劉玉珊
一、STEAM教育在新課程改革中的萱要作用
(-)STEAM教育的概念
STEAM教育是融合科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)、藝術(shù)(Art)和數(shù)學(xué)(Mathematics)教育理念和教育模式,旨在幫助學(xué)生掌握跨學(xué)科的知識、培養(yǎng)合作解決問題和應(yīng)變的能力。它提出不僅讓學(xué)生主動去參與,并且由教師創(chuàng)設(shè)真實的情境,讓學(xué)生在參與過程中不斷交流和嘗試,從而提高邏輯思維能力和發(fā)散思維能力以及創(chuàng)新能力。
(二)STEAM教育的作用
教育改革發(fā)展要著力于提高學(xué)生自主探究的學(xué)習(xí)能力、勇于開拓的創(chuàng)新精神和善于解決問題的實踐能力。而STEAM教育的核心內(nèi)容正是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識、發(fā)散思維、想象力、發(fā)現(xiàn)問題的能力、團(tuán)隊合作能力等。所以,STEAM教育的作用不僅是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),在一定程度上也能促進(jìn)教學(xué)改革和教師的成長以及培養(yǎng)創(chuàng)新型人才。
1.增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性
STEAM教育強(qiáng)調(diào)從真實生活情境出發(fā),鼓勵學(xué)生打通學(xué)科壁壘,從不同的角度不同的學(xué)科形成新思維,將所學(xué)理論運(yùn)用于實際,鼓勵學(xué)生敢于嘗試,使得學(xué)生的主動性得到發(fā)揮。同時,減輕學(xué)生記憶負(fù)擔(dān),增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。
2.能夠凸顯課程標(biāo)準(zhǔn),培養(yǎng)學(xué)生地理綜合思維素養(yǎng)
《普通高中地理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017年版2020年修訂)》指出,綜合思維是指要素的綜合、時空的綜合、地方的綜合,而綜合思維的培養(yǎng)目標(biāo)是讓學(xué)生能夠全面地、辯證地觀察、分析和認(rèn)識不同地方的地理環(huán)境特點(diǎn),解決地理問題。STEAM所蘊(yùn)含的跨學(xué)科理念、動手操作理念、溝通合作解決問題的理念與地理新課程標(biāo)準(zhǔn)具有高度的一致性。
3.加快學(xué)科課程融合,推進(jìn)教學(xué)方式改革
在STEAM教育中,教師為引導(dǎo)者,為學(xué)生提供問題情境,了解問題解決的進(jìn)程,適時指正;學(xué)生發(fā)揮主體性,借助已有的多學(xué)科知識與小組合作學(xué)習(xí),尋找解決問題的途徑。因此,STEAM教育與高中地理教學(xué)結(jié)合,使地理課堂更為開放、靈活、多樣,從而推進(jìn)教學(xué)方式的改革。
4.豐富教師的內(nèi)涵,促進(jìn)教師專業(yè)能力成長
STEAM教育不僅需要教師具備關(guān)于數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程等知識和技能,也需要教師具有先進(jìn)的教學(xué)理念,良好的教學(xué)組織能力和靈活的教學(xué)調(diào)控力,這樣才能真正活化自己的課堂,培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力。這就倒逼教師不斷整合課程內(nèi)容,調(diào)整教學(xué)方式,豐富自己的內(nèi)涵。
5.培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識,培養(yǎng)新時代人才
STEAM教育更加注重過程,強(qiáng)調(diào)學(xué)生的參與并且親手制作,鼓勵學(xué)生嘗試,提升學(xué)生動手能力,增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自信心。同時,從科技、工程、藝術(shù)和數(shù)學(xué)等多個方面培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng),喚醒學(xué)生與生俱來的創(chuàng)造力潛能,培養(yǎng)新時代人才。
