5.效果評估

效果評估以任務要求為基礎、統分表為形式（表5），從技術、預算、審美等三方面共計100分進行統分。對各小組作品的定量評價，其目的在于總結整個課程。對教師來說，效果評估可以發現學生的優點和不足、考察地理核心素養的形成情況，為之后的課程建設、革新提供依據；對學生來說，效果評估可以使其獲得成就感，令其對自己的作品有客觀的認識。

表5 效果評估

6.成果展示

成果展示是將學生的作品對外展覽、交流的過程，也是整個教學流程的最后一步，教師應與學校合作，舉辦學生作品展覽會［3］，學生以組為單位講解自己的作品和制作過程，分析獲得的技能和經驗，增強了學生的自我認同感、參與感和成就感，使本次地理STEAM課程完美謝幕。

三、展望與反思

本次的地形沙盤制作課程為其他地理STEAM課程的開展提供了一個范式，基于此模式，能夠開展的地理課程還有很多，如治理水土流失的工程設計、河流大壩設計等，同時還應注重區域認知和人地協調觀的地理素養培養，這也是筆者之后課程研發的方向。

本課程值得注意的問題包括三點：第一，課程的材料費用較高，很難進行大班教學，對于成本的把控還需進一步研究；第二，本課程需要學校配合較多，如教室選擇、活動策劃、教師配置等問題，都需依賴學校的支持；第三，對作品的情景設置和審美要求可以與地理區域認知素養相結合，設置特定的地區、氣候、水文背景，要求學生據此規劃山體巖石和植被，這一環節的構建，還應繼續研究。