STEAM教育理念下的地理課堂教學

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摘要：steam教育起源于美國，即科學、技術、工程、藝術和數學，旨在鼓勵孩子積極參與科學實踐活動，提升在科學、技術、工程、藝術和數學領域的認知與實踐力，使孩子的綜合素養得以提高與發展，從而提升其全球競爭力。該文基于對STEAM教育理念的理解，將創設情境、在情境中解決問題，及實現跨學科融合作為教學設計的基本理念，旨在對學生發現和解決問題以及地理綜合思維能力進行培養，并以“熱力環流”為例，探究STEAM教育在課堂教學中的實踐策略。

關鍵詞：STEAM教育；跨學科融合；課堂教學

1STEAM教育理念的基本內涵

STEAM教育起源于美國。美國國家科學委員會于1986年提出了STEM教育概念，STEM即科學、技術、工程和數學，旨在鼓勵孩子積極參與科學實踐活動，提升在科學、技術、工程和數學領域的認知與實踐力，使孩子的綜合素養得以提高與發展，從而提升其全球競爭力[1]。隨后，STEM教育理念中又加入了人文藝術。從此，STEM演變為更為全面的STEAM，使學生能從更多角度認識不同學科間的聯系，形成綜合思維模式，并培養學生綜合運用知識解決現實問題的能力。

2STEAM教育理念融入地理課堂教學的意義

在國際化大背景下，地理課堂教學中融入STEAM教育理念是教育改革的必經之路，有其理論意義和現實意義。

2.1理論意義

2.1.1STEAM教育理念的融入能強化地理學科的綜合性地理學科是綜合性較強的學科，涵蓋了自然科學、社會科學等諸多方面，與其他很多學科都存在交叉滲透。例如：地球的宇宙環境、地球上的大氣章節中，滲透了很多物理知識；在人口、城市、產業活動章節中，有很多政治、歷史知識的滲透[2]。STEAM教育旨在創設的情境下，綜合運用多個領域的知識解決實際問題。在地理課堂教學中，融入STEAM教育理念，可以幫助實現跨學科的整合，能培養學生地理關聯性思維，讓學生更加深刻體會地理學科的綜合性。

2.1.2STEAM教育理念的融入能為地理課堂教學設計提供理論支持教學設計往往是根據教材內容、學生學情，設計教學過程和師生活動，實現其教學目標，解決教學重難點。地理學科的教學難點往往是有其他學科滲透的知識點，STEAM教育理念能為地理課堂教學設計提供理論支持，解決教學重難點。例如地球在近日點、遠日點的公轉速度，機械地去背記結論很容易記錯，學生只有理解了才能正確記憶，在這部分的設計中需要穿插相關物理知識———開普勒第二定律，這是學生已經在物理課中習得的知識，在此處補充這個知識，學生并不陌生，為了讓學生理解更深刻，還可以穿插數學知識———扇形面積的計算，讓學生動手操作，自己得出結論[3]。

2.2現實意義

2.2.1STEAM教育理念的融入有助于提高地理課堂教學效果STEAM教學理念融入課堂，增加了課堂的趣味性，提高課堂教學效果。STEAM教育中的“A”是“人文藝術”，藝術會給課堂帶來生氣與活力，一首歌曲、一幅畫、一組攝影作品、一段影視作品，一篇文學作品，都能帶給學生視覺、聽覺上的享受，引起學生的好奇心與求知欲，同時也給課堂帶來了美感，讓學發現知識的趣味性，更加享受地理課堂，提高學習的積極性。

