戴東怡 龍海麗

在初中地理新課標(biāo)頒布的背景下，本文以初中天文校本微課程“漫游地球：地球所在的宇宙環(huán)境是怎樣的？”主題案例為例，立足STEAM教育理念，融合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)與技能，探討STEAM教育理念下初中天文校本課程在第二課堂的實(shí)施流程與開(kāi)展策略。

一、案例設(shè)計(jì)的背景

STEAM教育包含Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Art（藝術(shù)）、Mathematics（數(shù)學(xué)）五大內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)通過(guò)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)方式將科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)與數(shù)學(xué)進(jìn)行有機(jī)融合，STEAM教育理念能夠加強(qiáng)各學(xué)科之間的聯(lián)系［1］。STEAM教育理念具有跨學(xué)科性、情境性、協(xié)作性等特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與性和體驗(yàn)性，注重培養(yǎng)學(xué)生解決問(wèn)題的能力、自主學(xué)習(xí)的能力和創(chuàng)新能力，這一教育理念有助于提升學(xué)生各方面的素養(yǎng)［2］?；赟TEAM教育理念實(shí)施初中天文校本微課程，通過(guò)開(kāi)展跨學(xué)科主題的學(xué)習(xí)，有利于全面培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，培養(yǎng)全面發(fā)展的人。

在最新修訂的《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，課程目標(biāo)的首句即強(qiáng)調(diào)：“地理課程目標(biāo)要圍繞核心素養(yǎng)，體現(xiàn)課程性質(zhì)，反映課程理念”［3］，并在說(shuō)明具體的“目標(biāo)要求”之前詳細(xì)闡述了“人地協(xié)調(diào)觀”“綜合思維”“區(qū)域認(rèn)知”“地理實(shí)踐力”四大核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。此外，在最新版初中地理課標(biāo)中，對(duì)“地球的宇宙環(huán)境”主題的內(nèi)容要求和學(xué)業(yè)要求都做出了詳細(xì)的說(shuō)明。據(jù)此，為貼切《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》要求，在開(kāi)展和實(shí)施“漫游地球：地球所在的宇宙環(huán)境是怎樣的？”主題案例教學(xué)時(shí)，設(shè)置的具體目標(biāo)內(nèi)容與STEAM教育理念的契合點(diǎn)如表1所示。

二、案例實(shí)施的流程

在初中地理新課標(biāo)背景下，融合STEAM教育理念，初中天文校本微課程在第二課堂中的開(kāi)展實(shí)踐流程大致上可分為四個(gè)階段：原理學(xué)習(xí)階段、項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段、操作實(shí)踐階段和展示交流階段。按照這四個(gè)階段步驟，對(duì)“漫游地球：地球所在的宇宙環(huán)境是怎樣的？”案例開(kāi)展與實(shí)施的流程闡述如下。

1.原理學(xué)習(xí)階段

在實(shí)施STEAM初中天文校本微課程時(shí)，首要任務(wù)就是科學(xué)原理知識(shí)的學(xué)習(xí)，這是之后其他階段活動(dòng)開(kāi)展的基礎(chǔ)。只有學(xué)生掌握了一定的天文科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，才能更好地針對(duì)天文問(wèn)題進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)和操作實(shí)踐。最終，學(xué)生通過(guò)STEAM教育生成的學(xué)習(xí)成果作品的展現(xiàn)也離不開(kāi)科學(xué)原理知識(shí)，“科學(xué)”元素貫徹于STEAM初中天文校本微課程的開(kāi)展和實(shí)施的全過(guò)程。

（1）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生對(duì)天文知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣

在原理學(xué)習(xí)階段，首先需要?jiǎng)?chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)生對(duì)天文知識(shí)學(xué)習(xí)的興趣。例如，通過(guò)Stellarium（虛擬星象儀）信息技術(shù)軟件真實(shí)地模擬宇宙中天體的運(yùn)動(dòng)，將星座和各種天文現(xiàn)象再現(xiàn)出來(lái)，幫助學(xué)生從各種角度瀏覽星空，更好地理解地球的宇宙環(huán)境（圖1）。

Stellarium是一款可在手機(jī)或電腦上免費(fèi)使用的虛擬星象儀軟件，能夠根據(jù)觀測(cè)者所處的地點(diǎn)和時(shí)間將天空中的恒星、行星、衛(wèi)星等天體的位置顯示出來(lái)，真實(shí)地表現(xiàn)觀察者所在的天空［4］。信息技術(shù)軟件生動(dòng)形象地模擬了地球的宇宙環(huán)境，學(xué)生在教師的講解和引導(dǎo)下逐步學(xué)會(huì)從地理的角度感知宇宙，體會(huì)地理與生活的密切相關(guān)性，從而激發(fā)了學(xué)生對(duì)天文知識(shí)的學(xué)習(xí)興趣。