二、STEAM教育在具體課程設(shè)計中的應(yīng)用
本文以中圖版教材(選擇性必修三)中“第三章第一節(jié)碳排放與碳減排”的教學(xué)設(shè)計為例,將STEAM教育融入教學(xué),用以提升學(xué)生的綜合思維能力。
(一)教材的分析
1.教學(xué)內(nèi)容的選取
STEAM教育的教學(xué)主要依靠教師創(chuàng)設(shè)真實的情境,所以并不是所有的高中地理內(nèi)容都適合。而考慮到STEAM教育具有跨學(xué)科性、實踐性、情境性、協(xié)作性特點(diǎn),選擇了與新課程改革之后新增的內(nèi)容——環(huán)境與國家安全中的《碳排放與碳減排》相整合,這樣學(xué)習(xí)過程中能夠以真實的情境滿足學(xué)生的實踐探究,也能以開放性的問題滿足學(xué)生的合作探索,同時跨學(xué)科也能實現(xiàn)課程的趣味性。而該部分內(nèi)容又是高中地理課程的升華和總結(jié),對學(xué)生的核心素養(yǎng)的培養(yǎng)、家國情懷的形成起著重要的作用,是對學(xué)生終身發(fā)展有用的地理知識,也是落實立德樹人的必備內(nèi)容。
2.教學(xué)目標(biāo)的分析
(1)課程標(biāo)準(zhǔn):運(yùn)用碳循環(huán)和溫室效應(yīng)原理,分析碳排放對環(huán)境的影響,說明碳減排國際合作的重要性。
(2)核心素養(yǎng)包括綜合思維、地理實踐力、人地協(xié)調(diào)觀。
綜合思維:運(yùn)用圖表,說出自然環(huán)境中碳循環(huán)與溫室效應(yīng)的關(guān)系。
地理實踐力:結(jié)合資料,分析碳排放對環(huán)境的影響,理解人類活動對全球變暖的影響,同時制作溫室效應(yīng)實驗器材和繪制綠色校園宣傳海報。
人地協(xié)調(diào)觀:運(yùn)用材料,說明碳減排國際合作的重要性,樹立節(jié)能減排、保護(hù)環(huán)境的意識。
3.學(xué)情分析
根據(jù)心理學(xué)家埃里克森的心理社會發(fā)展理論,高中生處于青春期,對各種事物具有強(qiáng)烈的好奇,且精力充沛。因此,在此階段使用STEAM教育形式,既有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情,又可以幫助學(xué)生整合知識,提升動手能力和合作能力。因此,在高中階段的學(xué)生具備了開展STEAM教育的條件。
4.跨學(xué)科知識地圖
(二)教學(xué)設(shè)計
1.課前準(zhǔn)備
教師:針對本節(jié)內(nèi)容準(zhǔn)備好教學(xué)素材(圖片、視頻、資料、實驗器具)。
學(xué)生:課前預(yù)習(xí)。
設(shè)計意圖:延伸學(xué)生學(xué)習(xí)的過程,提高學(xué)生學(xué)習(xí)體驗程度,增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。
2.課堂導(dǎo)入
教師:播放新聞中關(guān)于碳中和的片段并提問:什么是碳達(dá)峰,什么是碳中和?
學(xué)生:帶著疑問觀看新聞聯(lián)播,學(xué)生代表解答碳中和、碳達(dá)峰的概念。
STEAM素養(yǎng)以及地理核心素養(yǎng)和能力的培養(yǎng):通過真實情境入手,培養(yǎng)學(xué)生的興趣,引起學(xué)生思考社會問題。通過引導(dǎo)學(xué)生觀看新聞,提升學(xué)生的人文素養(yǎng)和語言表達(dá)的能力。
3.碳循環(huán)過程
教師:指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中的碳循環(huán)示意圖:指導(dǎo)學(xué)生自己繪制碳循環(huán)示意圖。
學(xué)生:認(rèn)真閱讀碳循環(huán)示意圖,指出碳循環(huán)發(fā)生的空間位置(圈層、碳庫)、發(fā)生環(huán)節(jié)(碳匯、碳源)和碳循環(huán)的地理過程;自己繪制碳循環(huán)示意圖。
STEAM素養(yǎng)以及地理核心素養(yǎng)和能力的培養(yǎng):通過對碳循環(huán)示意圖中的讀圖、識圖、析圖、繪制,提高學(xué)生的繪圖能力和對碳循環(huán)的認(rèn)識:通過讀圖和繪圖,提升學(xué)生的藝術(shù)素養(yǎng),提升學(xué)生審美能力;提升學(xué)生讀圖、析圖、繪制的能力,提升學(xué)生運(yùn)用知識解決問題的能力;通過理解碳循環(huán),讓學(xué)生將自然環(huán)境各要素相結(jié)合,提升綜合思維素養(yǎng)。
