STEM在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用

劉小冬

摘要：文章將以“赤水丹霞地貌”為例，將STEM教育理念貫穿于地理教學(xué)內(nèi)容之中。旨在提高學(xué)生分析問題能力，解決問題能力和科學(xué)探究精神。通過STEM教育理念滲透，培養(yǎng)更為全面的更加具有科學(xué)素養(yǎng)的學(xué)生。

關(guān)鍵詞：STEM教育;地理教學(xué);赤水丹霞地貌

STEM教育是集合科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)方面的知識(shí)，以跨學(xué)科的形式在教學(xué)中整體呈現(xiàn)的教學(xué)模式。STEM教育具備跨學(xué)科、趣味性、體驗(yàn)性、情境性、協(xié)作性、設(shè)計(jì)性、藝術(shù)性、實(shí)證性和技術(shù)增強(qiáng)性等新的核心特征。[1]

STEM教學(xué)模式是一種跨學(xué)科的教學(xué)模式，能提升學(xué)生的綜合能力、實(shí)踐能力，而地理學(xué)科核心素養(yǎng)強(qiáng)調(diào)地理學(xué)科要培養(yǎng)學(xué)生的綜合思維、區(qū)域認(rèn)知，人地協(xié)調(diào)觀，地理實(shí)踐力。[2]筆者整合鄉(xiāng)土資源，開發(fā)出《赤水丹霞地貌》課例，對(duì)STEM教育模式在高中地理教學(xué)中提供了具體的應(yīng)用案例。

課程名稱：赤水丹霞地貌 教學(xué)對(duì)象：高一年級(jí)學(xué)生 教學(xué)時(shí)間：2課時(shí) 項(xiàng)目介紹：通過項(xiàng)目引導(dǎo)、小組合作和實(shí)驗(yàn)?zāi)M幫助學(xué)生理解赤水丹霞形成過程 問題及任務(wù)：丹霞地貌形成過程 涉及STEM學(xué)科知識(shí)：科學(xué)（S）：了解丹霞地貌形成的物理、化學(xué)過程，了解地球內(nèi)外力作用對(duì)地表形態(tài)塑造作用;技術(shù)（T）：VR技術(shù)的使用、Googleearth軟件應(yīng)用、Surfer軟件應(yīng)用;工程（E）：赤水丹霞景觀的工程保護(hù)、模擬巖石風(fēng)化實(shí)驗(yàn);數(shù)學(xué)（M）：實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄，空間概念。

課程安排：

6E程序——參與

教學(xué)內(nèi)容：項(xiàng)目指引創(chuàng)設(shè)情境教師活動(dòng)：1、播放赤水丹霞宣傳片《赤水丹青》，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到赤水丹霞的美學(xué)價(jià)值與科學(xué)價(jià)值。2、利用Google earth軟件帶領(lǐng)學(xué)生找到赤水丹霞所在地，了解赤水丹霞的位置分布和相對(duì)位置關(guān)系以及及緯度，海拔等關(guān)鍵性地理信息。3、利用VR技術(shù)讓學(xué)生身臨其境，登錄http：//vr.csdxcn.com/讓學(xué)生能直觀地、身臨其境地感受到赤水丹霞的美學(xué)價(jià)值。4、引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注主題：丹霞地貌形成的原因，過程和丹霞地貌的保護(hù)。學(xué)生活動(dòng)：1、操作Google earth軟件，找到丹霞地貌分布區(qū)，讀出緯度、海拔等重要的地理信息和河流、地形等相關(guān)信息。2、操作iPad，進(jìn)入http：//vr.csdxcn.com/網(wǎng)站，直觀感受赤水丹霞的美學(xué)價(jià)值。3、熟悉設(shè)備和軟件，進(jìn)行相關(guān)軟件的操作練習(xí)。

6E程序——探索

教學(xué)內(nèi)容：研讀編制的校本材料，思考丹霞地貌形成的過程教師活動(dòng)：收集該地區(qū)的Google地圖高清衛(wèi)星圖，獲取高程DEM數(shù)據(jù)，同時(shí)推演過去的高程。用Surfer軟件計(jì)算機(jī)模擬時(shí)間變化下地形演變歷程。

學(xué)生活動(dòng)：1、學(xué)生觀看教師演示，分析地形演化的主要原因。2、分小組探討赤水丹霞發(fā)展階段并預(yù)測(cè)未來赤水丹霞地貌形態(tài)變化。

