5TEAM教育下高中地理綜合思維的培養探索

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（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Art）和數學（Mathematics）教育理念和教育模式，旨在幫助學生掌握跨學科的知識、培養合作解決問題和應變的能力。它提出不僅讓學生主動去參與，并且由教師創設真實的情境，讓學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散思維能力以及創新能力。

（二）STEAM教育的作用

教育改革發展要著力于提高學生自主探究的學習能力、勇于開拓的創新精神和善于解決問題的實踐能力。而STEAM教育的核心內容正是培養學生的創新意識、發散思維、想象力、發現問題的能力、團隊合作能力等。所以，STEAM教育的作用不僅是培養學生的核心素養，在一定程度上也能促進教學改革和教師的成長以及培養創新型人才。

1.增強學生學習的興趣，激發學生學習的主動性

STEAM教育強調從真實生活情境出發，鼓勵學生打通學科壁壘，從不同的角度不同的學科形成新思維，將所學理論運用于實際，鼓勵學生敢于嘗試，使得學生的主動性得到發揮。同時，減輕學生記憶負擔，增強學生學習的興趣。

2.能夠凸顯課程標準，培養學生地理綜合思維素養

《普通高中地理課程標準（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，而綜合思維的培養目標是讓學生能夠全面地、辯證地觀察、分析和認識不同地方的地理環境特點，解決地理問題。STEAM所蘊含的跨學科理念、動手操作理念、溝通合作解決問題的理念與地理新課程標準具有高度的一致性。

3.加快學科課程融合，推進教學方式改革

在STEAM教育中，教師為引導者，為學生提供問題情境，了解問題解決的進程，適時指正；學生發揮主體性，借助已有的多學科知識與小組合作學習，尋找解決問題的途徑。因此，STEAM教育與高中地理教學結合，使地理課堂更為開放、靈活、多樣，從而推進教學方式的改革。

4.豐富教師的內涵，促進教師專業能力成長

STEAM教育不僅需要教師具備關于數學、技術、工程等知識和技能，也需要教師具有先進的教學理念，良好的教學組織能力和靈活的教學調控力，這樣才能真正活化自己的課堂，培養學生的發散思維能力。這就倒逼教師不斷整合課程內容，調整教學方式，豐富自己的內涵。

5.培養學生創新意識，培養新時代人才

STEAM教育更加注重過程，強調學生的參與并且親手制作，鼓勵學生嘗試，提升學生動手能力，增強學生學習的自信心。同時，從科技、工程、藝術和數學等多個方面培養學生的核心素養，喚醒學生與生俱來的創造力潛能，培養新時代人才。

二、STEAM教育在具體課程設計中的應用

本文以中圖版教材（選擇性必修三）中“第三章第一節碳排放與碳減排”的教學設計為例，將STEAM教育融入教學，用以提升學生的綜合思維能力。

（一）教材的分析

1.教學內容的選取

STEAM教育的教學主要依靠教師創設真實的情境，所以并不是所有的高中地理內容都適合。而考慮到STEAM教育具有跨學科性、實踐性、情境性、協作性特點，選擇了與新課程改革之后新增的內容——環境與國家安全中的《碳排放與碳減排》相整合，這樣學習過程中能夠以真實的情境滿足學生的實踐探究，也能以開放性的問題滿足學生的合作探索，同時跨學科也能實現課程的趣味性。而該部分內容又是高中地理課程的升華和總結，對學生的核心素養的培養、家國情懷的形成起著重要的作用，是對學生終身發展有用的地理知識，也是落實立德樹人的必備內容。