（2）結(jié)合不同信息技術(shù)軟件特點(diǎn)演示天體層次系統(tǒng)

不同的信息技術(shù)軟件具有不同的特點(diǎn)，在呈現(xiàn)天文知識(shí)時(shí)具有不同優(yōu)勢(shì)。為了提升模擬實(shí)驗(yàn)教學(xué)的效果，教師應(yīng)當(dāng)注重知識(shí)內(nèi)容呈現(xiàn)形式的多樣化和新穎性，針對(duì)不同的知識(shí)點(diǎn)采用不同的信息技術(shù)軟件進(jìn)行模擬，進(jìn)而發(fā)展學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知、綜合思維和人地協(xié)調(diào)觀等素養(yǎng)。

例如，Celestia是一款可在電腦端使用的教育類天文軟件，該軟件能存取NASA影像資料庫(kù)中的星球與星系目錄并真實(shí)地模擬宇宙環(huán)境，讓使用者在操作和觀察軟件呈現(xiàn)的畫面時(shí)仿佛身歷其境地在太空中遨游［5］。通過(guò)Celestia軟件演示地球在宇宙中的位置（圖2），引導(dǎo)學(xué)生觀察并說(shuō)出宇宙中物質(zhì)的存在形式和特點(diǎn)、描述天體系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)和地球在宇宙中的位置，學(xué)生通過(guò)觀察Celestia軟件演示的動(dòng)畫，獲得對(duì)天體層次系統(tǒng)的認(rèn)知，加深對(duì)“地月系”“太陽(yáng)系”“銀河系”的了解。

PowerPoint（以下簡(jiǎn)稱“PPT”）是微軟公司開(kāi)發(fā)的Office程序組中一個(gè)用于制作演示文檔的工具，這款軟件可以制作一些簡(jiǎn)單的動(dòng)畫、圖片、文字組合，將知識(shí)可視化。當(dāng)今，課堂教學(xué)中最常見(jiàn)的信息技術(shù)教學(xué)工具便是教師自制的PPT，PPT的使用能綜合展示網(wǎng)絡(luò)和教材資源，將教材語(yǔ)言生動(dòng)形象化，輔助學(xué)生更好地理解學(xué)科知識(shí)。在地理課堂教學(xué)中，通過(guò)PPT展示天體層次系統(tǒng)圖（圖3），能加深學(xué)生對(duì)天體層次系統(tǒng)的理解和記憶，學(xué)生在理解學(xué)習(xí)地球所處的宇宙環(huán)境的過(guò)程中，需要從整個(gè)宇宙空間和太陽(yáng)系等不同大小的尺度視角進(jìn)行區(qū)域認(rèn)知，從而培養(yǎng)了學(xué)生的區(qū)域認(rèn)知能力。

在原理學(xué)習(xí)階段，通過(guò)利用信息技術(shù)軟件輔助天文科學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)，發(fā)展了科學(xué)領(lǐng)域、技術(shù)領(lǐng)域的素養(yǎng)。在感受地球的宇宙環(huán)境的過(guò)程中，學(xué)生對(duì)地球距離太陽(yáng)的遠(yuǎn)近以及太陽(yáng)系各天體之間的距離有了初步的認(rèn)識(shí)，獲得“數(shù)”的概念，發(fā)展了數(shù)學(xué)領(lǐng)域的素養(yǎng)。此外，在整個(gè)原理學(xué)習(xí)的過(guò)程中，沉浸在地球的宇宙環(huán)境中即體會(huì)到了浩瀚宇宙的神秘與美感，培育了藝術(shù)領(lǐng)域的素養(yǎng)。

2.項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段

在完成原理知識(shí)學(xué)習(xí)階段之后，根據(jù)不同的情境性問(wèn)題，以問(wèn)題解決為導(dǎo)向，通過(guò)小組合作設(shè)計(jì)相應(yīng)的問(wèn)題解決及活動(dòng)開(kāi)展方案。

