STEM教育理念下的高中地理作業(yè)設(shè)計范文

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【摘要】stem教育作為當今時代全新的教育范式，受到全球教育領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。為了提高地理作業(yè)的有效性，培養(yǎng)學生的地理核心素養(yǎng)，文章將STEM教育理念與我國地理作業(yè)設(shè)計現(xiàn)狀相結(jié)合，提出作業(yè)設(shè)計內(nèi)容要具有綜合性，作業(yè)形式要具有多樣性，作業(yè)結(jié)構(gòu)要具有層級性。

【關(guān)鍵詞】STEM教育；高中地理；作業(yè)設(shè)計

STEM教育即科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）教育的簡寫，它提倡跨學科、融合式的教育方式，讓學生使用多學科知識，通過自主或協(xié)作的形式探索解決實際問題，旨在培養(yǎng)能夠適應(yīng)經(jīng)濟全球化的復合型人才。1986年，美國國家科學委員會發(fā)表了《本科的科學、數(shù)學和工程教育》報告，首次提出了STEM教育。我國目前處在課程改革的浪潮中，STEM教育理念日益引起國家、教育者和研究者的關(guān)注。地理學科處在社會科學與自然科學的交叉路口，具有綜合性、實踐性的特點，與STEM教育的跨學科性、交叉性相符合。教育部2017年的《普通高中地理課程標準》（以下簡稱《標準》）強調(diào)要培養(yǎng)包括學生的綜合思維與地理實踐能力在內(nèi)的地理核心素養(yǎng)，這與STEM教育理念相契合。將STEM教育應(yīng)用于高中地理的作業(yè)設(shè)計中，能夠加強地理與其他學科的聯(lián)系，有效反映學生的地理學習情況，幫助學生深刻認識和分析地理環(huán)境，更好地在真實情境中體悟人地關(guān)系，提高學生的行動意識與實踐能力。

一、內(nèi)容的綜合性

《標準》中提出教師應(yīng)在課堂中注重現(xiàn)代地理信息技術(shù)、模擬實驗、實地考察等教學方法的使用，這就對學生的科學、技術(shù)、工程、數(shù)學素養(yǎng)提出了要求。STEM教育中，科學解釋了什么是自然存在，和數(shù)學一起作為理解和掌握其他學科的基礎(chǔ)；技術(shù)是指人類制造的，具有知識性，同時也是達成目標的手段；工程既是大量關(guān)于設(shè)計和創(chuàng)造人工產(chǎn)品的知識，也是解決問題的程序，通過技術(shù)為世界做貢獻。數(shù)學則是技術(shù)與工程學科的基礎(chǔ)工具，這種教育理念體現(xiàn)在地理學科的作業(yè)中就是要求教師在設(shè)計作業(yè)時融合多學科知識，加強學科與學科之間的聯(lián)系、學科與真實生活之間的聯(lián)系、理論與實踐的聯(lián)系，幫助學生以綜合性的視角看待地理現(xiàn)象與問題。

（一）跨學科知識的綜合以模擬實驗法為例，教師在作業(yè)設(shè)計中，要創(chuàng)設(shè)與現(xiàn)實生活相聯(lián)系的真實問題情境，讓學生對問題產(chǎn)生好奇心和求知欲，驅(qū)動學生探索學習地理學科知識及相關(guān)學科的其他知識。有了對學科的理解和把握后，讓學生收集信息和資料，使用技術(shù)手段作為輔助，動手制作模型和道具，引入工程項目進行地理環(huán)境的模擬和實驗，幫助學生理解地理現(xiàn)象，鍛煉學生的創(chuàng)造力和想象力。最后由學生使用數(shù)學方法，輔助說明實驗效果。實驗結(jié)束后學生進行結(jié)果的交流和討論，展示自己的實驗成果。通過完成綜合性的作業(yè)，能夠幫助學生從整體出發(fā)，用客觀、聯(lián)系、整體的觀點看待地理事物和地理問題，培養(yǎng)地理綜合思維能力。例如在教學“外力作用”時，教師可以從“風力侵蝕”的知識展開，討論“土地荒漠化”的形成與危害，讓學生制作防風固沙的裝置，用實物模型來展示，并對比各種風向、各種風力下，模型中沙土厚度的變化。這個作業(yè)的完成需要學生自己動手制作模型，考慮實驗設(shè)計，記錄實驗數(shù)據(jù)。將地理知識與工程項目、數(shù)學知識通過技術(shù)手段聯(lián)系起來，綜合發(fā)展學生交流、協(xié)作、實施、反饋的能力，培養(yǎng)學生的理性思維和科學素養(yǎng)。[1]

