基于STEAM教育理念的初中地理實驗教學(xué)探究

丁 盈 江蘇省張家港市第二中學(xué)

STEAM 教育理念是以設(shè)計、探索為目標(biāo)，對相關(guān)問題進(jìn)行科學(xué)、深入的研究，簡單來說就是在教育中利用問題作為驅(qū)動，讓學(xué)生在實踐過程中獲得提高，這樣不僅能夠獲取理論性知識，還能強化實踐能力，最終形成良好的核心素養(yǎng)。由于初中地理課程內(nèi)容具有綜合性特征，涉及科學(xué)、技術(shù)以及數(shù)學(xué)等多個方面，STEAM 教育理念的應(yīng)用可以推動初中地理實驗教學(xué)改革，培養(yǎng)學(xué)生的地理興趣與綜合素養(yǎng)。因此，教師要勇于嘗試，在初中地理實驗教學(xué)中推行STEAM教育理念。

一、初中地理實驗教學(xué)落實STEAM 教育理念的可行性

（一）地理學(xué)科目標(biāo)與STEAM教育理念一致

STEAM 教育理念融合了科學(xué)、技術(shù)以及學(xué)科等多個層面，在教學(xué)過程中不是機(jī)械式學(xué)習(xí)課本知識，而是改變常規(guī)的教育模式。另外，該理念注重團(tuán)隊協(xié)作、實踐探究，所以與很多學(xué)科存在密切聯(lián)系。目前STEAM教育理念已經(jīng)在我國初中教育中逐漸深入，將培養(yǎng)綜合素質(zhì)人才作為目標(biāo)，而初中地理學(xué)科也是以核心素養(yǎng)作為學(xué)生的發(fā)展目標(biāo)，因此兩者在目標(biāo)、方向上一致。初中地理屬于綜合性的學(xué)科內(nèi)容，其中包含了大氣、水圈以及巖石圈等知識，與其他學(xué)科息息相關(guān)，如數(shù)學(xué)、生物、物理等。而學(xué)習(xí)地理是為了推動自然環(huán)境保護(hù)發(fā)展，這對我國社會建設(shè)有著重要作用，所以地理學(xué)科的特性與STEAM 教育理念相同，兩者可以融合，共同培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。

（二）課程標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容與STEAM教育理念契合

初中地理實驗教學(xué)需要將學(xué)生分組，并通過實踐操作、溝通交流等環(huán)節(jié)完成教學(xué)，這符合初中地理課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新與實踐能力，并利用實驗教學(xué)掌握更多地理知識，同時激發(fā)學(xué)生對地理課程的濃厚興趣，因此與STEAM 教育理念完美契合。除了課程標(biāo)準(zhǔn)以外，初中地理課程內(nèi)容十分廣泛，不僅包括中國地理知識，還包括世界地理部分，同時還有地球面貌、氣候等，屬于具有層次性的學(xué)科內(nèi)容。另外，中國地理致力于自然環(huán)境保護(hù)、自然資源開發(fā)，所以與STEAM 教育理念中的技術(shù)層次內(nèi)容契合。因此，在教學(xué)過程中教師也可以融入STEAM 教育理念，提高初中地理實驗教學(xué)的有效性。

二、STEAM 教育理念下初中地理實驗教學(xué)存在的問題

（一）STEAM教育理念的認(rèn)知不足

盡管STEAM 教育理念已經(jīng)在我國全面普及，但能夠深入理解該理念的教師并不多，尤其是將其應(yīng)用在初中地理實驗教學(xué)中，因此STEAM 教育理念的發(fā)展受到限制。對于很多初中地理教師來說，STEAM 完全是新的教育理念，對教師的各方面要求極高，包括思想深度、組織能力、教學(xué)技能都要比以往更加嚴(yán)格。另外，在教學(xué)設(shè)計中必須要基于STEAM 教育理念打造初中地理實驗課堂。然而，在缺乏認(rèn)知的條件下，自然無法控制實驗教學(xué)的比重，所以不少教師仍然堅持以學(xué)習(xí)為核心、實踐為輔助的傳統(tǒng)教學(xué)理念。

（二）學(xué)校地理實驗教學(xué)資源不足

目前看來，初中地理實驗教學(xué)在時間分配上明顯達(dá)不到要求，大多數(shù)情況下會以理論知識講授為主，而實驗教學(xué)可有可無，加上學(xué)習(xí)任務(wù)較為繁重，時間又有限，所以無法合理安排實驗教學(xué)內(nèi)容。雖然STEAM 教育理念倡導(dǎo)實踐，但缺少實踐作為支撐，很難按時完成實驗教學(xué)任務(wù)，在必要的情況下可能會放棄實驗，利用現(xiàn)代多媒體教學(xué)來代替，大大降低了學(xué)生的積極主動性。其次，地理知識相對繁雜，實驗教學(xué)用到的器材較多，很多需要教師自制，學(xué)校未必有足夠的設(shè)備設(shè)施給予支持。如在地形地貌構(gòu)造的教學(xué)中，缺少模具和相關(guān)實驗，學(xué)生自然只能了解知識概念，因此學(xué)習(xí)的過程中缺乏深度、廣度。

