STEAM教育理念在中学地理教学中的运用

熊小菊 廖春贵 熊开宏 胡宝清

摘   要 STEAM教育是一种科学的教学理念，主张将各学科知识进行整合，运用综合思维解决实际问题。中学地理是一门综合性课程，STEAM教育理念运用到中学地理教学中，将极大地促进学生实践能力和创新思维的发展，对培养地理拔尖创新人才具有重要作用。

关键词 STEAM  中學地理  教学

人才是推动社会发展的重要力量，当今世界各国对人才的需求大幅度上升，而创新人才的培养离不开教育，STEAM教育成为各国培养创新人才的重要策略。我国教育部明确表示，要在“十三五”期间积极探索STEAM教育，培养学生的创新精神和实践能力。我国各学段单科知识的教育能力很强，但各学科知识有机整合解决实际问题的能力不足，STEAM教育的核心是综合运用各科知识进行有机整合，解决实际问题。

一、STEAM概述

STEAM教育是STEM教育在实践中的发展。STEAM教育就是科学、技术、工程、艺术、数学的整合教育，注重综合运用各科知识解决实际问题。STEM教育最早由美国提出，20世纪80年代美国将科学、技术、工程、数学进行集合发展，成为STEM教育的里程牌。美国政府十分重视STEM教育，提供大量资金促进STEM教育的发展。德国、日本、澳大利亚、韩国等也将其视为人才培养的重要战略。STEM教育在实践发展中加入了“A”，“A”代表的不仅仅是韩国最先提出来的艺术，而是包含了文化、语言、经济等十几门人文社会科学，这也说明了STEAM教育培养的人才集理工能力与人文情怀于一体[1]。

二、STEAM教育理念在中学地理教学中的作用

1.凸显新课程标准，培养学生地理核心素养

STEAM教育倡导多学科知识有机融合，用综合的思维解决实际问题，培养学生的创新精神和实践能力，这与地理新课程标准具有高度的一致性。地理核心素养中的人地协调观是一种科学的思想理念，尊重自然规律，协调人地关系，促进人与自然和谐发展，这正是科学发展的内涵。STEAM教育主张协调调动学生储存的各学科知识，运用综合思维解决实际问题，与地理核心素养中的综合思维是一致的。区域认知及地理实践力是通过一系列科学的研究活动、实践活动获得的，STEAM教育旨在让学生通过自学、小组探究等学习方式，综合运用各学科知识，注重学生学习的过程和体验，学生在知识获取的过程中能更好地理解知识和运用知识。STEAM教育凸显地理新课程标准的理念，能综合培养学生的地理核心素养，造就地理拔尖创新人才[2]。

2.连通各学段，形成人才培养链条

人才的培养需要各学段共同努力，STEAM教育在中学推行将为高等教育人才培养打下坚实基础。中学阶段，学生学习的科目增多，知识面逐渐扩大，而且中学生好奇心强，易于把想法付诸实践，STEAM教学能激发学生学习地理知识、探究地理现象的热情。中学地理课程内容与我们身处的自然环境息息相关，这就给STEAM教学提供了天然的教学基地，中学生从简单的地理现象入手，通过观察、分析、验证较容易取得成功，让学生体验知识获得的愉悦感和成就感，激励学生进一步探究，同时锻炼了学生的综合思维、实践能力、创新精神，学生在中学阶段能较好的具备STEAM素养，为高等教育地理人才输送与培养奠定了基础[3]。

3.整合各科知识，培养地理拔尖创新人才

地理是一门综合性学科，涉及自然科学和人文社会科学。STEAM教育注重各学科知识的有机融合，运用综合思维创造性的解决实际问题。中学地理采用STEAM教学，将充分调动数学、物理、化学、政治、生物等各科知识来分析地理现象及问题，学生在中学阶段就能用STEAM素养来分析问题，依靠老师指导，自己或小组设计实验验证地理现象、分析地理问题，在这个过程中，学生地理思维得到扩展，动手实践能力不断提升，将大力促进地理拔尖创新人才的培养。

三、基于STEAM教育理念的中学地理教学模式构建

STEAM教育旨在通过综合运用各学科知识，创造性地解决实际问题，培养学生的STEAM素养。根据我国中学生特点及中学地理课程标准要求，结合STEAM教育理念，构建中学地理STEAM教学新模式，见图1。

