5TEAM教育下高中地理综合思维的培养探索

刘玉珊

一、STEAM教育在新课程改革中的萱要作用

（-）STEAM教育的概念

STEAM教育是融合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）和数学（Mathematics）教育理念和教育模式，旨在帮助学生掌握跨学科的知识、培养合作解决问题和应变的能力。它提出不仅让学生主动去参与，并且由教师创设真实的情境，让学生在参与过程中不断交流和尝试，从而提高逻辑思维能力和发散思维能力以及创新能力。

（二）STEAM教育的作用

教育改革发展要着力于提高学生自主探究的学习能力、勇于开拓的创新精神和善于解决问题的实践能力。而STEAM教育的核心内容正是培养学生的创新意识、发散思维、想象力、发现问题的能力、团队合作能力等。所以，STEAM教育的作用不仅是培养学生的核心素养，在一定程度上也能促进教学改革和教师的成长以及培养创新型人才。

1.增强学生学习的兴趣，激发学生学习的主动性

STEAM教育强调从真实生活情境出发，鼓励学生打通学科壁垒，从不同的角度不同的学科形成新思维，将所学理论运用于实际，鼓励学生敢于尝试，使得学生的主动性得到发挥。同时，减轻学生记忆负担，增强学生学习的兴趣。

2.能够凸显课程标准，培养学生地理综合思维素养

《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》指出，综合思维是指要素的综合、时空的综合、地方的综合，而综合思维的培养目标是让学生能够全面地、辩证地观察、分析和认识不同地方的地理环境特点，解决地理问题。STEAM所蕴含的跨学科理念、动手操作理念、沟通合作解决问题的理念与地理新课程标准具有高度的一致性。

3.加快学科课程融合，推进教学方式改革

在STEAM教育中，教师为引导者，为学生提供问题情境，了解问题解决的进程，适时指正；学生发挥主体性，借助已有的多学科知识与小组合作学习，寻找解决问题的途径。因此，STEAM教育与高中地理教学结合，使地理课堂更为开放、灵活、多样，从而推进教学方式的改革。

4.丰富教师的内涵，促进教师专业能力成长

STEAM教育不仅需要教师具备关于数学、技术、工程等知识和技能，也需要教师具有先进的教学理念，良好的教学组织能力和灵活的教学调控力，这样才能真正活化自己的课堂，培养学生的发散思维能力。这就倒逼教师不断整合课程内容，调整教学方式，丰富自己的内涵。

5.培养学生创新意识，培养新时代人才

STEAM教育更加注重过程，强调学生的参与并且亲手制作，鼓励学生尝试，提升学生动手能力，增强学生学习的自信心。同时，从科技、工程、艺术和数学等多个方面培养学生的核心素养，唤醒学生与生俱来的创造力潜能，培养新时代人才。

二、STEAM教育在具体课程设计中的应用

本文以中图版教材（选择性必修三）中“第三章第一节碳排放与碳减排”的教学设计为例，将STEAM教育融入教学，用以提升学生的综合思维能力。

（一）教材的分析

1.教学内容的选取

STEAM教育的教学主要依靠教师创设真实的情境，所以并不是所有的高中地理内容都适合。而考虑到STEAM教育具有跨学科性、实践性、情境性、协作性特点，选择了与新课程改革之后新增的内容——环境与国家安全中的《碳排放与碳减排》相整合，这样学习过程中能够以真实的情境满足学生的实践探究，也能以开放性的问题满足学生的合作探索，同时跨学科也能实现课程的趣味性。而该部分内容又是高中地理课程的升华和总结，对学生的核心素养的培养、家国情怀的形成起着重要的作用，是对学生终身发展有用的地理知识，也是落实立德树人的必备内容。

