STEM理念在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用研究

吳健康　施純林

地理是高中課程教學(xué)的重要組成部分，因課程內(nèi)容理論、抽象知識偏多，需要學(xué)生去死記硬背，削弱了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和積極性。而STEM教育理念的應(yīng)用，可以調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，拓展學(xué)生的知識面，促使學(xué)生進行深入思考、探究，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力。為此，本文對STEM理念在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用進行了探討，以供參考。

隨著新課改的逐步深入與核心素養(yǎng)的提出，傳統(tǒng)地理教學(xué)已不能適應(yīng)時代發(fā)展需求。教學(xué)過程程式化，合作實踐過程不足，使得學(xué)生參與學(xué)習(xí)的熱情不高，地理課程的作用得不到有效發(fā)揮。STEM理念沖破了傳統(tǒng)學(xué)科界限，具備情境真實性、體驗合作性等特征。該理念與新課改要求相符，將其應(yīng)用到地理學(xué)科教學(xué)中，是新課改下地理教學(xué)改革的必經(jīng)之路。

一、STEM理念概述

STEM理念是科學(xué)、技術(shù)、工程及數(shù)學(xué)幾門學(xué)科英文首字母縮寫，重視跨學(xué)科融合，構(gòu)建學(xué)科間的聯(lián)系，沖破學(xué)科界限，形成多層次的學(xué)科知識體系，以培養(yǎng)出更多社會所需的專業(yè)人才。其中，科學(xué)即正確認(rèn)識自然界規(guī)律，完善知識體系。技術(shù)、工程是基于自然規(guī)律下解決社會發(fā)展中面臨的難題。技術(shù)作為STEM理念的核心，隨著社會的發(fā)展而不斷地更新、升級。數(shù)學(xué)則是解決問題的工具?！镀胀ǜ咧械乩碚n程標(biāo)準(zhǔn)》明確指出高中地理教學(xué)的四大核心素養(yǎng)，即人地協(xié)調(diào)觀、綜合思維、區(qū)域認(rèn)知、地理實踐能力，這就針對高中地理教學(xué)目標(biāo)給出了更加具體的要求，也提出了教學(xué)的新發(fā)展方向。當(dāng)前我國高中地理教學(xué)中，地理教育越來越傾向培養(yǎng)學(xué)生的能力與素養(yǎng)，課程標(biāo)準(zhǔn)中已明確要求學(xué)生必須通過教師引導(dǎo)教育形成正確的價值觀、思想觀，擁有端正的人格和品格，掌握關(guān)鍵的技能。高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)要求與STEM理念的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)跨界融合思想是不謀而合的，兩者之間相輔相成。因此，教師必須在STEM理念指導(dǎo)下，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)，探索出一條關(guān)于STEM全面的教育模式。

從教育高中地理型課程標(biāo)準(zhǔn)要求和教育教學(xué)目標(biāo)上看，實施STEM教育的目標(biāo)是提升學(xué)生的STEM素養(yǎng)，也就是科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)及數(shù)學(xué)素養(yǎng)，學(xué)生可以利用各學(xué)科知識，提升解決實際問題的能力。

從課程模式上看，實施STEM教育可以有效地解決傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式存在的不足，通過跨學(xué)科整合模式來教學(xué)。如，在對自然地理知識學(xué)習(xí)之前，學(xué)生可能要掌握相關(guān)的物理知識，在對人文地理知識加以學(xué)習(xí)前，學(xué)生需要掌握相關(guān)的歷史知識等。這就需要地理教師要加強與這些學(xué)科教師的互動交流，做好課程優(yōu)化，這樣更利于學(xué)生對課堂知識的理解和掌握。

STEM理念教育具有如下特征：一是綜合性。STEM教育本身就是學(xué)科知識的綜合，重視利用各學(xué)科知識解決現(xiàn)實問題。同時，STEM教育是理論、實踐的融合，重視提升學(xué)生的實踐能力。STEM教育還可以說是實踐應(yīng)用、創(chuàng)新的融合。社會的進步、國家的發(fā)展都離不開創(chuàng)新，離不開人才，STEM教育正是通過設(shè)計現(xiàn)實情境問題，通過技術(shù)、工程等學(xué)科技術(shù)解決問題，幫助學(xué)生理解和掌握學(xué)科知識。二是生活性。知識的學(xué)習(xí)與生活是密切聯(lián)系起來的，適應(yīng)學(xué)生認(rèn)知規(guī)律、與其生活有關(guān)的問題最能引起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣，因此要將與生活相關(guān)的、具有挑戰(zhàn)性的問題融入具體的項目中，讓學(xué)生在解決問題中得到鍛煉，達到社會性成長。