1.教师创设教学情境，吸引学生进入课堂

好的教学情境能激发学生学习兴趣，激励学生进行深入探究。教师在采用STEAM教学时要巧妙创设教学情境，把学生从无所谓的学习状态转化为迫不及待地想探究地理现象、规律的学习冲动。中学生好奇心强，想法五花八门，但是具有好玩的天性，从课外转入课堂集中注意力学习需要一个缓冲段，因此，教师在展开教学时创设能激发学生兴趣的教学情境，必能激发学生的奇思妙想，为教学的顺利开展提供保障[4]。

2.基于课程标准，提出探讨问题

问题是贯穿STEAM教学的主线，以问题为导向，让学生在实践中获取知识、理解知识以及运用知识。教师要在课程标准基础上，选择难度适中适合学生探讨的地理问题。中学地理课程内容贴近学生生活，学生对地理问题有一定的感性认识，因此易于激发学生进一步探究。

3.引导学生分组收集资料，设计实验方案

STEAM教学一般采用小组合作学习方式，学生在明确探究的问题后，小组分工合作收集相关资料，并设计实验方案。实验方案的设计要根据研究主题的不同而变化。如果是验证型的实验，要确保结果的可观察性及可量化性，如果是制造型的实验则要考虑材料的可获取性，如果是创造型的实验则要考虑其创新性。

4.帮助学生构建STEAM知识框架，评估实验方案

中学生综合运用知识、协调知识的能力不足，教师要帮助学生构建STEAM综合性知识框架，让学生明白解决问题的切入点，知道可以利用已有的哪些知识设计对策。同时，中学生思维灵活，想法大胆，会存在奇思怪想，想法太超前或不切实际会直接影响实验的顺利进行，因此，教师必须对学生设计的实验方案进行评估，如实验方案可行性不强则指导学生重新设计，确保各小组的实验方案科学合理。

5.指导学生进行实验，记录实验过程

学生在实验方案通过后，依据实验方案设计步骤进行实验，这个过程中，学生要集中注意力观察实验现象，并记录实验结果。对实验过程中出现的特殊现象要及时记录，以便讨论原因并进行深入研究。如实验结果并不是预想的或实验无法正常进行，则需要重新设计实验方案，再进行实验操作。

6.小组分享实验结果

实验顺利结束后，各小组可通过汇报、海报、演讲等形式进行交流，交流形式可根据研究主题性质自由选择。在交流分享过程中，各小组不仅可以看到彼此实验设计的优势，而且可以互提意见，不断完善实验过程，实验中存在的疑点大家互相探讨、共同解决。小组分享的过程不仅给学生展示自我的机会，而且学生的表达、沟通等能力也得到锻炼。

四、基于STEAM教育理念的中学地理教学案例设计

中学地理是一门实践性、综合性很强的学科，将其与STEAM教学相结合，让学生在做中学、创中学，在地理实践中理解知识，运用地理知识分析地理现象、解决现实问题，激发学习地理知识的興趣，培养学生的实践能力、创新精神。本文结合中学地理STEAM教学模型，以人教版高中地理必修1中的“河流侵蚀地貌”为例进行教学设计。

1.用长江各段地貌图片创设教学情境

教师展示长江上、中、下游三张地貌图，让学生观察三张图片中地貌外形表现的差异及各自的特点，引导学生思考“为什么同一条河流在上中下游会出现不同的地貌”，并让学生回想是否我们身边的河流也存在这种现象，那么产生的原因又是什么？让学生在情境中感到大自然的神奇，激发学生的求知欲。

2.紧扣情境提出问题

本节课以“河流地貌”知识点为中心，展开教学。在教师讲解“河流地貌中的侵蚀地貌及堆积地貌”后，学生对河流侵蚀及堆积有了科学的认识，让学生以小组为单位设计实验模拟河流侵蚀作用，以验证流水对不同河段地貌形成的影响。学生在实验过程中运用已学的知识设计实验，教师给予正确的理论、方法指导，让学生掌握河流侵蚀的原理。理论与实践相结合，让学生在做中感受到理论知识的科学性，培养学生的科学素养。

