STEAM教育理念下的地理课堂教学

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摘要：steam教育起源于美国，即科学、技术、工程、艺术和数学，旨在鼓励孩子积极参与科学实践活动，提升在科学、技术、工程、艺术和数学领域的认知与实践力，使孩子的综合素养得以提高与发展，从而提升其全球竞争力。该文基于对STEAM教育理念的理解，将创设情境、在情境中解决问题，及实现跨学科融合作为教学设计的基本理念，旨在对学生发现和解决问题以及地理综合思维能力进行培养，并以“热力环流”为例，探究STEAM教育在课堂教学中的实践策略。

关键词：STEAM教育；跨学科融合；课堂教学

1STEAM教育理念的基本内涵

STEAM教育起源于美国。美国国家科学委员会于1986年提出了STEM教育概念，STEM即科学、技术、工程和数学，旨在鼓励孩子积极参与科学实践活动，提升在科学、技术、工程和数学领域的认知与实践力，使孩子的综合素养得以提高与发展，从而提升其全球竞争力[1]。随后，STEM教育理念中又加入了人文艺术。从此，STEM演变为更为全面的STEAM，使学生能从更多角度认识不同学科间的联系，形成综合思维模式，并培养学生综合运用知识解决现实问题的能力。

2STEAM教育理念融入地理课堂教学的意义

在国际化大背景下，地理课堂教学中融入STEAM教育理念是教育改革的必经之路，有其理论意义和现实意义。

2.1理论意义

2.1.1STEAM教育理念的融入能强化地理学科的综合性地理学科是综合性较强的学科，涵盖了自然科学、社会科学等诸多方面，与其他很多学科都存在交叉渗透。例如：地球的宇宙环境、地球上的大气章节中，渗透了很多物理知识；在人口、城市、产业活动章节中，有很多政治、历史知识的渗透[2]。STEAM教育旨在创设的情境下，综合运用多个领域的知识解决实际问题。在地理课堂教学中，融入STEAM教育理念，可以帮助实现跨学科的整合，能培养学生地理关联性思维，让学生更加深刻体会地理学科的综合性。

2.1.2STEAM教育理念的融入能为地理课堂教学设计提供理论支持教学设计往往是根据教材内容、学生学情，设计教学过程和师生活动，实现其教学目标，解决教学重难点。地理学科的教学难点往往是有其他学科渗透的知识点，STEAM教育理念能为地理课堂教学设计提供理论支持，解决教学重难点。例如地球在近日点、远日点的公转速度，机械地去背记结论很容易记错，学生只有理解了才能正确记忆，在这部分的设计中需要穿插相关物理知识———开普勒第二定律，这是学生已经在物理课中习得的知识，在此处补充这个知识，学生并不陌生，为了让学生理解更深刻，还可以穿插数学知识———扇形面积的计算，让学生动手操作，自己得出结论[3]。

2.2现实意义

2.2.1STEAM教育理念的融入有助于提高地理课堂教学效果STEAM教学理念融入课堂，增加了课堂的趣味性，提高课堂教学效果。STEAM教育中的“A”是“人文艺术”，艺术会给课堂带来生气与活力，一首歌曲、一幅画、一组摄影作品、一段影视作品，一篇文学作品，都能带给学生视觉、听觉上的享受，引起学生的好奇心与求知欲，同时也给课堂带来了美感，让学发现知识的趣味性，更加享受地理课堂，提高学习的积极性。

2.2.2STEAM教育理念的融入有助于地理课程的开发在STEAM教育理念下，传统的课堂将被打破，一节课不再是传授单一的知识点，而是综合运用知识解决一个问题，形成一套解决问题的方案。课堂模式变了，相应的课程资源也会发生改变，应运而生的将是更多的以“问题”作为主题的课程。例如：在城市化对环境影响一节中，就可以选取一个“问题”作为主题，联系常德市实际情况，常德市作为国家第一批海绵城市试点，是如何运作的？对城市生态环境的影响体现在哪？因此，教师可以选取“海绵城市”作为一个主题开设一门课程。在STEAM教育理念潜移默化的影响下，教师可以打开思路，打破传统，可以结合乡土实际，开发出更多以问题解决为导向的新课程。

3STEAM教育理念在地理课堂教学的实践应用———“热力环流”教学设计

3.1教学目标

（1）知识与技能。用物理学科知识理解热力环流的形成原理和大气运动的根本原因。（2）过程与方法。学会用示意图分析热力环流的形成过程，并运用所学的原理，解释大气环境中的一些实际问题。（3）情感、态度与价值观。通过解决大气环境中的一些实际问题，培养学生的科学探究精神，树立科学的环境观。

3.2教学重难点

热力环流的成因、过程及应用。

3.3教学过程

3.3.1设置情境，导入新课播放歌曲《风从海面吹过来》，提问：歌词中反复吟唱“风从海面吹过来”，无论在什么时候去海边，风始终是从海上吹过来的？【设计意图】用歌曲导入、创设情境，能快速将学生的注意力吸引到课堂上，同时歌曲还为课堂营造了活跃的气氛，让学生在听觉享受中进入课堂学习，提高学生学习兴趣，对歌词正确与否的判断，能勾起学生的求知欲与探索欲，让学生真正参与到课堂中。