三、基于STEAM 教育理念的初中地理實驗教學(xué)策略

（一）收集素材趣味性導(dǎo)入

在初中地理日常教學(xué)活動之中，教師需要結(jié)合實驗教學(xué)的實際要求，合理調(diào)整具體的教學(xué)策略，結(jié)合學(xué)生當(dāng)前的能力發(fā)展需求，合理調(diào)整初中地理實驗教學(xué)的具體體系，將STEAM 教育理念直接引入其中，充分發(fā)揮STEAM 教育理念的引導(dǎo)與帶動作用。教師需要在教學(xué)設(shè)計環(huán)節(jié)中，集中收集相關(guān)趣味性素材，并結(jié)合學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將相應(yīng)素材整合成具體的學(xué)習(xí)模塊，以便為后續(xù)課堂學(xué)習(xí)活動以及實驗教學(xué)活動奠定良好的基礎(chǔ)。初中地理實驗教學(xué)應(yīng)符合學(xué)生的興趣點，并在實驗過程中充分鍛煉學(xué)生的地理思維與實踐操作，從而形成良好的學(xué)科素養(yǎng)。

本文以初中地理人教版八年級下冊《世界最大的黃土堆積區(qū)——黃土高原》為例，通過融入STEAM 教育理念，設(shè)計出完善的實驗教學(xué)流程，構(gòu)建有利于提高學(xué)生綜合素養(yǎng)的實驗教學(xué)體系。首先，高效率教學(xué)必須要注重趣味性因素，尤其在實驗教學(xué)正式開始前，教師要通過抓住學(xué)生興趣點，讓學(xué)生保持注意力集中的狀態(tài)，這樣才能達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果。其次，初中階段的學(xué)生往往對新鮮事物興趣濃厚，因此教學(xué)過程中可以融入新聞事件、新奇故事吸引學(xué)生。如教學(xué)前通過播放多媒體課件展示黃土高原地區(qū)的特點，由于地質(zhì)原因黃土高原林木往往生長較差，樹木在生長過程中不僅相對彎曲，同時葉子稀疏、樹根松動，因此當(dāng)?shù)氐臉淠疽脖环Q之為小老頭樹?！巴瑢W(xué)們想一想為什么當(dāng)?shù)氐臉淠緯L成這樣呢？”學(xué)生看過材料開始思考，黃土高原的樹木生長到底是哪種因素造成，應(yīng)該采取什么樣的措施才能改善，在這個過程中學(xué)生對生態(tài)環(huán)境問題產(chǎn)生濃厚興趣，有利于后續(xù)開展實驗教學(xué)。除此之外，教師還可以播放黃土高原的視頻資料，包括黃土高原的地理位置、景觀資料、形成原因等，通過最簡單、直接的方式讓學(xué)生獲得感性認(rèn)知，并借助生動形象的畫面，引導(dǎo)學(xué)生上升到理性認(rèn)知，為后續(xù)的實驗開展做好鋪墊。

