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。