盧 震，農(nóng)燕飛，劉夏君

（貴州民族大學(xué)建筑工程學(xué)院 貴州 貴陽 550025）

1 相關(guān)概念以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

1.1 STEAM 教育理念

STEAM 是Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程）、Art（藝術(shù)）和Mathematics（數(shù)學(xué)）五個英文單詞的縮寫。通過引入和實施STEAM 教育理念，可以提高學(xué)生的多項能力，有助于培養(yǎng)創(chuàng)新型人才[1]。美國是最早提出STEM 教育理念的國家，很多地區(qū)都開展了相關(guān)的課程和項目，并取得了一定的成效[2]；國內(nèi)近年來也開始重視STEAM 教育，開展了一系列試點項目。隨著STEAM 理念的不斷發(fā)展，諸多新元素也融入其中，學(xué)者們提出了STEAM+、STREAM 等新理念[3]。STEAM 教育促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)新思維能力和團(tuán)隊協(xié)作意識的提升。通過STEAM 教育培養(yǎng)出來的人才，也更具備適應(yīng)社會的能力[4]。但是，對于如何有效地實踐STEAM 教育，還需要進(jìn)一步的研究和探索。

1.2 RS—GIS 課程教育

我國的RS—GIS 課程教育旨在培養(yǎng)研究生對于遙感（Remote Sensing）和地理信息系統(tǒng)（Geographical Information System）的理解和技術(shù)實踐能力。通過RS—GIS 課程教育，學(xué)生可以學(xué)習(xí)到如何使用遙感和GIS 技術(shù)獲取、處理和分析地球表面的信息，并將其應(yīng)用于自然資源研究等領(lǐng)域[5]。這些技能對于研究生未來從事相關(guān)領(lǐng)域的工作具有非常重要的意義。但是如何提高研究生的RS—GIS 技術(shù)創(chuàng)新能力，如何保持研究生對該課程的熱情和投入，如何提高教師的教學(xué)效果等一系列問題仍然需要探索解決[6]。

2 STEAM 理念助力研究生RS—GIS 課程教學(xué)

2.1 在RS—GIS課程中融入STEAM 教育理念的具體分析

RS—GIS 課程的學(xué)科綜合性較強(qiáng)，知識覆蓋面廣，以單個學(xué)科分開授課難度較大，故在當(dāng)前課程探索中應(yīng)以工程項目為導(dǎo)向，結(jié)合其他四個方面的教育理念同時培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新技術(shù)能力?；诖?，課程組通過對課程教學(xué)內(nèi)容的分析和對研究生個人學(xué)情的綜合調(diào)查分析，合理引入STEAM 教育理念內(nèi)容如表1 所示?；诒? 的具體內(nèi)容分析了RS—GIS 課程，并設(shè)計流程如圖1 所示，以工程項目為導(dǎo)向，分為四個部分：主題確定、小組合作方案設(shè)計、工程項目的實施以及是否需要改進(jìn)項目。通過這四個部分分析清楚在建工程的具體情況，為課程的實施提供可行性。同時教師在這四個方面注重研究生設(shè)計、實施、總結(jié)、展示能力的提升，最后對整個課程所實施的研究生導(dǎo)向項目進(jìn)行分析評價與反思。

圖1 RS—GIS 課程設(shè)計流程圖

表1 STEAM 教育理念融入RS—GIS 課程的具體內(nèi)容

2.2 融入STEAM 教育理念以導(dǎo)向項目為中心的課程設(shè)計實施

2.2.1 課程實施過程簡要分析

以課程設(shè)計中的導(dǎo)向項目為中心，對兩個班級的研究生進(jìn)行同一個項目的教學(xué)，第一個班級的研究生采用傳統(tǒng)教學(xué)方式。第二個年級的研究生采用融入STEAM 教育理念的形式進(jìn)行教學(xué)。每個班級的研究生人數(shù)均為八人，每個小組人數(shù)為兩人，共四組。導(dǎo)向項目要求研究生自行選用數(shù)學(xué)模型并結(jié)合相關(guān)的RS—GIS 技術(shù)分析某地的地質(zhì)條件和降雨量等因素，以此為基礎(chǔ)對此區(qū)域的自然災(zāi)害風(fēng)險易發(fā)性進(jìn)行評估。本課程共進(jìn)行12 周，1—4 周主要以課程基礎(chǔ)知識的講授為主，5—8 周則以相關(guān)軟件操作及軟件理論介紹教學(xué)為主，9—12 周研究生要完成所分配的項目，具體教學(xué)安排如表2：