6E程序——解釋

教學(xué)內(nèi)容：逐步分析教師活動(dòng)：丹霞地貌，屬于紅層地貌，是一種水平構(gòu)造地貌。它是指紅色砂巖經(jīng)長期風(fēng)化剝離和流水侵蝕，形成孤立的山峰和陡峭的奇巖怪石，是巨厚紅色砂、礫巖層中沿垂直節(jié)理發(fā)育的各種丹霞奇峰的總稱。學(xué)生活動(dòng)：合作完成丹霞地貌的發(fā)育流程。理解丹霞地貌是在內(nèi)外力綜合作用的結(jié)果下形成。合作設(shè)計(jì)外力作用下的風(fēng)化和侵蝕的實(shí)驗(yàn)方案。

6E程序——工程

教學(xué)內(nèi)容：模擬實(shí)驗(yàn)，深入了解教師活動(dòng)：實(shí)驗(yàn)1：模擬巖石的風(fēng)化實(shí)驗(yàn)【模擬巖石暴露在周圍的環(huán)境中并緩慢地風(fēng)化的過程】步驟：1、先用牙簽在肥皂上深深刻上你的名字，再稱出肥皂的重量。2、測(cè)量并記錄肥皂上被刻文字的深度。3、打開自來水龍頭，讓水滴在肥皂上，調(diào)節(jié)水流大小，直到可以觀察到被刻文字深度的變動(dòng)。4、測(cè)量并記錄被刻文字的深度。分析與結(jié)論：1、被刻入肥皂塊里的文字深度是如何變化的？2、肥皂的形狀、大小或重量發(fā)生了變化嗎？3、失蹤的肥皂快到哪里去了？4、你還能想到其他方法來確定肥皂損耗的情況嗎？實(shí)驗(yàn)2：模擬流水侵蝕實(shí)驗(yàn)【模擬巖層在流水侵蝕作用下不斷下切、側(cè)切，河谷加深變寬的過程】?步驟：1、準(zhǔn)備好木盒均勻鋪上砂泥混合物層。2、傾斜放置好后再上方插上一根小旗作為標(biāo)記。3、定量放水，調(diào)節(jié)水流大小。4、測(cè)量并記錄形態(tài)和深度、寬度變化。分析與結(jié)論：1、實(shí)驗(yàn)中斜面在深度和寬度上發(fā)生了怎樣的變化？2、實(shí)驗(yàn)中的小旗發(fā)生了怎樣的變化？3、河流的侵蝕作用有哪幾種形式？學(xué)生活動(dòng)：1、學(xué)生課上小組合作記錄，分析數(shù)據(jù)。3、兩個(gè)小組上臺(tái)為大家講解自己小組的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)建議。

6E程序——深化

教學(xué)內(nèi)容：教師總結(jié)，提出下一步思考方向教師活動(dòng)：1、總結(jié)課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)意義。2、通過新情境，引導(dǎo)學(xué)生思考如何對(duì)赤水丹霞風(fēng)化較為嚴(yán)重的地點(diǎn)進(jìn)行工程性保護(hù)。學(xué)生活動(dòng)：梳理學(xué)習(xí)內(nèi)容，思考遇到的新問題。

6E程序——評(píng)價(jià)

教學(xué)內(nèi)容：多維評(píng)價(jià)、反思改進(jìn)。教師活動(dòng)：1、課中提問，課后考核，檢查學(xué)生理解情況。2、設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)表，學(xué)生評(píng)價(jià)教師授課效果，學(xué)生互評(píng)學(xué)習(xí)效果。3、教師自我評(píng)價(jià)。4、跨學(xué)科教師進(jìn)行課程評(píng)價(jià)學(xué)生活動(dòng)：1、學(xué)生回答老師提問。2、填寫評(píng)價(jià)表。

STEM教育與地理核心素養(yǎng)不謀而合，正如案例中展示的，案例開發(fā)側(cè)重于在了解利用生活現(xiàn)象將學(xué)科綜合知識(shí)聯(lián)系起來，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科思維、信息素養(yǎng)、科學(xué)探究興趣、意識(shí)和能力以及地圖思維等方面的思維和能力，并通過拓展延伸聯(lián)系實(shí)際生活中的問題，將理論與實(shí)際相聯(lián)系。

參考文獻(xiàn)：

[1]余勝泉，胡翔.STEM教育理念與跨學(xué)科整合模式[J].開放教育研究，2015，21（04）：13-22.

[2]韋志榕，朱翔.普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2017版）解讀[M].北京：高等教育出版社，2017.