基于STEAM教育理念的地理選修課程教學(xué)設(shè)計初探
——以地形沙盤的制作為例

●何昊文/重慶市巴蜀常春藤學(xué)校（400000）

一、STEAM教育理念的內(nèi)涵

STEAM教育是一種以培養(yǎng)現(xiàn)代工程師為目的，綜合多種學(xué)科知識，注重于鍛煉學(xué)生動手、交流、合作、創(chuàng)新能力的教學(xué)模式。STEAM是“科學(xué)（Science）”“技術(shù)（Technology）”“工程（Engineering）”“藝術(shù)（Art）”“數(shù)學(xué)（Math）”的英文首字母組合［1］，體現(xiàn)了多學(xué)科交融的理念。其綜合性、實踐性［2］與地理核心素養(yǎng)中的地理綜合思維、地理實踐力的契合度較高，有利于培養(yǎng)學(xué)生的地理核心素養(yǎng)。

二、地理STEAM課程教學(xué)設(shè)計

筆者依據(jù)STEAM教育理念，開展了主題為“地形沙盤制作”的地理選修課程的教學(xué)設(shè)計，總結(jié)出地理STEAM課程的教學(xué)流程，包括情景設(shè)置、任務(wù)要求、小組討論、設(shè)計構(gòu)建、效果評估、成果展示（圖1）。

圖1 地理STEAM課程的教學(xué)流程

1.情景設(shè)置

地理STEAM課程的情景須服務(wù)于課堂主題，具有激發(fā)學(xué)生興趣、引出課堂任務(wù)的功能，是使課程連貫、流暢的關(guān)鍵步驟。地理STEAM課程的情景設(shè)置是一個長期過程，具有知識和情感的雙重特性。

筆者從“地形沙盤制作”這一主題入手，一是根據(jù)STEAM的綜合性，歸納了地形沙盤制作所需的背景知識，以地貌學(xué)、工程學(xué)為導(dǎo)入，通過觀看紀錄片、手工制作小型工藝品等形式，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、構(gòu)建學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。二是根據(jù)學(xué)生的學(xué)情分析，設(shè)置適當?shù)慕虒W(xué)情境（表1）。

表1 教學(xué)情景設(shè)置

2.任務(wù)要求

任務(wù)要求是STEAM課堂的指導(dǎo)方向，具有承上啟下的作用，首先，任務(wù)要求是STEAM課堂主題的延伸，由于STEAM課堂的主題是現(xiàn)實中某一工程或項目，因此其任務(wù)要求應(yīng)符合實際、力求真實，這種真實感體現(xiàn)在對項目預(yù)算和數(shù)據(jù)標準的設(shè)定。其次，任務(wù)要求是設(shè)計構(gòu)建和效果評估的基礎(chǔ)，用以指導(dǎo)學(xué)生的設(shè)計方向，給予教師評判標準。基于以上需求，本課程從技術(shù)要求、預(yù)算要求、審美要求等三個維度進行任務(wù)設(shè)置。學(xué)生對這些要求考慮、協(xié)調(diào)的過程，對地理綜合思維素養(yǎng)培養(yǎng)具有積極意義，

（1）技術(shù)要求。指制作地形沙盤須達到的各項數(shù)據(jù)指標。明確技術(shù)要求，有利于學(xué)生理解課堂任務(wù)，明晰地形沙盤的數(shù)據(jù)概念，為最后的效果評估提供重要依據(jù)，教師在課前應(yīng)列出明確的要求標準（表2）。

表2 技術(shù)要求

（2）預(yù)算要求。指在制作地形沙盤中，所有消耗類素材的配額指標。為了體現(xiàn)現(xiàn)實工程中預(yù)算的概念，在各小組分發(fā)三顆圍棋子指代“金錢”。每一小組的素材配額是固定的，超出配額須支付棋子并影響最后的評分，這種任務(wù)要求有利于提高工作效率、節(jié)約課程成本、優(yōu)化資源配置，也使之后的小組討論和設(shè)計構(gòu)建更富挑戰(zhàn)，在提高課堂趣味性的同時，加強課程情景的真實性，實現(xiàn)情景與任務(wù)的有機統(tǒng)一。地形沙盤的預(yù)算要求如表3所示。

表3 預(yù)算要求

（3）審美要求。指地形沙盤的美觀度及與自然景觀的符合程度，是一種定性指標。其評判標準有以下三點：一是地形輪廓是否美觀、符合自然規(guī)律；二是地形植被是否符合垂直地帶性；三是配色是否美觀、協(xié)調(diào)。這種要求基于STEAM教學(xué)中的“art”藝術(shù)素養(yǎng)，使地形沙盤成為集實用性和觀賞性于一體的工藝品，提高了作品的完成度，有利于學(xué)生更好理解地形沙盤的概念。

審美要求與作品的效果評估和成果展示聯(lián)系緊密，最終將采用小組互評、教師評語和作品展覽會的方式體現(xiàn)出來，成為學(xué)生作品考核的重要指標。