二、STEM理念在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在調(diào)查中了解到大部分教師在授課時都是通過觀看視頻、小組探究學(xué)習(xí)或者講授手段來實現(xiàn)知識的傳輸。很少有教師會帶著學(xué)生開展地理外出實踐學(xué)習(xí)，或者帶著學(xué)生開展地理實驗活動，并且應(yīng)用現(xiàn)代地理信息技術(shù)進行授課。這和新課標(biāo)所倡導(dǎo)的強化學(xué)生地理實踐能力，重視現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用不相符。學(xué)生在學(xué)習(xí)地理知識時，更傾向于外出實踐。在調(diào)查中也能夠發(fā)現(xiàn)有些教師的教學(xué)方式并不符合新課標(biāo)要求，缺少對學(xué)生實踐探究能力的培養(yǎng)。同時，大部分學(xué)生基本不知道STEM教育，對于將STEM理念應(yīng)用到地理教學(xué)中的作用也不了解。雖然有些教師知道STEM理念，但是并不清楚具體內(nèi)涵，在教學(xué)中不能很好地應(yīng)用。部分教師認(rèn)為，將STEM理念應(yīng)用到教學(xué)中雖然能夠提升教學(xué)質(zhì)量，但是作用并不是很大，即便是要將其應(yīng)用到地理教學(xué)中，也存在一定的難度。

三、STEM理念在高中地理教學(xué)中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用原則

1.關(guān)聯(lián)原則。

將STEM理念應(yīng)用到高中地理教學(xué)中要堅持關(guān)聯(lián)性原則。STEM理念重視各學(xué)科間的關(guān)聯(lián)性，要求地理教育人員全面去挖掘地理教學(xué)內(nèi)容與各學(xué)科間的關(guān)系，幫助學(xué)生從總體上去把握各知識點間的聯(lián)系，獲取知識與技能。另外，要注重理論、實踐的關(guān)聯(lián)性。在地理課堂教學(xué)中，要將理論、實踐融合，還要注重學(xué)生間的關(guān)聯(lián)性，鼓勵學(xué)生思想交流，互幫互助，做好知識的建構(gòu)。

2.創(chuàng)新性原則。

將STEM理念應(yīng)用到地理教學(xué)中要堅持創(chuàng)新性原則。創(chuàng)新是學(xué)生核心素養(yǎng)的要素之一。要突出學(xué)生的主體地位，全面激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性、創(chuàng)新性。同時，教師也要將自身的主導(dǎo)作用發(fā)揮出來，引導(dǎo)學(xué)生實踐操作，開展創(chuàng)造實踐活動，在創(chuàng)造實踐活動中提升創(chuàng)造技能，開拓創(chuàng)新精神。

3.開放性原則。

將STEM理念應(yīng)用到地理教學(xué)中要堅持開放性原則。在課堂上探究的問題要具有開放性或者是教學(xué)的形式具備開放性特征。比如說，實驗、比賽等等，用一種或幾種方式優(yōu)化組合，提升學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。同時，在實踐探究問題中，學(xué)生的看法、想法是開放的，教師要肯定學(xué)生的看法、想法，鼓勵學(xué)生大膽發(fā)言和想象。

（二）具體應(yīng)用

1.借助信息技術(shù)。

STEM理念就是基于主學(xué)科，通過對知識的整合、拓展，將其應(yīng)用到具體項目中。所以，在高中地理教學(xué)過程中，可利用現(xiàn)代化信息技術(shù)達到靈活應(yīng)用的效果。首先，地理教師要積極加入培訓(xùn)深造中，加強對現(xiàn)代信息技術(shù)、各學(xué)科知識的學(xué)習(xí)，提升自身的綜合素養(yǎng)，為STEM理念的運用奠定基礎(chǔ)。其次，可利用多媒體技術(shù)和微課等，基于地理教學(xué)目標(biāo)，并綜合學(xué)生學(xué)習(xí)需求，做好優(yōu)質(zhì)課件制作。再傳輸、分享至交流群中，促使學(xué)生自主預(yù)習(xí)、小組探究，掌握豐富的知識技能。最后，可利用在線課堂，實現(xiàn)師生間、學(xué)生間的互動交流。教師要密切關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)動態(tài)，學(xué)生也可表達自己的意見與看法，與教師共同探討，鞏固學(xué)生所學(xué)知識。比如，在“交通運輸方式和布局”這一教學(xué)活動中，教師可利用多媒體設(shè)備，為學(xué)生展示古代、現(xiàn)代各個時期的交通運輸方式的圖片，并將其時代背景告知學(xué)生，引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)自身的經(jīng)驗進行深入探究。