2.2.2STEAM教育理念的融入有助于地理課程的開發在STEAM教育理念下，傳統的課堂將被打破，一節課不再是傳授單一的知識點，而是綜合運用知識解決一個問題，形成一套解決問題的方案。課堂模式變了，相應的課程資源也會發生改變，應運而生的將是更多的以“問題”作為主題的課程。例如：在城市化對環境影響一節中，就可以選取一個“問題”作為主題，聯系常德市實際情況，常德市作為國家第一批海綿城市試點，是如何運作的？對城市生態環境的影響體現在哪？因此，教師可以選取“海綿城市”作為一個主題開設一門課程。在STEAM教育理念潛移默化的影響下，教師可以打開思路，打破傳統，可以結合鄉土實際，開發出更多以問題解決為導向的新課程。

3STEAM教育理念在地理課堂教學的實踐應用———“熱力環流”教學設計

3.1教學目標

（1）知識與技能。用物理學科知識理解熱力環流的形成原理和大氣運動的根本原因。（2）過程與方法。學會用示意圖分析熱力環流的形成過程，并運用所學的原理，解釋大氣環境中的一些實際問題。（3）情感、態度與價值觀。通過解決大氣環境中的一些實際問題，培養學生的科學探究精神，樹立科學的環境觀。

3.2教學重難點

熱力環流的成因、過程及應用。

3.3教學過程

3.3.1設置情境，導入新課播放歌曲《風從海面吹過來》，提問：歌詞中反復吟唱“風從海面吹過來”，無論在什么時候去海邊，風始終是從海上吹過來的？【設計意圖】用歌曲導入、創設情境，能快速將學生的注意力吸引到課堂上，同時歌曲還為課堂營造了活躍的氣氛，讓學生在聽覺享受中進入課堂學習，提高學生學習興趣，對歌詞正確與否的判斷，能勾起學生的求知欲與探索欲，讓學生真正參與到課堂中。

3.3.2設置實驗，模擬熱力環流（1）熱力環流的概念。熱力環流是大氣運動最簡單的形式。由于地面冷熱不均而引起的空氣環流，即熱力環流。（2）熱力環流模擬實驗。通過模擬實驗感受熱力環流。教師演示實驗，學生觀察實驗現象[4]。實驗器材：透明玻璃缸、蚊香、盤子、熱水、冰塊、硬紙板、剪刀。實驗過程：①將盛有熱水和冰塊的兩個盤子分別放在玻璃缸的左右兩側；②用硬紙板蓋住玻璃缸，在冰塊一側的硬紙板上剪一個小孔；③將蚊香點燃，懸掛在冰塊上方的小孔上；④觀察熱氣和蚊香煙霧的流動方向。實驗現象：熱水盆的熱氣向上運動，冰塊盆蚊香的煙霧向下運動，玻璃缸底部，煙霧從冰塊盆流向熱水盆，玻璃缸頂部，煙霧從熱水盆上方流向冰塊盆上方。總結：我們所看到的這個現象就是熱力環流，由于受熱不均，導致的空氣流動，最后形成一個環流。【設計意圖】通過一個簡單的小實驗，先讓學生對熱力環流有一個初步感知，學生在對實驗現象產生好奇時，進入原理、過程的學習，符合學生的認知規律，也滿足了學生求知欲。