3.小組討論

小組討論是設(shè)計構(gòu)建作品前的必要步驟，學(xué)生以五人為一組探討地形沙盤的制作方案，有著提高作品質(zhì)量、建構(gòu)作品風(fēng)格的重要作用，同時兼具培養(yǎng)合作能力、協(xié)作精神等現(xiàn)代工程師的必備素養(yǎng)，本課程中小組討論主要以頭腦風(fēng)暴的形式展開。

小組討論的時間一般為5～10分鐘，在進行討論前，需向?qū)W生強調(diào)頭腦風(fēng)暴的步驟和方法。首先，所有小組成員應(yīng)暢所欲言并設(shè)置專門的記錄員記錄創(chuàng)意，這期間不能有成員打斷發(fā)言；之后，停止討論，篩選出最好且具有實用價值的創(chuàng)意；最后，針對這些創(chuàng)意進行進一步的拓展和延伸，形成最終方案。

4.設(shè)計構(gòu)建

設(shè)計構(gòu)建是地理STEAM課程的核心步驟，也是學(xué)生動手制作地形沙盤、培養(yǎng)地理實踐力的主要環(huán)節(jié)，在這一過程中，教師應(yīng)利用教學(xué)視頻或沙盤實物，給予學(xué)生沙盤制作的流程和范例，分階段、分步驟的設(shè)計和搭建模型，在完成每一階段之后，都要進行測試和檢驗，檢查模型的各項數(shù)據(jù)是否合格，并對不合格處進行調(diào)整和改進，最終完成作品。

（1）分階段完成項目。學(xué)生在正式制作沙盤之前，教師應(yīng)做好引導(dǎo)工作，首先拿出已經(jīng)制作好的沙盤成品，讓學(xué)生思考制作地形沙盤的步驟，之后分發(fā)用于制作地形沙盤的工具（除上文提到的消耗品外，還包括剪刀、膠帶、木板、草篩、毛刷、卷尺、繪圖紙）引發(fā)學(xué)生進一步討論，最終形成制作流程圖（圖2）。需要強調(diào)的是，學(xué)生在按照流程圖進行制作時，教師應(yīng)下場巡視，認真觀察，記錄好學(xué)生的制作進度及制作中出現(xiàn)的問題，解決小組內(nèi)部矛盾，鼓勵有困難的學(xué)生，增強學(xué)生的制作熱情。

圖2 地形沙盤制作流程

（2）檢驗測試與改進提升。檢驗測試與改進提升是設(shè)計構(gòu)建地形沙盤的兩個重要環(huán)節(jié)，但二者實為一個整體。學(xué)生在完成每個階段的工作后，必須進行項目的檢驗和測試，以判斷是否達到任務(wù)要求，對于沒有達標處，則需進行改進，此兩者是循環(huán)往復(fù)的關(guān)系，直到作品達到組內(nèi)滿意為止。這種制作模式的優(yōu)勢在于提高了各階段成品的精確度，避免了后期發(fā)現(xiàn)重大錯誤卻難以修改的問題，使作品趨于完美，為此，教師應(yīng)嚴格制定項目檢測和改進表（表4），分發(fā)到各組，實時記錄。

表4 項目檢測和改進

5.效果評估

效果評估以任務(wù)要求為基礎(chǔ)、統(tǒng)分表為形式（表5），從技術(shù)、預(yù)算、審美等三方面共計100分進行統(tǒng)分。對各小組作品的定量評價，其目的在于總結(jié)整個課程。對教師來說，效果評估可以發(fā)現(xiàn)學(xué)生的優(yōu)點和不足、考察地理核心素養(yǎng)的形成情況，為之后的課程建設(shè)、革新提供依據(jù)；對學(xué)生來說，效果評估可以使其獲得成就感，令其對自己的作品有客觀的認識。

表5 效果評估

6.成果展示

成果展示是將學(xué)生的作品對外展覽、交流的過程，也是整個教學(xué)流程的最后一步，教師應(yīng)與學(xué)校合作，舉辦學(xué)生作品展覽會［3］，學(xué)生以組為單位講解自己的作品和制作過程，分析獲得的技能和經(jīng)驗，增強了學(xué)生的自我認同感、參與感和成就感，使本次地理STEAM課程完美謝幕。

三、展望與反思

本次的地形沙盤制作課程為其他地理STEAM課程的開展提供了一個范式，基于此模式，能夠開展的地理課程還有很多，如治理水土流失的工程設(shè)計、河流大壩設(shè)計等，同時還應(yīng)注重區(qū)域認知和人地協(xié)調(diào)觀的地理素養(yǎng)培養(yǎng)，這也是筆者之后課程研發(fā)的方向。

本課程值得注意的問題包括三點：第一，課程的材料費用較高，很難進行大班教學(xué)，對于成本的把控還需進一步研究；第二，本課程需要學(xué)校配合較多，如教室選擇、活動策劃、教師配置等問題，都需依賴學(xué)校的支持；第三，對作品的情景設(shè)置和審美要求可以與地理區(qū)域認知素養(yǎng)相結(jié)合，設(shè)置特定的地區(qū)、氣候、水文背景，要求學(xué)生據(jù)此規(guī)劃山體巖石和植被，這一環(huán)節(jié)的構(gòu)建，還應(yīng)繼續(xù)研究。