STEM教育理念在高中地理教學中的運用探究

劉勇斌

摘 要：現階段，國家與國家的競爭已經上升到人才競爭層面，而STEM教育的目的就是培育復合創新型人才。STEM教育理念將科學、技術、工程、數學知識相互融合，實現跨學科知識整合，進一步推動我國基礎教育創新發展。我國教育部門也積極落實STEM教育理念，強化與培養學生的創新意識、信息意識與實踐探索能力。在科學技術水平日益升高的今天，STEM教育也成為高中地理教學改革的新路徑。文章基于6E-STEM+教學理念下高中地理教學構建方法，分析驗證型6E-STEM+教學方式、探究型6E-STEM+教學方式以及創新型6E-STEM+教學方式三個方面，展開高中地理教學的實踐路徑創新探究，以期為高中地理教師提供教學新思路。

關鍵詞：STEM教育理念;高中地理;教學運用

為了促進STEM教育深入發展，美國國際技術和工程教育協會早在前幾年，已經提出STEM教育的實踐活動方式，即6E設計型學習模式。此模式劃分為吸引、探索、解釋、工程、深化、評價六個部分。該模式也是在5E教學方式的基礎上，融合“工程”理念，根據“科學探索”思維與“工程設計”實踐，重視學生在真實情景中跨學科知識的應用環節，強化學生的問題解決能力。基于此，文章將基于STEM教育思想，分析6E-STEM+教學模式在高中地理教學的實踐路徑，以期為高中地理教師提供教學新思路。

一、6E-STEM+教學理念下高中地理教學構建方法

（一）驗證型教學方式的構建方法

驗證型教學目標就是讓學生利用6E-STEM+知識驗證分析地理現象，對學生利用所學知識分析地理問題加以重視，強化學生對地理知識的應用與理解。為此，高中地理6E-STEM+驗證型教學方式主要分為以下幾點：第一，明確驗證目標。高中地理6E-STEM+驗證式教學目標主要對已經知曉的地理現象、內在原理等加以驗證，而目標的明確主要由師生共同所決定。第二，設計評估驗證方案。明確驗證目標之后，教師結合地理現象展開方案設計，并對地理現象的可觀察性、可描述性展開考量，完成方案設計后，師生共同評估此方案可行性與操作性。第三，實施驗證。根據實現設計的驗證方案，對重點的地理現象實施觀察與記錄，針對無法達到預期目標的情況，需要重新回歸于第二步，展開方案的優化設計[1]。第四，反思驗證。通過對驗證實驗所得出的結果或現象展開分析，以此總結概括出相應的實驗結果，如若驗證結果和已知實際結果存在差異，需對驗證方案展開重新規劃，對本次驗證實驗存在的缺陷與不足進行反思，總結相應的學習經驗。

例如：在高中地理課堂教學中講解“海陸風”相關知識點時，為了讓學生理解“海陸風”形成原因，教師可利用6E-STEM+驗證型教學方式，展開教學設計與實踐探究。第一步，明確驗證方案，即驗證分析白天吹海風。第二步，驗證方案的設計，教師引導學生利用自身所掌握的地理知識，了解對兩側溫度進行控制的方式，應用可觀察物體，如白煙運動方向，對其展開驗證探究。第三步，讓學生根據自身的驗證方案設計，準備相應的實驗工具，如一盆開水、一盆冰塊、玻璃缸、塑料薄膜、一束香、打火機等，把開水與冰塊分開放在玻璃缸兩端，利用塑料薄膜將玻璃缸頂部密封好，在冰塊薄膜上劃開一個小洞，點燃一束香，插入小洞內，對白煙的運動方向進行觀察與記錄。第四步，反思驗證實驗。教師組織學生對實驗過程、實驗結果進行展示匯報，以便讓學生熟知相應的實驗過程與方法，使學生進一步了解自身存在的問題與缺陷，教師發揮自身的能動作用，引發學生思考“日常生活中與熱力環流原理相同的現象有哪些？”“利用熱力環流可以做哪些事？”等問題，激活學生的實驗探究意識，培養與強化學生的創新思維，實現6E-STEM+教學觀念的滲透。

（二）探究型教學方式的構建方法

探究型6E-STEM+教學目標就是讓學生通過探究未知的地理現象，培養與強化學生的探究意識與實踐分析能力，實現核心素養的培養。高中地理探究型6E-STEM+教育思想作為探究式教學在6E-STEM+教育理念中的特殊應用。探究型教學方式的應用步驟，主要分為以下幾點：第一，引導學生提出探究性問題，教師發揮自身的能動作用，但是值得教師注意的是，教師不能對學生的選取進行干涉與限制[2]。第二，收集探究資料，學生所收集的探究資料可通過互聯網、書籍等方式形成的間接性資料，也可以實踐調查方式獲得的第一手資料。第三，資料分析研究，相較于驗證型教學方式，探究型教學方式存在不確定性，促使其探究型結果也往往也是無法事先預料的，在分析期間，教師可引導學生通過推理、設想等方式，得出相應的探究結論。第四，展示成果，因探究型的結果無法預料，學生需結合自身所收集的資料，基于科學、技術、工程、數學等方面展開驗證推理，以此保障結論具有科學性，而探究結論的科學解釋有可能超出學生當前的認知水平，此環節離不開教師的引導與支持，進一步加深學生對相關地理知識的理解。