在完成“地球的宇宙環(huán)境”科學(xué)原理知識(shí)學(xué)習(xí)之后，教師可結(jié)合星圖App演示宇宙星空（圖4），引導(dǎo)學(xué)生觀察地球的宇宙環(huán)境。星圖App是一款可以應(yīng)用于平板電腦或手機(jī)的軟件，通過(guò)信息技術(shù)模擬宇宙星空，教師可在這一環(huán)節(jié)拋出：“我們生活的地球在太陽(yáng)系的行星中有何特別之處？”問(wèn)題供學(xué)生思考。學(xué)生以地理學(xué)習(xí)小組為單位開(kāi)展交流和討論，進(jìn)行項(xiàng)目設(shè)計(jì)。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，教師觀察學(xué)生在活動(dòng)中的表現(xiàn)（如發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、參與交流和討論的積極性等），并及時(shí)跟進(jìn)、指導(dǎo)這一階段的學(xué)生活動(dòng)。

STEAM教育具有協(xié)作性的特點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)在群體協(xié)同中相互幫助、相互啟發(fā)?；诖?，學(xué)生之間組建地理第二課堂學(xué)習(xí)小組，以問(wèn)題解決為導(dǎo)向，通過(guò)小組合作設(shè)計(jì)相應(yīng)的問(wèn)題解決及活動(dòng)開(kāi)展方案。根據(jù)“我們生活的地球在太陽(yáng)系的行星中有何特別之處？”這一問(wèn)題，學(xué)習(xí)小組各成員自主分工、合作探究，進(jìn)行項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)，并進(jìn)行方案評(píng)估分析。在項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段，每個(gè)人都進(jìn)行了復(fù)雜溝通、社交技能、問(wèn)題解決、自我管理以及系統(tǒng)思考等技能的訓(xùn)練，這一過(guò)程處處滲透著工程領(lǐng)域的教育。

3.操作實(shí)踐階段

在完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段之后，學(xué)生通過(guò)運(yùn)用科學(xué)原理知識(shí)進(jìn)行問(wèn)題解決和操作實(shí)踐。根據(jù)上一流程的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案，學(xué)生進(jìn)行情境性問(wèn)題的解決，過(guò)程中運(yùn)用的數(shù)學(xué)知識(shí)和工具、信息技術(shù)手段等都是技術(shù)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的發(fā)展過(guò)程。浩瀚的星空、詩(shī)意的銀河、變幻的極光等，學(xué)生沉浸于這些天文知識(shí)內(nèi)容中，是發(fā)展審美意識(shí)和藝術(shù)素養(yǎng)的過(guò)程。

在上一個(gè)項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段中，通過(guò)小組合作探究學(xué)習(xí)，學(xué)生初步領(lǐng)悟了地球在太陽(yáng)系中的普通性和特殊性，并擬訂了開(kāi)展問(wèn)題探究的項(xiàng)目方案。接下來(lái)，便進(jìn)入到了操作實(shí)踐階段。Solar Walk Lite是一款三維太陽(yáng)系模型手機(jī)軟件，能夠?qū)⑻?yáng)系八大行星及其運(yùn)行軌道、太陽(yáng)系中的衛(wèi)星等展示出來(lái)（圖5），還能通過(guò)3D示意圖再現(xiàn)太陽(yáng)和行星的面貌并附有相應(yīng)介紹［6］。通過(guò)數(shù)據(jù)線連接，可以使得手機(jī)端的軟件界面同步到電腦端進(jìn)行展示。采用Solar Walk Lite軟件模擬演示太陽(yáng)系，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)和各大行星的特點(diǎn)進(jìn)行觀察，歸納并說(shuō)明行星地球的普通性和特殊性。學(xué)生在綜合分析地球的宇宙環(huán)境的過(guò)程中，需要從更加全面的角度看待地理現(xiàn)象和地理事物，從而提高了思維的靈活性，培養(yǎng)了綜合思維。

在這一階段中，學(xué)生操作信息技術(shù)軟件模擬八大行星運(yùn)行，通過(guò)對(duì)太陽(yáng)系結(jié)構(gòu)和各大行星的學(xué)習(xí)，說(shuō)明行星地球的普通性和特殊性，體會(huì)保護(hù)地球宇宙環(huán)境的必要性，培養(yǎng)了綜合思維與人地協(xié)調(diào)觀，操作信息技術(shù)軟件的過(guò)程中便是發(fā)展地理實(shí)踐力的過(guò)程，同時(shí)也更進(jìn)一步深化了技術(shù)領(lǐng)域的素養(yǎng)。

4.展示交流階段

STEAM教育強(qiáng)調(diào)分享，強(qiáng)調(diào)讓學(xué)生體驗(yàn)和獲得分享中的快樂(lè)感［1］。展示交流階段是STEAM初中天文校本微課程主題探究活動(dòng)開(kāi)展的最后一項(xiàng)流程，在這一環(huán)節(jié)，教師組織學(xué)生進(jìn)行成果作品的展示交流，學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位分享本組的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案和作品完成的過(guò)程及最終成果。