2.教學目標的分析

（1）課程標準：運用碳循環和溫室效應原理，分析碳排放對環境的影響，說明碳減排國際合作的重要性。

（2）核心素養包括綜合思維、地理實踐力、人地協調觀。

綜合思維：運用圖表，說出自然環境中碳循環與溫室效應的關系。

地理實踐力：結合資料，分析碳排放對環境的影響，理解人類活動對全球變暖的影響，同時制作溫室效應實驗器材和繪制綠色校園宣傳海報。

人地協調觀：運用材料，說明碳減排國際合作的重要性，樹立節能減排、保護環境的意識。

3.學情分析

根據心理學家埃里克森的心理社會發展理論，高中生處于青春期，對各種事物具有強烈的好奇，且精力充沛。因此，在此階段使用STEAM教育形式，既有利于激發學生學習熱情，又可以幫助學生整合知識，提升動手能力和合作能力。因此，在高中階段的學生具備了開展STEAM教育的條件。

4.跨學科知識地圖

（二）教學設計

1.課前準備

教師：針對本節內容準備好教學素材（圖片、視頻、資料、實驗器具）。

學生：課前預習。

設計意圖：延伸學生學習的過程，提高學生學習體驗程度，增強學生的學習興趣。

2.課堂導入

教師：播放新聞中關于碳中和的片段并提問：什么是碳達峰，什么是碳中和？

學生：帶著疑問觀看新聞聯播，學生代表解答碳中和、碳達峰的概念。

STEAM素養以及地理核心素養和能力的培養：通過真實情境入手，培養學生的興趣，引起學生思考社會問題。通過引導學生觀看新聞，提升學生的人文素養和語言表達的能力。

3.碳循環過程

教師：指導學生閱讀教材中的碳循環示意圖：指導學生自己繪制碳循環示意圖。

學生：認真閱讀碳循環示意圖，指出碳循環發生的空間位置（圈層、碳庫）、發生環節（碳匯、碳源）和碳循環的地理過程；自己繪制碳循環示意圖。

STEAM素養以及地理核心素養和能力的培養：通過對碳循環示意圖中的讀圖、識圖、析圖、繪制，提高學生的繪圖能力和對碳循環的認識：通過讀圖和繪圖，提升學生的藝術素養，提升學生審美能力；提升學生讀圖、析圖、繪制的能力，提升學生運用知識解決問題的能力；通過理解碳循環，讓學生將自然環境各要素相結合，提升綜合思維素養。

4.溫室效應原理

教師：指導學生閱讀教材中的溫室效應示意圖；指導翻閱教材中大氣受熱的內容。

學生：結合大氣受熱的內容，解釋溫室效應的形成原理：通過讀圖，總結溫室氣體排放的途徑，并討論帶來的結果。

STEAM素養以及地理核心素養和能力的培養：提高學生的讀圖能力和整理、總結知識的能力，使學生理解溫室效應形成原理和溫室氣體排放途徑，提高學生的科學素養：提升學生知識整合的能力，延長學生的知識鏈，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。

5.溫室效應實驗模擬

教師：指導學生掌握溫室效應模擬實驗的實驗要求。

（1）動手制作對照組實驗生態瓶。準備合適的生態瓶、溫度計、玻璃管等器材，按照要求進行組裝。

（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）總結這次實驗，分析實驗結果，撰寫實驗報告。

學生：

（1）動手制作對照組實驗生態瓶，按照要求組裝。

（2）在合適的實驗環境下，記錄AB兩瓶空氣的溫度。制作實驗記錄統計表，記錄相關數據，并針對實驗中出現的問題進行分析，控制實驗中的干擾因素。

（3）在教師的指導下，總結這次實驗，分析實驗結果，撰寫實驗報告。

設計意圖：通過動手制作實驗，提升學生的工程素養和技術素養：通過記錄溫度，進行數據分析總結，提升學生的數學素養；小組合作實驗和撰寫報告，讓學生集思廣益，提升學生的綜合思維能力和實踐能力。

6.課前準備（第二課時）

教師：組織學生以小組為單位針對“溫室效應對地理環境的影響”進行資料的收集和整理。

學生：合作小組明確學習的任務，進行適當分工；制作PPT方便成果展示。

STEAM素養以及地理核心素養和能力的培養：提高學生收集和整理資料的能力，培養學生獨立思考和合作解決問題的能力。

7.碳排放的影響

教師：播放關于北極熊生存環境變化的視頻，引出溫室效應的影響：教師對學生的學習成果進行評價和總結。

學生：學生小組代表對自己收集的資料進行成果展示。

STEAM素養以及地理核心素養和能力的培養：分組展示成果，有利于激發學生的勝負欲，提升學習的動力：自行展示成果，提升學生的語言表達的能力，有利于獨立思考和解決問題的能力，提升學生的綜合思維素養。