（二）創(chuàng)設(shè)情境提出問題

在正式開展實驗操作教學(xué)活動的過程中，教師需要靈活選取教學(xué)模式以及教學(xué)方法，通過創(chuàng)設(shè)相應(yīng)的教學(xué)情境，引導(dǎo)學(xué)生深入思考具體的學(xué)科知識，并且不斷鼓勵、引導(dǎo)學(xué)生主動提升自身多方面的學(xué)習(xí)能力及相關(guān)學(xué)科素養(yǎng)，尤其是有效培養(yǎng)學(xué)生自主思考能力以及獨立研究能力。STEAM 教育理念明確要求教師將問題情境引入教學(xué)環(huán)節(jié)之中，引導(dǎo)學(xué)生融入其中，并且認(rèn)真理解比較復(fù)雜的學(xué)科知識，不斷培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)意識，端正學(xué)生學(xué)習(xí)態(tài)度，糾正學(xué)生的學(xué)習(xí)問題，鼓勵學(xué)生進(jìn)行獨立思考與深入反思。除了趣味性引導(dǎo)以外，教師還可以借助情境的創(chuàng)設(shè)，引起學(xué)生積極的情感反應(yīng)，這也是提高教學(xué)效果的重要方法，簡單來說就是借助多種教學(xué)手段，營造出濃厚的學(xué)習(xí)氛圍，激發(fā)學(xué)生的求知欲望，全身心投入到地理知識的探索、獲取以及掌握。教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)大多會貫穿于整個課堂，如果在教學(xué)開始前進(jìn)行創(chuàng)設(shè)，往往能夠達(dá)到事半功倍的教學(xué)效果，在STEAM 教育理念下，初中地理實驗教學(xué)面臨著變革，而教師的情境創(chuàng)設(shè)能力也成為一項重要考驗。不過初中地理課程包含的內(nèi)容相對寬泛，不是所有知識都符合情境創(chuàng)設(shè)需求。先要甄選教學(xué)主題，按照主題創(chuàng)設(shè)出真實的情境內(nèi)容，從而最大化激發(fā)學(xué)生的求知欲望，抓住學(xué)生的好奇心理。例如，初中地理人教版八年級下冊《世界最大的黃土堆積區(qū)——黃土高原》，在情境創(chuàng)設(shè)中可以選擇播放有關(guān)黃土高原的影視資料，讓學(xué)生直觀感受褐黃色的原野沒有一絲綠色，當(dāng)?shù)氐娜藗円虻刂埔藢⒏G洞作為房屋。在創(chuàng)設(shè)情境后展開信息交流，要求學(xué)生說出涉及黃土高原的知識內(nèi)容，并討論交流黃土高原的形成，從而加深本節(jié)課的認(rèn)知，在良好的教學(xué)情境下完成學(xué)習(xí)。

（三）明確探究任務(wù)核心

在STEAM 教育理念下，教學(xué)都是以問題展開，并在過程中明確探究任務(wù)核心，從而達(dá)到良好的教學(xué)效果，簡單來說就是要求學(xué)生帶著問題去探索答案，掌握知識并化為己用。由此可見，教師提出的問題往往會直接影響教學(xué)成效，尤其在實驗教學(xué)開始前，需要學(xué)生掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)知識，為后續(xù)開展實驗進(jìn)行鋪墊，因此，教師要準(zhǔn)備高質(zhì)量的問題，明確課程重點與難點。由于初中生的知識儲備有限，綜合能力有待加強，所以在教學(xué)過程中，必須由教師幫助學(xué)生厘清學(xué)習(xí)核心，這樣才能掌握學(xué)習(xí)重點。目前來看，帶著問題去思考是比較有效的學(xué)習(xí)方法，能避免學(xué)生偏離課堂目標(biāo)。

例如，初中地理人教版八年級下冊《世界最大的黃土堆積區(qū)——黃土高原》中，本節(jié)實驗課程的核心就是水土流失的影響因素，這也是比較重要的知識點，在掌握黃土高原的位置與范圍、降水量分布等知識后，學(xué)生已經(jīng)對黃土高原的自然地理概況有所掌握，這時教師提出問題：黃土高原具有哪些地形特征？黃土高原水土流失嚴(yán)重的原因有哪些？在提問時應(yīng)注意緊扣主題，與本節(jié)課的內(nèi)容息息相關(guān)，并在提出問題后要求學(xué)生收集資料，可以通過個人或小組分工的方式，收集黃土高原地形、地貌圖片與文字資料，找到水土流失的關(guān)鍵因素，教師要注意從旁協(xié)助糾正，確保學(xué)生牢牢掌握知識點。

（四）實驗用品與說明

在《世界最大的黃土堆積區(qū)——黃土高原》實驗教學(xué)中，主要用天然草皮、沙土、土壤等材料，同時準(zhǔn)備幾個灑水壺、燒杯等器皿。本節(jié)實驗課程需要使用的材料可以提前在花園、操場上收集，為了融入STEAM 教育理念，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動性，可以要求學(xué)生自主收集材料和道具，在學(xué)生無法完成的情況下教師給予適當(dāng)指導(dǎo)，確保實驗教學(xué)能夠順利開展。

（五）水土流失影響因素探究實驗

在初中地理實驗教學(xué)中需要明確STEAM 教育理念的內(nèi)涵，就是在實驗學(xué)習(xí)過程中形成完善的知識體系，實驗教學(xué)需要將學(xué)生分為不同小組，組內(nèi)成員明確自身分工任務(wù)，包括實驗的具體操作、記錄工作，為后續(xù)探究留下參考資料。由此可見，STEAM 教育理念要求學(xué)生在實驗過程中形成完整的知識框架，所有學(xué)生都能夠集思廣益，加上教師適時的點撥和啟發(fā)，有效提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。如果效果不佳應(yīng)及時反思，對各個環(huán)節(jié)展開分析，再次進(jìn)行實驗教學(xué)。以初中地理人教版八年級下冊《世界最大的黃土堆積區(qū)——黃土高原》為例，首先把準(zhǔn)備好的燒杯放置在實驗臺上，并將學(xué)生制作的斜坡道具放好，其中斜坡設(shè)置為10°、20°、40°，固定好后開始進(jìn)行實驗。用同一水壺在三個斜面上澆水，設(shè)置好時間觀察流入燒杯中的泥土，再使用不同孔隙的灑水壺對著斜面澆水，同樣注意觀察燒杯中的泥土量。然后在不同斜面上覆蓋草皮，通過灑水觀察水流速度以及最終沉淀在燒杯中的泥土量。最后在斜面上分別覆蓋沙土與黏土，灑水觀察兩種土壤的差異，整個實驗過程要注意科學(xué)規(guī)范，每位學(xué)生都能充分參與，并做好觀察和記錄獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