2.教学目标的分析

（1）课程标准：运用碳循环和温室效应原理，分析碳排放对环境的影响，说明碳减排国际合作的重要性。

（2）核心素养包括综合思维、地理实践力、人地协调观。

综合思维：运用图表，说出自然环境中碳循环与温室效应的关系。

地理实践力：结合资料，分析碳排放对环境的影响，理解人类活动对全球变暖的影响，同时制作温室效应实验器材和绘制绿色校园宣传海报。

人地协调观：运用材料，说明碳减排国际合作的重要性，树立节能减排、保护环境的意识。

3.学情分析

根据心理学家埃里克森的心理社会发展理论，高中生处于青春期，对各种事物具有強烈的好奇，且精力充沛。因此，在此阶段使用STEAM教育形式，既有利于激发学生学习热情，又可以帮助学生整合知识，提升动手能力和合作能力。因此，在高中阶段的学生具备了开展STEAM教育的条件。

4.跨学科知识地图

（二）教学设计

1.课前准备

教师：针对本节内容准备好教学素材（图片、视频、资料、实验器具）。

学生：课前预习。

设计意图：延伸学生学习的过程，提高学生学习体验程度，增强学生的学习兴趣。

2.课堂导入

教师：播放新闻中关于碳中和的片段并提问：什么是碳达峰，什么是碳中和？

学生：带着疑问观看新闻联播，学生代表解答碳中和、碳达峰的概念。

STEAM素养以及地理核心素养和能力的培养：通过真实情境入手，培养学生的兴趣，引起学生思考社会问题。通过引导学生观看新闻，提升学生的人文素养和语言表达的能力。

3.碳循环过程

教师：指导学生阅读教材中的碳循环示意图：指导学生自己绘制碳循环示意图。

学生：认真阅读碳循环示意图，指出碳循环发生的空间位置（圈层、碳库）、发生环节（碳汇、碳源）和碳循环的地理过程；自己绘制碳循环示意图。

STEAM素养以及地理核心素养和能力的培养：通过对碳循环示意图中的读图、识图、析图、绘制，提高学生的绘图能力和对碳循环的认识：通过读图和绘图，提升学生的艺术素养，提升学生审美能力；提升学生读图、析图、绘制的能力，提升学生运用知识解决问题的能力；通过理解碳循环，让学生将自然环境各要素相结合，提升综合思维素养。

4.温室效应原理

教师：指导学生阅读教材中的温室效应示意图；指导翻阅教材中大气受热的内容。

学生：结合大气受热的内容，解释温室效应的形成原理：通过读图，总结温室气体排放的途径，并讨论带来的结果。

STEAM素养以及地理核心素养和能力的培养：提高学生的读图能力和整理、总结知识的能力，使学生理解温室效应形成原理和温室气体排放途径，提高学生的科学素养：提升学生知识整合的能力，延长学生的知识链，拓宽知识广度和深度，增加解决问题的切入口，提升综合思维素养。

5.温室效应实验模拟

教师：指导学生掌握温室效应模拟实验的实验要求。

（1）动手制作对照组实验生态瓶。准备合适的生态瓶、温度计、玻璃管等器材，按照要求进行组装。

（2）在B瓶中注入高浓度二氧化碳。

（3）在光照充足的白天，记录A瓶和B瓶中空气的温度。

（4）总结这次实验，分析实验结果，撰写实验报告。

学生：

（1）动手制作对照组实验生态瓶，按照要求组装。

（2）在合适的实验环境下，记录AB两瓶空气的温度。制作实验记录统计表，记录相关数据，并针对实验中出现的问题进行分析，控制实验中的干扰因素。

（3）在教师的指导下，总结这次实验，分析实验结果，撰写实验报告。

设计意图：通过动手制作实验，提升学生的工程素养和技术素养：通过记录温度，进行数据分析总结，提升学生的数学素养；小组合作实验和撰写报告，让学生集思广益，提升学生的综合思维能力和实践能力。

6.课前准备（第二课时）

教师：组织学生以小组为单位针对“温室效应对地理环境的影响”进行资料的收集和整理。

学生：合作小组明确学习的任务，进行适当分工；制作PPT方便成果展示。

STEAM素养以及地理核心素养和能力的培养：提高学生收集和整理资料的能力，培养学生独立思考和合作解决问题的能力。

7.碳排放的影响

教师：播放关于北极熊生存环境变化的视频，引出温室效应的影响：教师对学生的学习成果进行评价和总结。

学生：学生小组代表对自己收集的资料进行成果展示。

STEAM素养以及地理核心素养和能力的培养：分组展示成果，有利于激发学生的胜负欲，提升学习的动力：自行展示成果，提升学生的语言表達的能力，有利于独立思考和解决问题的能力，提升学生的综合思维素养。