3.3.3探究熱力環流的形成原理（1）了解氣壓的概念。引導學生回顧物理知識：什么是氣壓、氣壓與高度、空氣密度的關系[5]。①氣壓：從觀測高度到大氣上界，單位面積上垂直空氣柱的質量。②氣壓與高度的關系：海拔越高，氣壓越低。③氣壓與空氣密度的關系：在溫度一定的情況下，氣壓與空氣密度成正比。【設計意圖】熱力環流的形成原理涉及氣壓的概念，帶學生回顧初中物理氣壓相關的知識，對新課的學習起到知識鋪墊的作用，便于學生對新概念的理解同時也體現了學科間的相互滲透。（2）熱力環流形成原理。用示意圖演示熱力環流，并用提問的方式，引導學生分析熱力環流的形成過程，如圖1所示[6]。問題1：當地面性質均一、受熱均勻，近地面A、B、C三地的氣壓狀況如何；高空同一高度的A’、B’、C’氣壓狀況如何？（學生回答）結論：同一高度，氣壓狀況相同。問題2：假設A、B、C三地受熱不均，根據熱脹冷縮的原理，在地面受熱不均的情況下，空氣會怎么運動？（學生討論）結論：空氣受熱，會膨脹上升；空氣遇冷，會收縮下沉。即空氣會在垂直方向上運動。問題3：A地、B地、C三地的空氣密度會發生怎樣的變化，氣壓又會發生怎樣的變化？（學生討論回答）結論：A地空氣密度下降，形成低壓；B、C兩地空氣密度增大，形成高壓。此時，同一水平面氣壓不相等，產生了差異。問題3：同一水平面產生氣壓差，空氣會怎么運動？結論：同一水平面上，空氣在水平氣壓梯度力的作用下，會從高壓流向低壓，即空氣的水平運動（風的形成）。這樣一個完整的空氣環流形成，即熱力環流。【設計意圖】熱力環流是大氣運動的動態過程，借助示意圖演示，并以提問的形式，引導學生循序漸進地探究熱力環流的形成過程，幫助學生理解熱力環流的形成原理。

3.3.4課堂小結用流程圖歸納熱力環流的形成過程，如圖2所示。【設計意圖】用流程圖總結熱力環流的形成過程，加深學生對熱力環流動態過程的理解，讓學生回答過程中的每個環節，幫助學生鞏固所學新知。

3.3.5拓展延伸案例1：海陸風學生根據熱力環流原理，畫出海陸間熱力環流，并判斷導入中的歌曲《風從海面吹過來》發生的時間。結論：白天———海風；夜晚———陸風。歌曲《風從海面吹過來》描述的應該是白天的海風。案例2：山谷風學生根據熱力環流原理，自主探究山谷風的形成，并畫圖解釋原理。案例3：城市風學生根據熱力環流原理，自主探究城市風的形成過程，畫出城郊間熱力環流，并根據城郊間熱力環流進行城市規劃。【設計意圖】三個案例來自生活，讓學生利用所學知識解釋生活中的現象，解決實際問題，到達知識遷移的目的，通過海陸風的分析與探究，解答了課前導入的問題，充分發揮了學生的主觀能動性，引導學生解決實際問題。

4總結與反思

本文通過大量文獻研究，從理論和現實兩個方面，分析了STEAM教育理念融入地理教學的意義。在此基礎上，以“熱力環流”的教學設計為例，研究了如何將STEAM教育理念融入到地理課堂教學中，教學設計中，試圖將STEAM教育理念中，跨學科融合與創設情境，用所學解決實際問題兩個基本理念與實際教學結合，在教學設計中也存在著一些不足，例如：怎么做到跨學科的巧妙融合，將所有學科知識融為一體；如何讓學生自己去發現問題，自己去設計解決方案；課堂的教學內容是否需要調整，課堂內容太多是否不太利于開展基于STEAM教育理念的課堂教學等，這些問題需要通過更多的實踐去尋找解決辦法，需要教師對STEAM教育更進一步的思考與探究。

參考文獻

[1]曾婷.STEAM教育的內涵、特征與實施路徑[J].教育現代化,2017,4(33):271-273.

[2]冀峰.STEAM教育理念在初中地理課堂教學中的應用初探———以“農業”為例[J].地理教學,2019(16):35-38.

[3]張文靜.高中地理必修Ⅰ中理科知識的滲透實踐應用研究[D].西安：陜西師范大學,2014.

[4]陳改芝,仝晶晶,黃秋霞.“熱力環流”教學設計[J].課程教育研究,2013(28):147-148.

[5]李磊,吳岱峰.地理實驗的優化與學生地理實踐力素養的培養———以“熱力環流原理”實驗教學為例[J].地理教學,2020(22):15,19-21.

[6]孫秀青.“熱力環流”教學設計[J].地理教學,2016(5):26-28.

作者：趙志穎 單位：湖南幼兒師范高等專科學校