表2 課程教學(xué)內(nèi)容安排

2.2.2 以項目為導(dǎo)向的課程實施過程分析

教師確定項目題目為：利用RS—GIS相關(guān)技術(shù)進(jìn)行某地區(qū)的自然災(zāi)害易發(fā)性評價。研究生要依據(jù)此信息構(gòu)思技術(shù)路線，確定數(shù)學(xué)模型方法，并運(yùn)用RS—GIS 技術(shù)進(jìn)行易發(fā)性評價。數(shù)學(xué)模型方法的確定是以解決此問題為中心，通過改進(jìn)已有模型來提出新的方法。

小組之間根據(jù)個人優(yōu)勢進(jìn)行合理分工，合作對導(dǎo)向項目進(jìn)行初步安排，主要從查閱可使用的模型方法、相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取和處理、模型方法如何適用、項目結(jié)果評估驗證、最終對項目結(jié)果的出圖展示以及最后對項目的總結(jié)匯報六大方面進(jìn)行分工。這六大方面體現(xiàn)了STEAM 教育理念，在收集模型方法部分要充分理解原理；數(shù)據(jù)獲取和處理以及評價結(jié)果的驗證體現(xiàn)了研究生的信息獲取和處理能力；模型方法的使用與改進(jìn)則體現(xiàn)了數(shù)學(xué)思維；評估結(jié)果的出圖層面則是對研究生的技術(shù)和藝術(shù)審美方面的考核。

小組之間在課堂上按照分工推進(jìn)項目實施，教師提供問題解答和建議性指導(dǎo)，同時觀察學(xué)生對問題的解決能力。項目實施過程中研究生對遇到的問題要進(jìn)行循環(huán)實踐和完善，力求得到最佳的解決效果。

2.3 融入STEAM 教育理念的RS—GIS 的課程教學(xué)效果與評價

主要針對學(xué)生創(chuàng)新能力和教學(xué)改革效果兩個方面對課程進(jìn)行整體教學(xué)效果分析。學(xué)生創(chuàng)新能力分析主要表現(xiàn)在導(dǎo)向項目中，學(xué)生的分工合作創(chuàng)新能力、解決問題的邏輯思維創(chuàng)新能力、項目實施改進(jìn)的執(zhí)行創(chuàng)新能力和項目總結(jié)展示的技術(shù)創(chuàng)新能力。教師的評定要建立在全面了解學(xué)生小組在整個導(dǎo)向項目實施過程中的具體步驟、遇到的問題、如何解決以及成果完善情況等綜合情況上。圖2（p69）是第二班級學(xué)生小組導(dǎo)向項目對某地的自然災(zāi)害易發(fā)性評價結(jié)果。

圖2 第二班級學(xué)生小組導(dǎo)向項目結(jié)果：某地的自然災(zāi)害易發(fā)性評價

教學(xué)改革效果分析主要以學(xué)生在課堂中的學(xué)習(xí)狀態(tài)、課堂接受度和教師教學(xué)效率和最終的學(xué)生個人能力提升來進(jìn)行分析評價。對兩個班級的研究生進(jìn)行教學(xué)效果分析，調(diào)查結(jié)果如圖3 所示。

圖3 兩個年級的整體教學(xué)效果分析對比圖

從調(diào)查分析結(jié)果來看，融入了STEAM 教學(xué)理念的第二個班級整體教學(xué)效果較好，整體的學(xué)習(xí)狀態(tài)、教學(xué)效率以及學(xué)生個人能力的提升都比第一個班級高。STEAM 教育理念注入課堂，使學(xué)生在聽課的過程中能了解到更多學(xué)科的知識，提高了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，同時注重培養(yǎng)學(xué)生融會貫通的思維，提高了學(xué)生的聽課效率，從而也提高了教師的教學(xué)效率。

3 結(jié)語

RS—GIS 課程綜合性學(xué)科的性質(zhì)使其能夠在融入了STEAM 教育理念后發(fā)揮更大的優(yōu)勢。本文通過對兩個班級進(jìn)行同一導(dǎo)向項目的教學(xué)指導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)融入STEAM 教育理念的RS—GIS課堂教學(xué)效率更高，同時學(xué)生對課堂的熱情和學(xué)習(xí)效果都有所提升，更進(jìn)一步說明了此次教學(xué)改革具有一定的意義。本次課程改革研究的對象較少且STEAM教育理念對課程的融入較為偏向課堂理論授課階段，希望在今后的教學(xué)改革研究中設(shè)計更好的理論融入方式，提高研究生的技術(shù)創(chuàng)新能力，使學(xué)生不僅能在課堂上學(xué)到知識，還能將學(xué)會的方法思想運(yùn)用到其他課程的學(xué)習(xí)過程中。