STEM在培養(yǎng)高中地理綜合思維中的應(yīng)用探討

弓凱華

摘 要：“自然地理環(huán)境的整體性”是人教版高中地理必修一的知識內(nèi)容，這一課中深入講述了自然地理環(huán)境的整體性問題，討論了自然地理環(huán)境中各個要素之間的相互作用關(guān)系，并分析了自然地理環(huán)境的整體性與資源綜合利用過程。所以縱觀整課可以發(fā)現(xiàn)它在傳遞高中地理核心素養(yǎng)內(nèi)涵方面非常到位，因此基于創(chuàng)新教育理念——STEM理念，圍繞這一課教學(xué)設(shè)計(jì)探討培養(yǎng)高中生地理綜合思維的知識傳授過程，強(qiáng)調(diào)教學(xué)設(shè)計(jì)策略高價(jià)值性。

關(guān)鍵詞：高中地理;STEM;綜合思維;自然地理環(huán)境的整體性;教學(xué)設(shè)計(jì)

STEM教育屬于跨學(xué)科教育，它同時涉獵科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）以及數(shù)學(xué)（Mathematics）四大領(lǐng)域。目前它在教育領(lǐng)域中的應(yīng)用非常廣泛，即在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)之上希望實(shí)現(xiàn)人類與自然的和諧相處，利用STEM理念解決社會發(fā)展過程中所遇到的各種問題，將其作為教育發(fā)展的重要輔助工具。在高中地理教學(xué)中，可采用STEM教學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生體會地理學(xué)科中的綜合思維，結(jié)合多種教學(xué)方法指導(dǎo)學(xué)生理解地理要素知識內(nèi)容，構(gòu)建地理模型，探究STEM理念在課堂教學(xué)中的具體應(yīng)用過程，真正將其融入教學(xué)方案設(shè)計(jì)中。

一、教學(xué)設(shè)計(jì)意圖分析

在人教版高中地理必修一的“自然地理環(huán)境的整體性”教學(xué)活動開展前，教師要幫助學(xué)生回顧一些生物學(xué)基礎(chǔ)知識，引導(dǎo)學(xué)生將地理系統(tǒng)與生態(tài)系統(tǒng)聯(lián)系起來，完成跨學(xué)科知識融合過程。比如說教師可利用自然界中所存在的物質(zhì)轉(zhuǎn)換與能量傳遞過程構(gòu)建“課堂導(dǎo)入”模塊，引入單一生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)在自然界中每一個生態(tài)因子在生態(tài)系統(tǒng)中都會起到作用。基于此，讓學(xué)生體驗(yàn)物質(zhì)在生態(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換與能量傳遞過程。而通過對生物領(lǐng)域中知識原理的復(fù)習(xí)與物質(zhì)的能量交換相互交叉串聯(lián)，就能基本完成對“原理解析”模塊的構(gòu)建。即要幫助學(xué)生回憶單一生態(tài)因子與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用，精彩演繹地理因素對環(huán)境的具體影響，然后總結(jié)聯(lián)系知識內(nèi)容，完善教學(xué)邏輯。簡言之，其整個教學(xué)的設(shè)計(jì)意圖思路應(yīng)該如下：課堂導(dǎo)入（導(dǎo)出植物光合作用）→經(jīng)驗(yàn)回顧（復(fù)習(xí)生態(tài)系統(tǒng)）→現(xiàn)象呈現(xiàn)（呈現(xiàn)地震、海嘯等自然災(zāi)害現(xiàn)象）→原理解析（講解地理要素間的物質(zhì)能量循環(huán)）→總結(jié)聯(lián)系（地理要素對地理環(huán)境的影響）[1]。

二、教學(xué)設(shè)計(jì)方案提出

在具體的教學(xué)設(shè)計(jì)方案中，需要結(jié)合綜合的地理知識要素研究關(guān)鍵基礎(chǔ)知識點(diǎn)，圍繞“自然地理環(huán)境的整體性”這一課需要不斷深化地理學(xué)中的知識內(nèi)容，深化學(xué)生對知識的理解，即要從學(xué)科本質(zhì)出發(fā)將STEM思想融入教學(xué)知識要點(diǎn)中。具體來講，首先形成圍繞地形、氣候、水文、土壤、生物等要素所構(gòu)成的自然地理要素整體，即形成完整的地球表層空間結(jié)構(gòu);其次，圍繞地理要素之間的相互作用所產(chǎn)生的新功能來結(jié)合STEM教學(xué)過程，重視師生、生生之間合作，倡導(dǎo)小組合作研究學(xué)習(xí)過程，要求不同小組的學(xué)生群體從不同角度對教學(xué)知識內(nèi)容進(jìn)行交流分析，最后合力給出答案。以下分別結(jié)合理論研究與實(shí)驗(yàn)研究簡單設(shè)計(jì)教學(xué)案例，并加以反思。