在“漫游地球：地球所在的宇宙環(huán)境是怎樣的？”主題探究活動(dòng)中，基于原理學(xué)習(xí)階段、項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段和操作實(shí)踐階段的成果，教師組織學(xué)生對(duì)“我們生活的地球在太陽(yáng)系的行星中有何特別之處？”這一問(wèn)題探究結(jié)果進(jìn)行展示交流，學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位分享本組的項(xiàng)目設(shè)計(jì)方案和小組成員的觀點(diǎn)，關(guān)于STEAM天文校本微課程的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系如表2所示。學(xué)生通過(guò)分享本次主題探究活動(dòng)中的經(jīng)驗(yàn)與技巧，獲得自我認(rèn)同感和參與成就感。

三、基于STEAM教育的初中天文校本微課程實(shí)施策略

基于STEAM教育理念在地理第二課堂中開(kāi)展初中天文校本微課程，能夠在很大限度上發(fā)揮第二課堂的優(yōu)勢(shì)，補(bǔ)充第一課堂難以實(shí)現(xiàn)的教學(xué)內(nèi)容，拓展深化對(duì)學(xué)生知識(shí)、技能和情感層面的培養(yǎng)，培養(yǎng)全面發(fā)展的人。基于STEAM教育理念的天文校本微課程在初中第二課堂的開(kāi)展實(shí)施具有如下策略。

1.基于初中地理課程標(biāo)準(zhǔn)，培育學(xué)生的科學(xué)精神與實(shí)踐能力

在最新頒布的《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》中，特別規(guī)劃了10%的課時(shí)用以跨學(xué)科主題的學(xué)習(xí)［3］。天文學(xué)的研究對(duì)象是地球以外的天體，天文校本課程的實(shí)施有助于青少年開(kāi)闊視野，建立宏觀的宇宙觀和世界觀，培育學(xué)生的科學(xué)探索精神?；赟TEAM教育理念，選擇那些日常生活中常見(jiàn)的天文現(xiàn)象為課題為開(kāi)展天文校本課程，讓學(xué)生在STEAM教育的過(guò)程中體會(huì)地理課程的選擇與生活密切相關(guān)，通過(guò)引導(dǎo)學(xué)生從地理的角度思考和解決問(wèn)題，逐步提升學(xué)生的地理素養(yǎng)和科學(xué)精神，在探索科學(xué)的過(guò)程中發(fā)展實(shí)踐技能。

2.基于STEAM教育理念，培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計(jì)能力與邏輯思維

跨學(xué)科性是STEAM教育最重要的核心特點(diǎn)，情境是STEAM教育的重要組成部分，STEAM教育綜合了多學(xué)科的知識(shí)與技能，強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)在真實(shí)的情境中綜合分析與解決問(wèn)題的能力［1］?！凹夹g(shù)”是對(duì)科學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，“工程”包含在問(wèn)題解決和創(chuàng)新性中。地理學(xué)具備自然科學(xué)與人文科學(xué)的性質(zhì)，其與其他學(xué)科的聯(lián)系非常密切。在STEAM教育理念指導(dǎo)下開(kāi)展地理第二課堂活動(dòng)，要求學(xué)生運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)、從全面綜合的角度分析解決生活中的問(wèn)題，情境性地理問(wèn)題解決的過(guò)程中，培養(yǎng)了學(xué)生的問(wèn)題解決方案設(shè)計(jì)能力與綜合邏輯思維。

3.開(kāi)展初中天文校本課程，發(fā)展學(xué)生的審美意識(shí)和藝術(shù)素養(yǎng)

最新頒布的《義務(wù)教育地理課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》關(guān)于學(xué)業(yè)質(zhì)量提出了具體要求：學(xué)生在不同的情境中，運(yùn)用地理信息技術(shù)、圖像、模型、模擬演示實(shí)驗(yàn)等工具和手段，能夠秉持求真求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，簡(jiǎn)要描述地球與宇宙的關(guān)系，說(shuō)明太空探索的意義和價(jià)值［3］。學(xué)生接觸天文學(xué)的過(guò)程，實(shí)際上也是投入到美的研究當(dāng)中，譬如浩瀚的星空、詩(shī)意的銀河、變幻的極光等，沉浸于這些天文觀測(cè)內(nèi)容之中自然而然獲得了美感的體會(huì)，從而提升理解和創(chuàng)造藝術(shù)的能力，發(fā)展了審美意識(shí)和藝術(shù)素養(yǎng)。

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通信作者：龍海麗