STEM在培養高中地理綜合思維中的應用探討

弓凱華

摘 要：“自然地理環境的整體性”是人教版高中地理必修一的知識內容，這一課中深入講述了自然地理環境的整體性問題，討論了自然地理環境中各個要素之間的相互作用關系，并分析了自然地理環境的整體性與資源綜合利用過程。所以縱觀整課可以發現它在傳遞高中地理核心素養內涵方面非常到位，因此基于創新教育理念——STEM理念，圍繞這一課教學設計探討培養高中生地理綜合思維的知識傳授過程，強調教學設計策略高價值性。

關鍵詞：高中地理;STEM;綜合思維;自然地理環境的整體性;教學設計

STEM教育屬于跨學科教育，它同時涉獵科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）以及數學（Mathematics）四大領域。目前它在教育領域中的應用非常廣泛，即在尊重自然規律的基礎之上希望實現人類與自然的和諧相處，利用STEM理念解決社會發展過程中所遇到的各種問題，將其作為教育發展的重要輔助工具。在高中地理教學中，可采用STEM教學理念引導學生體會地理學科中的綜合思維，結合多種教學方法指導學生理解地理要素知識內容，構建地理模型，探究STEM理念在課堂教學中的具體應用過程，真正將其融入教學方案設計中。

一、教學設計意圖分析

在人教版高中地理必修一的“自然地理環境的整體性”教學活動開展前，教師要幫助學生回顧一些生物學基礎知識，引導學生將地理系統與生態系統聯系起來，完成跨學科知識融合過程。比如說教師可利用自然界中所存在的物質轉換與能量傳遞過程構建“課堂導入”模塊，引入單一生態系統內容，強調在自然界中每一個生態因子在生態系統中都會起到作用。基于此，讓學生體驗物質在生態系統中的轉換與能量傳遞過程。而通過對生物領域中知識原理的復習與物質的能量交換相互交叉串聯，就能基本完成對“原理解析”模塊的構建。即要幫助學生回憶單一生態因子與生態系統的相互作用，精彩演繹地理因素對環境的具體影響，然后總結聯系知識內容，完善教學邏輯。簡言之，其整個教學的設計意圖思路應該如下：課堂導入（導出植物光合作用）→經驗回顧（復習生態系統）→現象呈現（呈現地震、海嘯等自然災害現象）→原理解析（講解地理要素間的物質能量循環）→總結聯系（地理要素對地理環境的影響）[1]。

二、教學設計方案提出

在具體的教學設計方案中，需要結合綜合的地理知識要素研究關鍵基礎知識點，圍繞“自然地理環境的整體性”這一課需要不斷深化地理學中的知識內容，深化學生對知識的理解，即要從學科本質出發將STEM思想融入教學知識要點中。具體來講，首先形成圍繞地形、氣候、水文、土壤、生物等要素所構成的自然地理要素整體，即形成完整的地球表層空間結構;其次，圍繞地理要素之間的相互作用所產生的新功能來結合STEM教學過程，重視師生、生生之間合作，倡導小組合作研究學習過程，要求不同小組的學生群體從不同角度對教學知識內容進行交流分析，最后合力給出答案。以下分別結合理論研究與實驗研究簡單設計教學案例，并加以反思。

（一）教學案例

構建時空綜合模塊，圍繞“自然地理環境的整體性”中所闡述的地理事物發生、發展與演變過程與STEM理論相互結合，幫助學生構建思維模型，爭取透過知識表面看本質，挖掘存在于該課中深度的地理思維邏輯內容。在教學設計中，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，而在前期會出現沉水植物，中期會出現浮水植物，后期則會出現挺水植物。氣候呈現出溫潤→干燥，土壤出現濕潤→干燥的轉換過程。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系統。

在該課設計中，教師要強調自然中各種元素變化的連續性過程，再通過對前中期的比較發現湖岸中沉積物逐漸增多的共同點內容，然后串聯《自然地理環境的整體性》所闡述的所有地理要素，幫助學生在腦海中構建一幅思維導圖，完成知識體系構建。

（二）教學反思

在最后的教學反思過程中，教師要再次通過小組合作、項目引導與實驗模擬過程，幫助學生真正理解何為自然地理的整體性，它的實際案例還有哪些，這些自然地理環境的整體性變化都遵循怎樣的規律，變化過程是怎樣的。與此同時，教師還要幫助學生理解何為“時空綜合”與“地方綜合”。

縱觀整個教學過程，教師首先要從科學、技術、工程、數學等STEM領域幫助學生串聯該課知識點，做總結概要。例如，從科學角度講，自然生態系統的物質循環、能量傳遞以及化學反應都是順其自然的，這說明了自然地理環境本身存在整體性特征。其次從技術層面講，可采用iPad、VR、電子智能溫濕度計等來開展教學活動。再次要基于工程層面設計模擬實驗內容，確保對照實驗實施到位。最后就是利用數學知識在學習過程中記錄實驗數據，把握空間概念[2]。

三、總結

在“自然地理環境的整體性”一課教學中，教師積極基于STEM教育理論構建課程邏輯，設計完善教學方案，最大限度地挖掘學生的地理綜合能力與實操能力，基于跨學科理念融合多領域知識內容特點，建立了龐大且系統的課程資源支持體系，為學生更好、更深入地學習高中地理知識創造了良好空間。

參考文獻：

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

[2]牛廣妍.基于STEM教育理念的高中地理作業設計[J].基礎教育研究，2019（9）：72-74.