（二）同一學科內(nèi)多要素的綜合某一個地理現(xiàn)象或問題的形成往往不是單方面因素決定的，而是受到多方面的影響，如氣候、水分、土壤、生物、地殼運動等外力或內(nèi)力作用下形成的。在設(shè)計地理作業(yè)時，要考查學生學科知識體系內(nèi)的綜合思考能力。如在教學必修二“農(nóng)業(yè)區(qū)位的選擇”時，教師可以給出一個地區(qū)的經(jīng)緯度，讓學生判斷該地區(qū)適宜發(fā)展種植業(yè)還是畜牧業(yè)，種植業(yè)可以種植哪種作物，畜牧業(yè)是大牧場畜牧還是乳畜業(yè)。讓學生根據(jù)當?shù)氐臍夂颉⑺础⑼寥馈⒌匦蔚貏菀约爱數(shù)厥袌龊腿藗冿嬍称谩L俗習慣等，多方考慮作答。

二、形式的多樣性

作業(yè)不應(yīng)該局限在課堂中，落實在紙筆上，還應(yīng)該有多種多樣的表現(xiàn)形式，總結(jié)起來有三點要求：

（一）題目具有開放性STEM教育是以解決實際問題為驅(qū)動的，答案多具有開放性，學生的作答空間更大，自由度更高。學生可以發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力，從不同的科學與數(shù)學知識角度出發(fā)采用不同的技術(shù)和工程項目設(shè)計回答問題，鍛煉學生的創(chuàng)新性思維、批判性思維與解決問題的能力。教師在作業(yè)設(shè)計時，要給學生發(fā)揮的機會和空間，讓學生在學習中學會學習，在知識中創(chuàng)造知識。如在教學“自然界的水循環(huán)”這一節(jié)后，可以拓展這部分知識，布置“怎么樣完成一場人工降雨”為主題的作業(yè)，讓學生制作一個策劃書。學生除了利用學習過的“自然降水”知識外，還要了解“降雨劑”———鹽粉、干冰、碘化銀等物質(zhì)在高空產(chǎn)生的化學反應(yīng)、不同云層的物理特性、播撒“降雨劑”的時機、使用的運載工具以及人工降雨的適用情況、失敗時的備用方案等。讓學生將自己代入決策者的角色中，在完成任務(wù)的過程中主動收集信息、探究知識。

（二）題目具有實踐性STEM教育要解決學生在生活中能夠體驗或觀察到的真實情境的問題，可以讓學生將情感帶入課程學習中。《標準》也提出戶外考察、實驗、社會調(diào)查是重要學習的方法。所以教師在作業(yè)設(shè)計中應(yīng)結(jié)合學生生活，體現(xiàn)地方特色。教師可以布置與所在地區(qū)自然環(huán)境與人文環(huán)境緊密相關(guān)的作業(yè)任務(wù)。如在學習自然地理的時候，可以讓學生結(jié)合所在地的經(jīng)緯度、氣候、河流、地形、地勢、自然災害等因素，加深對所生活地區(qū)地理環(huán)境的理解。在學習人文地理的時候，可以向社會機構(gòu)或政府部門請求支持，請校外專家為學生答疑，并讓學生接觸到原始的數(shù)據(jù)和信息。當校外資源不能滿足學生作業(yè)需要時，學生可以借助網(wǎng)絡(luò)和多媒體技術(shù)，以圖片、視頻、PPT等形式完成地理作業(yè)。學生在實地調(diào)查中需要攝像機、錄音機等機器設(shè)備，在實驗中需要溫度計、計算器、顯微鏡等實驗工具，有條件的學校要盡量滿足學生學習資源上的需要。

（三）題目具有網(wǎng)絡(luò)性教師在設(shè)計地理作業(yè)題目時，不僅要注意給學生提供思考的空間、實踐的機會，還要注意讓學生學會使用網(wǎng)絡(luò)資源。《標準》中也對高中生地理信息技術(shù)的運用提出了要求。例如，在教學“經(jīng)度”“緯度”的概念后，教師可以讓學生利用谷歌地圖，通過輸入經(jīng)緯度，找到自己家鄉(xiāng)、學校的位置并截圖作為課后作業(yè)。有條件的學校可以讓學生安裝ArcMap、ArcGIS軟件，來幫助學生形成對世界的直觀感受。又如，當教師講授完關(guān)于“天氣系統(tǒng)”的知識后，可以留下作業(yè)讓學生利用多媒體和網(wǎng)絡(luò)觀看天氣預報，記錄代表不同的氣象標志，分析某些范圍大、強度高或溫度和降水情況較為特殊的天氣出現(xiàn)的原因，讓學生領(lǐng)會和辨別“鋒”“氣壓”“風力”“風向”等概念。[2]

