融合STEM 理念的初中生地理實踐力培養
——以“降水量的測量”為例

馬芊紅，任國榮，郭中領

（1.河北師范大學 教師教育學院，河北 石家莊 050024；2.河北師范大學 地理科學學院，河北 石家莊 050024）

地理是一門實踐性很強的基礎性科學課程。《義務教育地理課程標準（2011 年版）》（以下簡稱為《課標》）中，“實踐性”被提出并作為義務教育地理課程的特點之一，指出要積極開展實踐活動，增強學生的地理實踐能力。地理實踐力是地理學科核心素養之一，是學生在考察、調查和模擬實驗等地理實踐活動中所具備的行動能力和品質，是促進學生終身發展必不可少的素養。七年級上第二章“天氣與氣候”是初中地理的核心內容，也是學習高中地理天氣系統、氣候等相關內容的必要準備。《課標》對這部分內容的活動建議之一是使用測量儀器，觀測氣溫和降水。人教版七年級地理上冊在“閱讀材料”中介紹了降水量的測量方法。據了解，在實際教學過程中，受測量條件和教學時間所限，該實踐活動開展較少。如何將教材上的活動建議變成鮮活的、真實的、促進學生地理實踐力提升的活動內容，是值得深入思考和探究的問題。

一、STEM 教育理念

STEM 教育理念為初中地理課程培養學生的地理實踐力提供了可行途徑。STEM 是科學（Science）、技 術（Technology）、工 程（Engineering）、數學（Mathematics）四門學科英文首字母的縮寫，通過項目式學習方式促進學科融合，增加課堂的開放性、科學性、靈活性、趣味性。這種教育模式與目前我國教育改革提倡的培養學生的核心素養、促進學生的全面發展不謀而合。

二、融合STEM 教育理念的“降水量的測量”教學案例

在初高中地理教學中，氣候中的降水因素都是非常重要的內容，教材中閱讀材料“降水量的測量”，通過圖示對這一過程進行介紹。為了充分發揮地理實踐育人的價值，體現地理的生活性，在解決地理實際問題中培養學生的地理實踐力，擬定研究項目：所在地區一年內降水量的變化特征，探究方案如表1 所示。

表1 “所在地區降水量一年中的變化特征”探究方案

（一）掌握基礎知識，形成科學認知

通過閱讀教材內容，以及收集的課外資料，學生首先掌握降水量、年降水量的概念。通過閱讀我國年降水量空間分布圖，對我國降水的空間分布格局，即從東南沿海向西北內陸遞減的變化趨勢，形成科學認識。

在此基礎上，學生在年降水量分布圖上找到生活所在的地區，了解家鄉年降水量的大致范圍，增強區域認識和對家鄉的熱愛。同時，引導學生提出問題，所在地區一年的降水量具體是多少呢？一年內降水量是怎么變化的呢？這樣的降水條件給當地的生產生活帶來了怎樣的影響？如何有效利用？帶著這些問題，學生開始項目式探究學習。

（二）學習原理，引入工程與技術

降水量的測量需要借助雨量筒，這是最簡易的測量降水的裝置。同學們跟隨教師的講解，學習雨量筒工作原理。它的外部是不漏水的圓柱形容器，里面由漏斗和儲水瓶組成，漏斗口的直徑是20 厘米（cm）。另外還配有直徑4 厘米（cm）的特定量杯（圖1）。降水結束后，將儲水瓶中的水倒入配套的量杯中，規范讀取量杯中水面的刻度，即為該場降水的降水量。讀取量杯的刻度體現了數學學科在該項目式探究學習中的應用。有興趣的同學，可以在課后繼續了解其他降水量測量的儀器，例如自記雨量計、虹吸式雨量計、翻斗式雨量計等。

圖1 雨量筒和配套量杯示意圖

教師可在課上展示工作人員使用雨量筒工作的照片，如有條件可以帶一套雨量筒到教室，組織學生以小組為單位有序參觀，進一步增強科學認知，同時也為接下來自制簡易雨量筒奠定技術基礎。

