STEM在高中地理教学中的应用

刘小冬

摘要：文章将以“赤水丹霞地貌”为例，将STEM教育理念贯穿于地理教学内容之中。旨在提高学生分析问题能力，解决问题能力和科学探究精神。通过STEM教育理念渗透，培养更为全面的更加具有科学素养的学生。

关键词：STEM教育;地理教学;赤水丹霞地貌

STEM教育是集合科学、技术、工程、数学方面的知识，以跨学科的形式在教学中整体呈现的教学模式。STEM教育具备跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性和技术增强性等新的核心特征。[1]

STEM教学模式是一种跨学科的教学模式，能提升学生的综合能力、实践能力，而地理学科核心素养强调地理学科要培养学生的综合思维、区域认知，人地协调观，地理实践力。[2]笔者整合乡土资源，开发出《赤水丹霞地貌》课例，对STEM教育模式在高中地理教学中提供了具体的应用案例。

课程名称：赤水丹霞地貌 教学对象：高一年级学生 教学时间：2课时 项目介绍：通过项目引导、小组合作和实验模拟帮助学生理解赤水丹霞形成过程 问题及任务：丹霞地貌形成过程 涉及STEM学科知识：科学（S）：了解丹霞地貌形成的物理、化学过程，了解地球内外力作用对地表形态塑造作用;技术（T）：VR技术的使用、Googleearth软件应用、Surfer软件应用;工程（E）：赤水丹霞景观的工程保护、模拟岩石风化实验;数学（M）：实验数据记录，空间概念。

课程安排：

6E程序——参与

教学内容：项目指引创设情境教师活动：1、播放赤水丹霞宣传片《赤水丹青》，让学生认识到赤水丹霞的美学价值与科学价值。2、利用Google earth软件带领学生找到赤水丹霞所在地，了解赤水丹霞的位置分布和相对位置关系以及及纬度，海拔等关键性地理信息。3、利用VR技术让学生身临其境，登录http：//vr.csdxcn.com/让学生能直观地、身临其境地感受到赤水丹霞的美学价值。4、引导学生关注主题：丹霞地貌形成的原因，过程和丹霞地貌的保护。学生活动：1、操作Google earth软件，找到丹霞地貌分布区，读出纬度、海拔等重要的地理信息和河流、地形等相关信息。2、操作iPad，进入http：//vr.csdxcn.com/网站，直观感受赤水丹霞的美学价值。3、熟悉设备和软件，进行相关软件的操作练习。

6E程序——探索

教学内容：研读编制的校本材料，思考丹霞地貌形成的过程教师活动：收集该地区的Google地图高清卫星图，获取高程DEM数据，同时推演过去的高程。用Surfer软件计算机模拟时间变化下地形演变历程。

学生活动：1、学生观看教师演示，分析地形演化的主要原因。2、分小组探讨赤水丹霞发展阶段并预测未来赤水丹霞地貌形态变化。

6E程序——解释

教学内容：逐步分析教师活动：丹霞地貌，属于红层地貌，是一种水平构造地貌。它是指红色砂岩经长期风化剥离和流水侵蚀，形成孤立的山峰和陡峭的奇岩怪石，是巨厚红色砂、砾岩层中沿垂直节理发育的各种丹霞奇峰的总称。学生活动：合作完成丹霞地貌的发育流程。理解丹霞地貌是在内外力综合作用的结果下形成。合作设计外力作用下的风化和侵蚀的实验方案。

6E程序——工程

教学内容：模拟实验，深入了解教师活动：实验1：模拟岩石的风化实验【模拟岩石暴露在周围的环境中并缓慢地风化的过程】步骤：1、先用牙签在肥皂上深深刻上你的名字，再称出肥皂的重量。2、测量并记录肥皂上被刻文字的深度。3、打开自来水龙头，让水滴在肥皂上，调节水流大小，直到可以观察到被刻文字深度的变动。4、测量并记录被刻文字的深度。分析与结论：1、被刻入肥皂块里的文字深度是如何变化的？2、肥皂的形状、大小或重量发生了变化吗？3、失踪的肥皂快到哪里去了？4、你还能想到其他方法来确定肥皂损耗的情况吗？实验2：模拟流水侵蚀实验【模拟岩层在流水侵蚀作用下不断下切、侧切，河谷加深变宽的过程】?步骤：1、准备好木盒均匀铺上砂泥混合物层。2、倾斜放置好后再上方插上一根小旗作为标记。3、定量放水，调节水流大小。4、测量并记录形态和深度、宽度变化。分析与结论：1、实验中斜面在深度和宽度上发生了怎样的变化？2、实验中的小旗发生了怎样的变化？3、河流的侵蚀作用有哪几种形式？学生活动：1、学生课上小组合作记录，分析数据。3、两个小组上台为大家讲解自己小组的实验结果以及实验的改进建议。

6E程序——深化

教学内容：教师总结，提出下一步思考方向教师活动：1、总结课堂活动设计意义。2、通过新情境，引导学生思考如何对赤水丹霞风化较为严重的地点进行工程性保护。学生活动：梳理学习内容，思考遇到的新问题。

6E程序——评价

教学内容：多维评价、反思改进。教师活动：1、课中提问，课后考核，检查学生理解情况。2、设计评价表，学生评价教师授课效果，学生互评学习效果。3、教师自我评价。4、跨学科教师进行课程评价学生活动：1、学生回答老师提问。2、填写评价表。

STEM教育与地理核心素养不谋而合，正如案例中展示的，案例开发侧重于在了解利用生活现象将学科综合知识联系起来，培养学生的跨学科思维、信息素养、科学探究兴趣、意识和能力以及地图思维等方面的思维和能力，并通过拓展延伸联系实际生活中的问题，将理论与实际相联系。

参考文献：

[1]余胜泉，胡翔.STEM教育理念与跨学科整合模式[J].开放教育研究，2015，21（04）：13-22.

[2]韋志榕，朱翔.普通高中地理课程标准（2017版）解读[M].北京：高等教育出版社，2017.