例如：在高中地理課堂教學中講解“崇明島的未來”相關知識點時，教師可基于6E-STEM+教學理念，引導學生展開6E-STEM+教學探究式學習。學生通過掌握地表形態內力與外力的作用、河流地貌發育等有關知識，能進一步掌握崇明島的形成原因，但是由于崇明島未來發展，容易受諸多因素的干擾限制，教師可讓學生利用工程類、科學類、技術類、數學類等知識內容，展開探究分析。地理教師依據學生所選擇的探究內容，將其探究類型劃分為兩個方面，一方面為面積日益擴大，另一方面為面積日益縮小。學生自覺形成探究小組，收集與崇明島有關的資料信息，譬如長江年輸沙量、河流侵蝕現狀等資料數據。資料數據收集完成后，學生需結合自身所掌握的知識，分析整合資料數據的相關內容，譬如利用數學與工程方面的知識，說明河水與海水對崇明島造成的侵蝕影響;利用科學的手段，分析研究人類活動會對崇明島產生的影響;利用技術手段，檢驗崇明島的面積變化發展趨勢等。在結果展示環節中，學生以自主思考、小組討論等方式，對崇明島未來發展預測有了客觀、科學的分析依據，盡管數學、工程等推算方法難度比較高，學生無法全面表述，但是在此環節中，學生會將數學、工程等不同學科知識相互整合，強化學生的知識應用能力，實現6E-STEM+探究式學習預期目標。

（三）創新型教學方式的構建方法

高中地理6E-STEM+創新型教學目的就是強化與培育學生的創新意識與設計能力，讓學生綜合運用知識，完成實驗設計，將實驗轉變成實物，突出地理教學的實踐性、創新性特點[3]。創新設計主題應該是明確的，要求高中地理教師應加強重視，協助學生科學選擇。創新性教學方式對于教師與學生而言，挑戰難度進一步升高，實際操作過程如下：第一，教師應將科學思維融入于教學情境之中，通過構建良好的教學情境，點燃學生的創新意識，激活學生的學習能動性，讓學生利用科學思維，實現大膽創新與設計優化。第二，在創新設計環節中，教師讓學生以小組為單位，讓學生在小組成員積極帶動下，發揮各自的長處，完整主體的結構設計、外形設計、功能設計等，并對其展開客觀評估，使其滿足詳細的設計要求。第三，在創新制作環節中，針對設計主體在實際環境下具有操作性特點，教師可協助指導學生完成相應操作，實現從設計到實物的轉變;如若不具有可操作性，可將此環節省去。第四，每個小組相互分享設計成果，得到教師與其他同學的認可與贊賞，可激活學生的研究意識，并通過相互分享，彌補自身的不足與缺陷。

例如：在高中地理課堂教學中講解“地震預警”相關知識點時，教師可為學生講解日本所創設的地震預警系統裝置，將其與地震實例相結合，通過真實情境的引入，引發學生的創新意識，使學生提出創新地震預警系統的合理設想。教師組織學生展開小組活動，讓學生通過查閱相關資料，運用數學、工程、技術等不同學科知識，展開創新設計，在反復實踐驗證設計中，驗證分析其科學性、可行性。最終，讓學生在小組合作交流中，相互借鑒、相互學習，改善設計方法，教師對每個小組所設計的理論依據加以把關，針對與科學理念、科學思想相悖的設計進行糾正。

二、教學反思

高中地理教師應加強構建STEM教育理念動態化資源整合數據庫，以便向教師提供各個方面的資源信息，為教師提供與創造學習新思路，讓教師通過經驗總結、教學創新等方式，緩解自身的教學壓力，豐富教學實踐路徑，展現高中地理教學的動態化、共享化、創新化特點，促進STEM教育理念的深入發展。

同時，高中地理教師也要構建完整的STEM教育評估機制，確保各項評估指標都具有標準化、具象化特點，為高中地理教學的展開提供必要的指導依據，提高課堂教學的有效性[4]。由于地理屬于一門綜合性課程，高中地理STEM教育評估機制展現出開放、融合、聯動的顯著特征。為此，高中地理STEM教育評估機制的建立，需多方共同參與，在相互協商中，吸收與借鑒西方國家STEM教育的先進理念，使我國高中地理STEM教育評估機制適應于我國發展，實現STEM教育理念的本土化。

結束語

綜上所述，STEM教育理念主要是培育復合創新型人才，人才作為強國之本，STEM教育理念對于推動教育教學創新發展、科學進步有著不可忽視的作用。文章基于6E-STEM+教學理念下高中地理教學構建方法，分析驗證型6E-STEM+教學方式、探究型6E-STEM+教學方式以及創新型6E-STEM+教學方式三個方面，展開高中地理教學的實踐路徑創新探究。在高中地理6E-STEM+教學理念下，教師也要將不同學段、不同學科相互融合，形成完整的教學評價機制，才能促進6E-STEM+教學理念長足穩定發展。

參考文獻

[1]熊小菊、廖春貴、胡寶清.STEM教育理念在高中地理教學中的運用研究[J].中學地理教學參考，2019，460（04）：11-13.

[2]周丹.STEM教學理念在高中地理教學中的運用研究[J].啟迪與智慧：教育，2019，000（011）：P.30-30.

[3]楊凌波.基于STEM教育理念的高中物理教學策略研究[J].現代職業教育，2018，000（018）：209.

[4]張妍、王向東.STEM在培養高中地理綜合思維中的設計策略——以人教版“自然地理環境的整體性”一節為例[J].地理教學，2018，000（017）：7-10，20.