2.創(chuàng)建教學(xué)情境。

教學(xué)情境就是先為學(xué)生創(chuàng)建真實的學(xué)習(xí)環(huán)境，再指導(dǎo)學(xué)生交流、探究、分析、總結(jié)、反思，發(fā)現(xiàn)地理各知識點之間的關(guān)系與規(guī)律。首先，教師要堅持從簡單到復(fù)雜的原則，創(chuàng)建實驗問題情境。針對比較抽象的理論知識，教師可按照要求設(shè)計實驗情境，將知識點直觀展現(xiàn)在學(xué)生面前，指導(dǎo)學(xué)生去觀看、思考，再利用所掌握的知識解決問題。其次，創(chuàng)建生活化問題情境。地理知識本身就源自實際生活，且用于解決實際生活問題。像工業(yè)、農(nóng)業(yè)等都和現(xiàn)實生活息息相關(guān)。這時，地理教師就可經(jīng)過生活化問題情境的創(chuàng)建，吸引學(xué)生的注意，激發(fā)學(xué)生的情感。最后，創(chuàng)建趣味問題情境。只有對知識進行加工，保證教學(xué)的趣味性，才能使學(xué)生保持積極的心態(tài)參與學(xué)習(xí)。比如說，在“水資源的合理利用”這一活動中，教師就可經(jīng)過案例引入進行情境創(chuàng)建。先用多媒體設(shè)備為學(xué)生展示浪費水資源的視頻，例如工業(yè)廢水隨意排放等等。再提問學(xué)生：“大家經(jīng)過觀看視頻都了解到了什么？浪費水資源帶來的影響是什么？生活中還存在哪些浪費水資源的問題，應(yīng)該怎樣去做？”通過問題啟發(fā)學(xué)生思考，讓學(xué)生對知識的理解更加深入。

3.進行實踐探究。

高中生對一部分地理理論知識了解已十分充足，但還是有些內(nèi)容了解得不透徹，比如說，地形圖。因此，可以通過實踐探究活動，提升學(xué)生學(xué)習(xí)能力。在實際教學(xué)中，教師可引導(dǎo)學(xué)生依據(jù)自身所掌握的知識來繪制地形圖。可查找資料、詢問他人、小組探究，并依據(jù)實際生活進行地形圖繪制，保證完成精準(zhǔn)解讀，這樣就能夠調(diào)動學(xué)生知識學(xué)習(xí)興趣。同時，教師可將地形圖要素或核心內(nèi)容告訴學(xué)生，再給學(xué)生準(zhǔn)備所需的模具、素材，引導(dǎo)學(xué)生進行地形圖的繪制。在此過程中，教師要適當(dāng)?shù)丶右砸龑?dǎo)，并依據(jù)學(xué)生的表現(xiàn)進行針對性的評價。這樣，就能夠更好地實現(xiàn)理論與實踐的融合，提升學(xué)生地理知識學(xué)習(xí)能力。

又如，“近地面大氣受熱過程”的實驗探究活動?；顒娱_始前，教師先將學(xué)生分組，一組學(xué)生將溫度計準(zhǔn)備好，在晴朗天氣連續(xù)兩天中午對距離地面不同高度的氣溫進行測量，半小時觀察結(jié)果。表1為一組學(xué)生測量結(jié)果。

測量結(jié)束后，教師讓學(xué)生去思考：測量到的數(shù)據(jù)中氣溫與海拔有怎樣的關(guān)系？從氣溫的變化測量，近地面大氣受熱的直接熱源是什么？

學(xué)生經(jīng)過交流分析，了解到海拔越高，氣溫會降低，所以，直接熱源為地面。

二組學(xué)生將燒杯水、溫度計等工具準(zhǔn)備好。燒杯中分別裝上水、沙子，在中午將裝有沙子、水的燒杯分別放到同一個高度，對溫度加以測量，半小時觀察結(jié)果。表2為二組學(xué)生氣溫測量結(jié)果。

測量結(jié)束后，教師讓學(xué)生思考：哪個燒杯中溫度最高？為什么升溫最高？

學(xué)生經(jīng)過分析、討論，得出了裝水的燒杯升溫慢，裝沙子的燒杯升溫快。因為沙子、水的比熱容不一樣，所以，升溫快慢也不同。

二組學(xué)生經(jīng)過探究實驗進行觀察、記錄、探究、總結(jié)，層層深入，便于學(xué)生掌握本節(jié)課需掌握的核心知識，即近地面大氣直接熱源為地面。經(jīng)過實驗，學(xué)生還可以更深入地理解有關(guān)原理知識，比如說，隨著海拔的升高，溫度會降低；大氣具有保溫、削弱作用等。通過實驗探究，學(xué)生的求知欲大大提升，這時，教師適當(dāng)啟發(fā)，共同探究知識，更利于提高學(xué)生學(xué)習(xí)效率。

四、結(jié)語

STEM教育理念在高中地理教學(xué)中的運用，有利于推動高中地理教學(xué)方式的改革，提供全新的教學(xué)思路。從傳統(tǒng)只注重學(xué)生知識獲取的教學(xué)模式轉(zhuǎn)變?yōu)橹匾晫W(xué)生素質(zhì)能力提升的教學(xué)模式。為此，在高中地理教學(xué)中，廣大教師要對STEM理念有一個全面的認(rèn)識，將其有效應(yīng)用到課堂教學(xué)活動中，實現(xiàn)課堂教學(xué)目標(biāo)。

注：本文系福建省教育科學(xué)“十四五”規(guī)劃2021年度課題“基于STEM-PBL教學(xué)模式下高中地理教學(xué)案例開發(fā)與實踐策略研究”（項目編號：FJJKZX21-498）階段性研究成果。