（一）教學(xué)案例

構(gòu)建時空綜合模塊，圍繞“自然地理環(huán)境的整體性”中所闡述的地理事物發(fā)生、發(fā)展與演變過程與STEM理論相互結(jié)合，幫助學(xué)生構(gòu)建思維模型，爭取透過知識表面看本質(zhì)，挖掘存在于該課中深度的地理思維邏輯內(nèi)容。在教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師就將時間地理要素分段，分別分為前期、中期、后期和最終期，其中就存在湖泊底部沉積物逐漸增多，并從湖岸向湖心逐漸集中，而在前期會出現(xiàn)沉水植物，中期會出現(xiàn)浮水植物，后期則會出現(xiàn)挺水植物。氣候呈現(xiàn)出溫潤→干燥，土壤出現(xiàn)濕潤→干燥的轉(zhuǎn)換過程。最終就形成了喬木、灌木和草木等自然要素共存的綜合化陸地生態(tài)系統(tǒng)。

在該課設(shè)計(jì)中，教師要強(qiáng)調(diào)自然中各種元素變化的連續(xù)性過程，再通過對前中期的比較發(fā)現(xiàn)湖岸中沉積物逐漸增多的共同點(diǎn)內(nèi)容，然后串聯(lián)《自然地理環(huán)境的整體性》所闡述的所有地理要素，幫助學(xué)生在腦海中構(gòu)建一幅思維導(dǎo)圖，完成知識體系構(gòu)建。

（二）教學(xué)反思

在最后的教學(xué)反思過程中，教師要再次通過小組合作、項(xiàng)目引導(dǎo)與實(shí)驗(yàn)?zāi)M過程，幫助學(xué)生真正理解何為自然地理的整體性，它的實(shí)際案例還有哪些，這些自然地理環(huán)境的整體性變化都遵循怎樣的規(guī)律，變化過程是怎樣的。與此同時，教師還要幫助學(xué)生理解何為“時空綜合”與“地方綜合”。

縱觀整個教學(xué)過程，教師首先要從科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等STEM領(lǐng)域幫助學(xué)生串聯(lián)該課知識點(diǎn)，做總結(jié)概要。例如，從科學(xué)角度講，自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)、能量傳遞以及化學(xué)反應(yīng)都是順其自然的，這說明了自然地理環(huán)境本身存在整體性特征。其次從技術(shù)層面講，可采用iPad、VR、電子智能溫濕度計(jì)等來開展教學(xué)活動。再次要基于工程層面設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，確保對照實(shí)驗(yàn)實(shí)施到位。最后就是利用數(shù)學(xué)知識在學(xué)習(xí)過程中記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把握空間概念[2]。

三、總結(jié)

在“自然地理環(huán)境的整體性”一課教學(xué)中，教師積極基于STEM教育理論構(gòu)建課程邏輯，設(shè)計(jì)完善教學(xué)方案，最大限度地挖掘?qū)W生的地理綜合能力與實(shí)操能力，基于跨學(xué)科理念融合多領(lǐng)域知識內(nèi)容特點(diǎn)，建立了龐大且系統(tǒng)的課程資源支持體系，為學(xué)生更好、更深入地學(xué)習(xí)高中地理知識創(chuàng)造了良好空間。

參考文獻(xiàn)：

[1]張妍，王向東.STEM在培養(yǎng)高中地理綜合思維中的設(shè)計(jì)策略：以人教版“自然地理環(huán)境的整體性”一節(jié)為例[J].地理教學(xué)，2018（17）：7-10，20.

[2]牛廣妍.基于STEM教育理念的高中地理作業(yè)設(shè)計(jì)[J].基礎(chǔ)教育研究，2019（9）：72-74.