（三）制作儀器，開展降水監測

1.制作儀器。首先，準備直徑為20 厘米的漏斗或一次性塑料碗或盤，在其底部鑿出直徑1 厘米左右的小洞，然后將塑料盤或碗放在一個無蓋的桶上。桶內放置一個頂部開口的塑料瓶，可以用空塑料瓶代替，盡量選容積較大的塑料瓶（如1.5 升），避免降水量很大時，雨水溢流出來。最后，將儲水瓶瓶口與漏斗（或塑料碗、盤）底部小洞相接，簡易雨量筒就做好了，對照圖1 所示的結構示意圖，本小組同學自我檢查后，請老師、同學一起檢查自制儀器是否合格。

2.確定監測點。每個小組可以自主選擇空曠的、平整的監測位置，如居住小區的樓頂、教學樓的樓頂、學校的草地等，設定1 個或多個監測點。注意放置雨量筒時，筒口距地面保證70厘米。

3.開展定期監測。在開始監測降雨前，各小組需要制定降雨量監測記錄表，表格包括監測位置、采樣時間、降水量等基本信息，其他信息可根據本小組的監測計劃設計。每場降雨結束后，小組成員利用課后時間，及時收集、測量儲水瓶中的降水量，避免水分蒸發。用配套的量杯測量降雨量。要做好記錄，如有條件，可以將紙質記錄表中的數據整理到電腦上，便于保存和后續分析作圖。

在監測降雨過程中，同學們可能會遇到很多問題，如自制雨量筒損壞、大暴雨時儲水瓶的雨水溢出、小組內部分工不明確、時間緊張等問題。教師的及時指導和階段性總結必不可少，可以一個月進行一次小結，各組輪流擔任主講人，對于交流遇到的問題，師生可共同探討優化策略，推動項目順利開展。另外，教師或學校可以邀請當地氣象站的工作人員作為活動的技術顧問，為學生提供更專業的指導。此項探究式學習，能全方位、全過程地培養學生的地理實踐力。

4.繪制降水量柱狀圖。經過長期的監測，各小組收獲了一年內該地區降水量的珍貴數據。計算各月降水量和年降水量，繪制逐月降水量柱狀圖，分析降雨量逐月變化規律。

（四）總結反思，持續改進

以小組為單位，匯報項目式探究學習的過程和成果，互相學習。在這個過程中，教師提出問題，如降水量監測過程中你們遇到了什么困難，是怎么解決的，此次活動還有哪些地方需要改進。在討論過程中，學生可能會提出一些新的問題：例如，雨量筒放在地面和樓頂對結果有影響嗎？相距10 公里的A 同學家和B 同學家降水量為什么存在差別？在該年降水量水平下，種植什么作物或樹種更合適？根據降水量的季節變化特征，給校園內綠化用水提出合理的建議。這些問題會促進學生進一步分析真實的地理問題，持續激發他們探索的動力。最后，師生共同評價，通過貼五角星的形式，評選出三個“最佳團隊”。此次活動的優秀成果可通過學校宣傳欄或科技節等途徑進行展示，激發更多同學對科學探究的興趣和對地理的熱愛。

三、結語

本次實踐項目，探究所在地區降水量一年中的變化特征，充分考慮了學生學情，能夠達到預期目標。學生在知識層面，了解了所在地區降水季節變化特征，加深了對“年降水量”的理解；在技能層面，學生能夠利用身邊的材料，自制簡易雨量筒，同時學會了使用雨量筒測量一個地區時段內的降雨量；另外，學生學會了將科學監測的基礎數據，通過數學的方式準確地展示出來，實現了科學性與實踐性緊密結合。通過與校園和所在地區生產生活密切相關的拓展延伸問題，提升監測結果的實用價值，也帶給同學們滿滿的成就感和喜悅感。同時，學生在完成此項任務的過程中，充分鍛煉了交流分享能力、團結協作能力和創新能力，學生的熱情被點燃，探究的動力被激發，地理實踐力得到了大幅度提升。

STEM 教育理念強調在解決真實的問題中，靈活運用多學科的知識，培養學生的綜合思維能力、創新能力和動手實踐能力，這與中學地理課程培養學生的地理實踐力等學科核心素養具有共通性。通過以上探究方案的分析，可以看到將STEM 教育理念融入中學地理教學是實現地理課堂育人價值的可行途徑之一。隨著理論研究的不斷深入，基于STEM 教育理念的中學地理教學必將在實踐探索中不斷創新和發展。