3.实验准备

学生在明确问题后，设计实验方案，积极准备实验材料。河流侵蚀模拟实验需要准备的器材如下：20cm×50cm的长方形塑料盒、粗细不一的砂土、水、小彩旗、勺子、支架、塑料网格。河流侵蚀模拟实验，学生很容易想到要准备水、砂土、塑料盒，但对小彩旗和勺子考虑不到。小彩旗起到标识作用，直观演示河流侵蚀的方向，勺子则用来压实砂土。在器材的准备过程中，学生已初步构建起技术和工程素养。

4.帮助学生构建STEAM知识，评估实验方案

河流侵蚀模拟实验中，在理论知识上，要对河流侵蚀有科学的认知，学生通过教师讲解，已构建起对河流侵蚀基本的科学认知，比如河流侵蚀会受流水速度、侵蚀物的硬度等因素的影响。在技术上，要引导学生思考为保证实验的顺利进行，要注意细节、实验步骤是否科学合理、实验器材是否准备齐全等，这些都能锻炼学生的技术素养。在工程知识上，让学生大胆设想引入工程，防护因河流侵蚀而造成的塌陷，如护岸工程。在数学上，让学生利用数学知识，控制变量，记录数据，使实验结果更加科学。实验结束后，让学生总结交流，把实验的成功经验分享给大家，将实验中存在的疑点、遇到的问题，一起交流学习，培养学生的人文素养。

5.河流侵蚀模拟实验

将塑料盒铺满粗细不一的砂土，厚度均匀，砂土蓬松，将塑料盒按30°角倾斜放置在支架上，将小彩旗插入塑料盒顶端的位置，在距离小彩旗8cm的地方，匀速浇注水流，让学生观察并记录，经过流水冲刷后河流在深度、宽度、长度上的变化。观察完后，让塑料盒里的砂土和小彩旗回归原状，加快浇注水流速度，接着观察河流在深度、宽度、长度上的变化。最后，控制水流速度和倾斜角度，用勺子把砂土压实，把塑料网格覆盖在砂土上，观察河流侵蚀变化情况。

6.交流学习，培养人文情怀

学生在自己获取知识的过程中，肯定会遇到一系列的问题，让学生把成功的经验分享给同学，把失败的原因总结好，学生之间互相交流、共同学习，一起解决遇到的难点、疑点。在这个过程中，学生的表达能力、合作能力、解决问题的能力得到了提升，在交流中学生的创造性思维得到激发，学生会有进一步探究的激情。

在河流侵蚀模拟实验中，为培养学生的科学认知，教师将河流侵蚀原理、河流侵蚀表现形态等用直观的教学方式呈现给学生，在实验设计中引导学生掌握科学的研究方法与思路，让学生在实践中理解知识和运用知识。在实验准备过程中，让学生自己设计方案，准备器材，明确实验步骤，其目的是锻炼学生的技术素养。通过让学生控制变量反复实验，引入塑料网格让学生体会工程护岸的效果，实验中培养学生的数学素养和工程素养[5]。在交流学习的过程中，学生之间交流经验、总结不足、寻找改进办法、互相碰撞思想的火花，启迪学生更深入的探究，展现学生的人文情怀，锻炼学生的合作学习能力和实践能力。

参考文献

[1] 范文翔，赵瑞斌，张一春.美国STEAM教育的发展脉络、特点与主要经验[J].比较教育研究，2018，40（06）.

[2] 袁利平，张欣鑫.论STEAM教育与核心素养的对接[J].陕西师范大学学报：哲学社会科学版，2017，46（05）.

[3] 胡卫平，首新，陈勇刚.中小学STEAM教育体系的建构与实践[J].华东师范大学学报：教育科学版，2017，35（04）.

[4] 任伟，李远蓉，马坤鹤等.基于STEM教育下的中学化学教学模式初探[J].化学教与学，2015（07）.

[5] 纪秋月，高欢，韩娇娇等.STEM教育理念在高中地理教学中的应用——以“荒漠化的危害与治理”为例[J].中学地理教学参考，2017（14）.

[作者：熊小菊（1992-），女，广西灌阳人，广西师范学院地理科学与规划学院在读硕士研究生;廖春贵（1991-），男，广西博白人，广西师范学院地理科学与规划学院在读硕士研究生;熊开宏（1990-），男，广西百色人，南宁市第二十八中学教师;胡宝清（1966-），男，江西临川人，广西师范学院北部湾环境演变与资源利用教育部重点实验室主任，教授，博士。]

【责任编辑   郭振玲】