4.溫室效應(yīng)原理
教師:指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材中的溫室效應(yīng)示意圖;指導(dǎo)翻閱教材中大氣受熱的內(nèi)容。
學(xué)生:結(jié)合大氣受熱的內(nèi)容,解釋溫室效應(yīng)的形成原理:通過讀圖,總結(jié)溫室氣體排放的途徑,并討論帶來的結(jié)果。
STEAM素養(yǎng)以及地理核心素養(yǎng)和能力的培養(yǎng):提高學(xué)生的讀圖能力和整理、總結(jié)知識的能力,使學(xué)生理解溫室效應(yīng)形成原理和溫室氣體排放途徑,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng):提升學(xué)生知識整合的能力,延長學(xué)生的知識鏈,拓寬知識廣度和深度,增加解決問題的切入口,提升綜合思維素養(yǎng)。
5.溫室效應(yīng)實驗?zāi)M
教師:指導(dǎo)學(xué)生掌握溫室效應(yīng)模擬實驗的實驗要求。
(1)動手制作對照組實驗生態(tài)瓶。準(zhǔn)備合適的生態(tài)瓶、溫度計、玻璃管等器材,按照要求進(jìn)行組裝。
(2)在B瓶中注入高濃度二氧化碳。
(3)在光照充足的白天,記錄A瓶和B瓶中空氣的溫度。
(4)總結(jié)這次實驗,分析實驗結(jié)果,撰寫實驗報告。
學(xué)生:
(1)動手制作對照組實驗生態(tài)瓶,按照要求組裝。
(2)在合適的實驗環(huán)境下,記錄AB兩瓶空氣的溫度。制作實驗記錄統(tǒng)計表,記錄相關(guān)數(shù)據(jù),并針對實驗中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析,控制實驗中的干擾因素。
(3)在教師的指導(dǎo)下,總結(jié)這次實驗,分析實驗結(jié)果,撰寫實驗報告。
設(shè)計意圖:通過動手制作實驗,提升學(xué)生的工程素養(yǎng)和技術(shù)素養(yǎng):通過記錄溫度,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析總結(jié),提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng);小組合作實驗和撰寫報告,讓學(xué)生集思廣益,提升學(xué)生的綜合思維能力和實踐能力。
6.課前準(zhǔn)備(第二課時)
教師:組織學(xué)生以小組為單位針對“溫室效應(yīng)對地理環(huán)境的影響”進(jìn)行資料的收集和整理。
學(xué)生:合作小組明確學(xué)習(xí)的任務(wù),進(jìn)行適當(dāng)分工;制作PPT方便成果展示。
STEAM素養(yǎng)以及地理核心素養(yǎng)和能力的培養(yǎng):提高學(xué)生收集和整理資料的能力,培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考和合作解決問題的能力。
7.碳排放的影響
教師:播放關(guān)于北極熊生存環(huán)境變化的視頻,引出溫室效應(yīng)的影響:教師對學(xué)生的學(xué)習(xí)成果進(jìn)行評價和總結(jié)。
學(xué)生:學(xué)生小組代表對自己收集的資料進(jìn)行成果展示。
STEAM素養(yǎng)以及地理核心素養(yǎng)和能力的培養(yǎng):分組展示成果,有利于激發(fā)學(xué)生的勝負(fù)欲,提升學(xué)習(xí)的動力:自行展示成果,提升學(xué)生的語言表達(dá)的能力,有利于獨(dú)立思考和解決問題的能力,提升學(xué)生的綜合思維素養(yǎng)。
8.碳減排和國際合作
教師:組織模擬聯(lián)合國環(huán)境保護(hù)會議進(jìn)行討論:中國需要爭取碳排放空間:為了環(huán)境,我們要減少碳排放。
學(xué)生:對全球碳排放提出不同的觀點(diǎn):整理學(xué)??梢赃M(jìn)行碳減排的方式:設(shè)計口號,發(fā)出倡議和宣誓;繪制綠色校園宣傳海報。
STEAM素養(yǎng)以及地理核心素養(yǎng)和能力的培養(yǎng):提高學(xué)生參與自然界相關(guān)決策的能力,提升學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng):整理學(xué)校碳減排方式,讓學(xué)生將所學(xué)知識運(yùn)用于實際,提升解決問題的能力:并且設(shè)計口號,發(fā)出倡議,培育學(xué)生的人地協(xié)調(diào)觀。