3.3.2设置实验，模拟热力环流（1）热力环流的概念。热力环流是大气运动最简单的形式。由于地面冷热不均而引起的空气环流，即热力环流。（2）热力环流模拟实验。通过模拟实验感受热力环流。教师演示实验，学生观察实验现象[4]。实验器材：透明玻璃缸、蚊香、盘子、热水、冰块、硬纸板、剪刀。实验过程：①将盛有热水和冰块的两个盘子分别放在玻璃缸的左右两侧；②用硬纸板盖住玻璃缸，在冰块一侧的硬纸板上剪一个小孔；③将蚊香点燃，悬挂在冰块上方的小孔上；④观察热气和蚊香烟雾的流动方向。实验现象：热水盆的热气向上运动，冰块盆蚊香的烟雾向下运动，玻璃缸底部，烟雾从冰块盆流向热水盆，玻璃缸顶部，烟雾从热水盆上方流向冰块盆上方。总结：我们所看到的这个现象就是热力环流，由于受热不均，导致的空气流动，最后形成一个环流。【设计意图】通过一个简单的小实验，先让学生对热力环流有一个初步感知，学生在对实验现象产生好奇时，进入原理、过程的学习，符合学生的认知规律，也满足了学生求知欲。

3.3.3探究热力环流的形成原理（1）了解气压的概念。引导学生回顾物理知识：什么是气压、气压与高度、空气密度的关系[5]。①气压：从观测高度到大气上界，单位面积上垂直空气柱的质量。②气压与高度的关系：海拔越高，气压越低。③气压与空气密度的关系：在温度一定的情况下，气压与空气密度成正比。【设计意图】热力环流的形成原理涉及气压的概念，带学生回顾初中物理气压相关的知识，对新课的学习起到知识铺垫的作用，便于学生对新概念的理解同时也体现了学科间的相互渗透。（2）热力环流形成原理。用示意图演示热力环流，并用提问的方式，引导学生分析热力环流的形成过程，如图1所示[6]。问题1：当地面性质均一、受热均匀，近地面A、B、C三地的气压状况如何；高空同一高度的A’、B’、C’气压状况如何？（学生回答）结论：同一高度，气压状况相同。问题2：假设A、B、C三地受热不均，根据热胀冷缩的原理，在地面受热不均的情况下，空气会怎么运动？（学生讨论）结论：空气受热，会膨胀上升；空气遇冷，会收缩下沉。即空气会在垂直方向上运动。问题3：A地、B地、C三地的空气密度会发生怎样的变化，气压又会发生怎样的变化？（学生讨论回答）结论：A地空气密度下降，形成低压；B、C两地空气密度增大，形成高压。此时，同一水平面气压不相等，产生了差异。问题3：同一水平面产生气压差，空气会怎么运动？结论：同一水平面上，空气在水平气压梯度力的作用下，会从高压流向低压，即空气的水平运动（风的形成）。这样一个完整的空气环流形成，即热力环流。【设计意图】热力环流是大气运动的动态过程，借助示意图演示，并以提问的形式，引导学生循序渐进地探究热力环流的形成过程，帮助学生理解热力环流的形成原理。

3.3.4课堂小结用流程图归纳热力环流的形成过程，如图2所示。【设计意图】用流程图总结热力环流的形成过程，加深学生对热力环流动态过程的理解，让学生回答过程中的每个环节，帮助学生巩固所学新知。

3.3.5拓展延伸案例1：海陆风学生根据热力环流原理，画出海陆间热力环流，并判断导入中的歌曲《风从海面吹过来》发生的时间。结论：白天———海风；夜晚———陆风。歌曲《风从海面吹过来》描述的应该是白天的海风。案例2：山谷风学生根据热力环流原理，自主探究山谷风的形成，并画图解释原理。案例3：城市风学生根据热力环流原理，自主探究城市风的形成过程，画出城郊间热力环流，并根据城郊间热力环流进行城市规划。【设计意图】三个案例来自生活，让学生利用所学知识解释生活中的现象，解决实际问题，到达知识迁移的目的，通过海陆风的分析与探究，解答了课前导入的问题，充分发挥了学生的主观能动性，引导学生解决实际问题。

4总结与反思

本文通过大量文献研究，从理论和现实两个方面，分析了STEAM教育理念融入地理教学的意义。在此基础上，以“热力环流”的教学设计为例，研究了如何将STEAM教育理念融入到地理课堂教学中，教学设计中，试图将STEAM教育理念中，跨学科融合与创设情境，用所学解决实际问题两个基本理念与实际教学结合，在教学设计中也存在着一些不足，例如：怎么做到跨学科的巧妙融合，将所有学科知识融为一体；如何让学生自己去发现问题，自己去设计解决方案；课堂的教学内容是否需要调整，课堂内容太多是否不太利于开展基于STEAM教育理念的课堂教学等，这些问题需要通过更多的实践去寻找解决办法，需要教师对STEAM教育更进一步的思考与探究。

参考文献

[1]曾婷.STEAM教育的内涵、特征与实施路径[J].教育现代化,2017,4(33):271-273.

[2]冀峰.STEAM教育理念在初中地理课堂教学中的应用初探———以“农业”为例[J].地理教学,2019(16):35-38.

[3]张文静.高中地理必修Ⅰ中理科知识的渗透实践应用研究[D].西安：陕西师范大学,2014.

[4]陈改芝,仝晶晶,黄秋霞.“热力环流”教学设计[J].课程教育研究,2013(28):147-148.

[5]李磊,吴岱峰.地理实验的优化与学生地理实践力素养的培养———以“热力环流原理”实验教学为例[J].地理教学,2020(22):15,19-21.

[6]孙秀青.“热力环流”教学设计[J].地理教学,2016(5):26-28.

作者：赵志颖 单位：湖南幼儿师范高等专科学校