三、結(jié)構(gòu)的層級性

（一）教學目標的設(shè)定要具有層級性作業(yè)是服務(wù)于教學任務(wù)的，要根據(jù)教育教學的總體目標設(shè)計。總體目標下由不同維度的指標體系構(gòu)成，不同指標對應(yīng)著不同內(nèi)容與形式的作業(yè)。在設(shè)計作業(yè)時，要形成結(jié)構(gòu)嚴謹?shù)哪繕司W(wǎng)絡(luò)，具有層次性的培養(yǎng)學生的復合型思維。[3]教師在設(shè)計題目時，應(yīng)注重題目對學生深層系統(tǒng)即知識、能力系統(tǒng)的多角度考查。保證題目的異質(zhì)性，讓學生對題目保持新鮮感和探索欲望。

（二）教學內(nèi)容要具有層級性2006年美國學者G.Yakman將藝術(shù)（Arts）融入STEM教育，提出STEMA金字塔框架。金字塔框架上層是綜合學科，分為科學、技術(shù)、工程、藝術(shù)和數(shù)學五個具體學科，每個具體學科下都有與之關(guān)聯(lián)的特定內(nèi)容。每個具體學科都涉及地理科學的學習內(nèi)容，但是不同年級的學生學習知識的復雜程度不同。[4]所以教師在設(shè)計作業(yè)時，在保證作業(yè)問題所涉及的知識結(jié)構(gòu)性與廣度的基礎(chǔ)上，還要隨著年級、單元、活動、教學的層次推進而不斷改變作業(yè)的深度，保證作業(yè)層級的結(jié)構(gòu)性。讓學生的知識體系不僅是階梯狀前進，還是螺旋式上升。如在設(shè)計作業(yè)時，既要有不同年級、不同綜合程度和難度的作業(yè)，也要有課前、課中、課后的不同內(nèi)容和效果的作業(yè)。

（三）學生群體要具有層級性不同地區(qū)、不同年級學生的認知水平、思維能力、實踐動手能力都不同，教師設(shè)計作業(yè)時要考慮不同年齡階段學生的差異。在同一年級中，學生的學習水平也是不同的，對不同基礎(chǔ)的學生教師要按照他們的最近發(fā)展區(qū)，設(shè)計符合他們各自特點和需求的作業(yè)，以此增強學生的學習信心，全面提高作業(yè)的有效性。[5]如在學生學習“四季”“五帶”“晝夜交替”時，在為資源條件較好或水平較高的學生布置作業(yè)時，可以讓學生合作制作完成一個實物模型，模擬太陽、月亮和地球的運動，分工合作，有的學生負責維持模型運轉(zhuǎn)，有的學生負責講解運轉(zhuǎn)規(guī)律，并解釋太陽、地球、月亮運動對地球產(chǎn)生的影響，最后由小組完成論文或者報告交給教師并進行組間交流。在面對資源條件較差或水平稍有不足的學生時，可將作業(yè)靈活轉(zhuǎn)化為讓教師通過直觀的語言和教具講授太陽、地球、月亮運動原理，學生進行角色扮演，交流討論觀看感悟。

四、結(jié)論

從布魯納認知領(lǐng)域的教育目標理論分類來說，我國高中地理作業(yè)止步于“知識”“領(lǐng)會”“應(yīng)用”這三個階段，也就是對知識辨識、理解與初步的直接應(yīng)用。STEM作為一種嶄新的教育范式，區(qū)別于以往傳統(tǒng)的分科教學，從這個理念出發(fā)設(shè)計地理作業(yè)，能幫助學生從不同視角出發(fā)分解要研究的問題，厘清概念與概念之間的關(guān)系，再有序地將他們組合成一個整體，綜合地解決問題。在完成作業(yè)的過程中，學生自主地收集和使用信息，根據(jù)資料，對事物做出符合事實的評價。也就是達成了“分析”“綜合”“評價”后三個階段的目標。將STEM教育融合于地理作業(yè)之中，能夠提高學生的高階思維能力，培養(yǎng)學生的地理核心素養(yǎng)。教師、學生、家長、學校以及學校所在的社區(qū)、政府部門應(yīng)形成合力，共同推動地理作業(yè)的不斷完善與發(fā)展。

【參考文獻】

［1］紀秋月，高歡，韓嬌嬌，等．STEM教育理念在高中地理教學中的應(yīng)用———以“荒漠化的危害與治理”為例［J］．中學地理教學參考，2017（14）.

［2］［3］趙月．STEM理念下小學科學項目式活動的設(shè)計與實踐研究［D］．保定：河北大學，2018.

［5］秦瑾若，傅鋼善．STEM教育：基于真實問題情景的跨學科式教育［J］．中國電化教育，2017（4）.

作者：牛廣妍 單位：遼寧師范大學教育學院