8.碳减排和国际合作

教师：组织模拟联合国环境保护会议进行讨论：中国需要争取碳排放空间：为了环境，我们要减少碳排放。

学生：对全球碳排放提出不同的观点：整理学校可以进行碳减排的方式：设计口号，发出倡议和宣誓；绘制绿色校园宣传海报。

STEAM素养以及地理核心素养和能力的培养：提高学生参与自然界相关决策的能力，提升学生的科学素养：整理学校碳减排方式，让学生将所学知识运用于实际，提升解决问题的能力：并且设计口号，发出倡议，培育学生的人地协调观。

9.课堂小结和提升

教师：结合板书归纳教学内容，回归到国家安全问题。

学生：列出本课的思维导图。

设计意图：落实教学内容，帮助学生构建知识模型，提升课程高度。

STEAM素养以及地理核心素养和能力的培养：将知识分解后重新整理，有利于知识的发散，培养综合思维能力，培养家国情怀。

三、STEAM教育对学生综合思维能力的培养

（一）进行跨学科思考，培养学生问题解决的能力

跨学科思考，可以提供多方向的思考角度，拓宽学生的视野，将地理环境中的各要素相结合，深入理解复杂的问题，有利于知识、方法的综合运用，有利于学生的创新。

（二）通过小组合作，发展学生的合作能力

STEAM强调“从做中学”，而在小组合作中，不仅可以增强学生的情感，有利于观点、智力、意志的综合，还可以突出学生的主体地位，增强主动参与意识，通过学生自主查找、阅读、制图、析图，引发深度思考，锻炼学生自主思考和解决问题的能力。

（三）多样化教学培养学生的创新思维意识

多样化教学可以适应不同学生的学习风格和能力水平，有利于学生进行个性化学习，有利于学生特长的发挥。同时，通过启发式教学、案例分析、问题解决等方式有利于启发学生的思维，培养学生批判思维和创造性，有利于思维的综合性，拓宽思维的广度和深度，进而提高综合思维能力。

四、STEAM教学存在的局限性

STEAM教育还未完全深入我国文化教育界，大多数教师对该概念的认知还处于初期阶段，对其一知半解。所以，在教学中容易走入误区。同时，由于在新高考文理分科，高中地理属于文科课程，文科教师在数学、技术、工程等知识和技能的运用中还有一定的欠缺，这就需要学校对教师进行一定的培训，并且进行示范课的指导。

STEAM教育在高中地理教学中具有一定的作用，对学生的综合思维培养也有提升。但并非所有的高中地理课程都能够与STEAM模式融合，这就需要教师对课程进行选择。以中图版新教材中选择性必修系列教材为例，选择性必修一（自然地理基础）中的内容——地球运动、地表形态的变化、天气成因、地球上的水与STEAM融合度都较高，实践性操作性较强；而选择性必修二（区域发展）中的内容偏文科，与STEAM融合度较低；选择性必修三（资源、环境与国家安全）中第三章环境与国家安全与现实情境相关性较大，可探索性较强，也可以较好地与STEAM模式融合。

大多数教师有意愿去尝试新的教学理念，开发新的课程，但现实是教学中教学任务繁重，开发课程的精力有限。同时，在真实的课程教学中，利用有限的时间让学生进行自主实践探索，很可能难以完成既定的教学目标，短时间成效不大，难以得到支持。所以，教师要真正减负，并且延长教学改革的时限，让教育能慢慢地开出花朵来。

五、结束语

STEAM教育与高中地理的融合，有利于改变传统的教学理念、教育方式、学习方法，让学生成为学习的主人，充分发挥自身的主观能动性，通过实践和探索，提升地理的综合思维能力以及其他的地理核心素养，培养时代所需要的人才。同时，STEAM模式中提出的跨学科理念与现今时代提出的融合课程和广域课程相契合，在各学科、各学段都有普适性。所以，将STEAM教育与高中地理课程融合，有其必要的推广价值。