8.碳減排和國際合作

教師：組織模擬聯合國環境保護會議進行討論：中國需要爭取碳排放空間：為了環境，我們要減少碳排放。

學生：對全球碳排放提出不同的觀點：整理學校可以進行碳減排的方式：設計口號，發出倡議和宣誓；繪制綠色校園宣傳海報。

STEAM素養以及地理核心素養和能力的培養：提高學生參與自然界相關決策的能力，提升學生的科學素養：整理學校碳減排方式，讓學生將所學知識運用于實際，提升解決問題的能力：并且設計口號，發出倡議，培育學生的人地協調觀。

9.課堂小結和提升

教師：結合板書歸納教學內容，回歸到國家安全問題。

學生：列出本課的思維導圖。

設計意圖：落實教學內容，幫助學生構建知識模型，提升課程高度。

STEAM素養以及地理核心素養和能力的培養：將知識分解后重新整理，有利于知識的發散，培養綜合思維能力，培養家國情懷。

三、STEAM教育對學生綜合思維能力的培養

（一）進行跨學科思考，培養學生問題解決的能力

跨學科思考，可以提供多方向的思考角度，拓寬學生的視野，將地理環境中的各要素相結合，深入理解復雜的問題，有利于知識、方法的綜合運用，有利于學生的創新。

（二）通過小組合作，發展學生的合作能力

STEAM強調“從做中學”，而在小組合作中，不僅可以增強學生的情感，有利于觀點、智力、意志的綜合，還可以突出學生的主體地位，增強主動參與意識，通過學生自主查找、閱讀、制圖、析圖，引發深度思考，鍛煉學生自主思考和解決問題的能力。

（三）多樣化教學培養學生的創新思維意識

多樣化教學可以適應不同學生的學習風格和能力水平，有利于學生進行個性化學習，有利于學生特長的發揮。同時，通過啟發式教學、案例分析、問題解決等方式有利于啟發學生的思維，培養學生批判思維和創造性，有利于思維的綜合性，拓寬思維的廣度和深度，進而提高綜合思維能力。

四、STEAM教學存在的局限性

STEAM教育還未完全深入我國文化教育界，大多數教師對該概念的認知還處于初期階段，對其一知半解。所以，在教學中容易走入誤區。同時，由于在新高考文理分科，高中地理屬于文科課程，文科教師在數學、技術、工程等知識和技能的運用中還有一定的欠缺，這就需要學校對教師進行一定的培訓，并且進行示范課的指導。

STEAM教育在高中地理教學中具有一定的作用，對學生的綜合思維培養也有提升。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）中的內容——地球運動、地表形態的變化、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；而選擇性必修二（區域發展）中的內容偏文科，與STEAM融合度較低；選擇性必修三（資源、環境與國家安全）中第三章環境與國家安全與現實情境相關性較大，可探索性較強，也可以較好地與STEAM模式融合。

大多數教師有意愿去嘗試新的教學理念，開發新的課程，但現實是教學中教學任務繁重，開發課程的精力有限。同時，在真實的課程教學中，利用有限的時間讓學生進行自主實踐探索，很可能難以完成既定的教學目標，短時間成效不大，難以得到支持。所以，教師要真正減負，并且延長教學改革的時限，讓教育能慢慢地開出花朵來。

五、結束語

STEAM教育與高中地理的融合，有利于改變傳統的教學理念、教育方式、學習方法，讓學生成為學習的主人，充分發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，培養時代所需要的人才。同時，STEAM模式中提出的跨學科理念與現今時代提出的融合課程和廣域課程相契合，在各學科、各學段都有普適性。所以，將STEAM教育與高中地理課程融合，有其必要的推廣價值。