（六）注重引導(dǎo)構(gòu)建STEAM知識體系

實驗教學(xué)后教師必須適時引導(dǎo)。教師可以巡回檢查學(xué)生的研究結(jié)果，及時糾正實驗教學(xué)過程中的錯誤，通過耐心指導(dǎo)打造高質(zhì)高效的實驗教學(xué)課堂。另外，教師要善于總結(jié)歸納，幫助學(xué)生明確實驗教學(xué)的核心，尤其在某些抽象性、概念性知識中，通過歸納、概括、梳理使學(xué)生更容易理解知識，從而達(dá)到事半功倍的學(xué)習(xí)效果。在該節(jié)實驗教學(xué)課程中，教師應(yīng)在實驗結(jié)束后進(jìn)行總結(jié)歸納，確保學(xué)生快速、精煉地完成本節(jié)課重點知識學(xué)習(xí)，形成較為完善的知識體系，這也是STEAM 教育理念的內(nèi)涵。在初中地理人教版八年級下冊《世界最大的黃土堆積區(qū)——黃土高原》中，需要幫助學(xué)生歸納三個重要知識點：第一，黃土高原的地表景觀特征，同時了解當(dāng)?shù)厮亮魇У囊蛩?，在實驗過程中學(xué)生已經(jīng)明白水土流失是人為與自然共同作用的結(jié)果，比如黃土高原地區(qū)的水土流失時土質(zhì)疏松，缺少植被保護(hù)，并且降水量過于集中等多種原因造成。第二，對學(xué)生的思維進(jìn)行拓展，考慮黃土高原地區(qū)水土流失治理措施，比如利用林草護(hù)坡、修建擋土壩等，在陡坡地退耕還林還草，就能改善黃土高原地區(qū)的水土問題。第三，抓住地理與數(shù)學(xué)知識之間的聯(lián)系，通過掌握第一變量，研究目標(biāo)變量基本操作技巧，充分保障整個實驗過程的科學(xué)合理性，對收集到的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行歸納整理。

（七）溝通交流提高探究效果

STEAM 教育理念下初中地理實驗教學(xué)，應(yīng)該以構(gòu)建開放型課堂為主，所以在實驗過程中或?qū)嶒灲Y(jié)束后，要加強學(xué)生之間的溝通交流，以此來提高教學(xué)效果。課堂交流可以幫助師生之間形成紐帶，確保互相理解、互相信任以及互相尊重，建立相對和諧的關(guān)系，因此初中地理實驗教學(xué)不能拘泥于形式。在實驗教學(xué)完成后應(yīng)集中交流展示，如小組之間通過交流繪制思維導(dǎo)圖，或各小組代表闡述探究結(jié)果，以此來達(dá)到相互借鑒、共同提高的目標(biāo)。另外，STEAM 教育理念認(rèn)為，學(xué)生綜合能力的提高需要一個循序漸進(jìn)的過程，教師應(yīng)注重培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)主動性，所以需要在實驗教學(xué)結(jié)束后開展交流互動環(huán)節(jié)，這是在幫助學(xué)生深度思考，加深學(xué)生對知識本質(zhì)的理解。實驗過程中學(xué)生記錄的數(shù)據(jù)資料、研究材料非常寶貴，通過交流分享心得能夠?qū)崿F(xiàn)創(chuàng)新、完善知識框架的目標(biāo)。

綜上所述，STEAM 教育理念與初中地理實驗教學(xué)完美契合，能夠提高學(xué)生的地理綜合素養(yǎng)，不過，STEAM 教育理念的融入并不充足，能夠真正將該理念滲透到初中地理實驗中的教師并不多，因此很難發(fā)揮出STEAM 理念的真正作用。目前來看STEAM 教育理念的應(yīng)用逐漸成為必然的趨勢，確實能夠提升初中地理實驗教學(xué)效果。因此，教師應(yīng)深入挖掘STEAM 的教育內(nèi)涵，推動學(xué)生獲得全面發(fā)展。