9.課堂小結(jié)和提升
教師:結(jié)合板書歸納教學(xué)內(nèi)容,回歸到國家安全問題。
學(xué)生:列出本課的思維導(dǎo)圖。
設(shè)計意圖:落實教學(xué)內(nèi)容,幫助學(xué)生構(gòu)建知識模型,提升課程高度。
STEAM素養(yǎng)以及地理核心素養(yǎng)和能力的培養(yǎng):將知識分解后重新整理,有利于知識的發(fā)散,培養(yǎng)綜合思維能力,培養(yǎng)家國情懷。
三、STEAM教育對學(xué)生綜合思維能力的培養(yǎng)
(一)進(jìn)行跨學(xué)科思考,培養(yǎng)學(xué)生問題解決的能力
跨學(xué)科思考,可以提供多方向的思考角度,拓寬學(xué)生的視野,將地理環(huán)境中的各要素相結(jié)合,深入理解復(fù)雜的問題,有利于知識、方法的綜合運(yùn)用,有利于學(xué)生的創(chuàng)新。
(二)通過小組合作,發(fā)展學(xué)生的合作能力
STEAM強(qiáng)調(diào)“從做中學(xué)”,而在小組合作中,不僅可以增強(qiáng)學(xué)生的情感,有利于觀點(diǎn)、智力、意志的綜合,還可以突出學(xué)生的主體地位,增強(qiáng)主動參與意識,通過學(xué)生自主查找、閱讀、制圖、析圖,引發(fā)深度思考,鍛煉學(xué)生自主思考和解決問題的能力。
(三)多樣化教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維意識
多樣化教學(xué)可以適應(yīng)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格和能力水平,有利于學(xué)生進(jìn)行個性化學(xué)習(xí),有利于學(xué)生特長的發(fā)揮。同時,通過啟發(fā)式教學(xué)、案例分析、問題解決等方式有利于啟發(fā)學(xué)生的思維,培養(yǎng)學(xué)生批判思維和創(chuàng)造性,有利于思維的綜合性,拓寬思維的廣度和深度,進(jìn)而提高綜合思維能力。
四、STEAM教學(xué)存在的局限性
STEAM教育還未完全深入我國文化教育界,大多數(shù)教師對該概念的認(rèn)知還處于初期階段,對其一知半解。所以,在教學(xué)中容易走入誤區(qū)。同時,由于在新高考文理分科,高中地理屬于文科課程,文科教師在數(shù)學(xué)、技術(shù)、工程等知識和技能的運(yùn)用中還有一定的欠缺,這就需要學(xué)校對教師進(jìn)行一定的培訓(xùn),并且進(jìn)行示范課的指導(dǎo)。
STEAM教育在高中地理教學(xué)中具有一定的作用,對學(xué)生的綜合思維培養(yǎng)也有提升。但并非所有的高中地理課程都能夠與STEAM模式融合,這就需要教師對課程進(jìn)行選擇。以中圖版新教材中選擇性必修系列教材為例,選擇性必修一(自然地理基礎(chǔ))中的內(nèi)容——地球運(yùn)動、地表形態(tài)的變化、天氣成因、地球上的水與STEAM融合度都較高,實踐性操作性較強(qiáng);而選擇性必修二(區(qū)域發(fā)展)中的內(nèi)容偏文科,與STEAM融合度較低;選擇性必修三(資源、環(huán)境與國家安全)中第三章環(huán)境與國家安全與現(xiàn)實情境相關(guān)性較大,可探索性較強(qiáng),也可以較好地與STEAM模式融合。
大多數(shù)教師有意愿去嘗試新的教學(xué)理念,開發(fā)新的課程,但現(xiàn)實是教學(xué)中教學(xué)任務(wù)繁重,開發(fā)課程的精力有限。同時,在真實的課程教學(xué)中,利用有限的時間讓學(xué)生進(jìn)行自主實踐探索,很可能難以完成既定的教學(xué)目標(biāo),短時間成效不大,難以得到支持。所以,教師要真正減負(fù),并且延長教學(xué)改革的時限,讓教育能慢慢地開出花朵來。
五、結(jié)束語
STEAM教育與高中地理的融合,有利于改變傳統(tǒng)的教學(xué)理念、教育方式、學(xué)習(xí)方法,讓學(xué)生成為學(xué)習(xí)的主人,充分發(fā)揮自身的主觀能動性,通過實踐和探索,提升地理的綜合思維能力以及其他的地理核心素養(yǎng),培養(yǎng)時代所需要的人才。同時,STEAM模式中提出的跨學(xué)科理念與現(xiàn)今時代提出的融合課程和廣域課程相契合,在各學(xué)科、各學(xué)段都有普適性。所以,將STEAM教育與高中地理課程融合,有其必要的推廣價值。