基于STEAM教育理念的地理选修课程教学设计初探——以地形沙盘的制作为例

●何昊文/重庆市巴蜀常春藤学校（400000）

一、STEAM教育理念的内涵

STEAM教育是一种以培养现代工程师为目的，综合多种学科知识，注重于锻炼学生动手、交流、合作、创新能力的教学模式。STEAM是“科学（Science）”“技术（Technology）”“工程（Engineering）”“艺术（Art）”“数学（Math）”的英文首字母组合［1］，体现了多学科交融的理念。其综合性、实践性［2］与地理核心素养中的地理综合思维、地理实践力的契合度较高，有利于培养学生的地理核心素养。

二、地理STEAM课程教学设计

笔者依据STEAM教育理念，开展了主题为“地形沙盘制作”的地理选修课程的教学设计，总结出地理STEAM课程的教学流程，包括情景设置、任务要求、小组讨论、设计构建、效果评估、成果展示（图1）。

图1 地理STEAM课程的教学流程

1.情景设置

地理STEAM课程的情景须服务于课堂主题，具有激发学生兴趣、引出课堂任务的功能，是使课程连贯、流畅的关键步骤。地理STEAM课程的情景设置是一个长期过程，具有知识和情感的双重特性。

笔者从“地形沙盘制作”这一主题入手，一是根据STEAM的综合性，归纳了地形沙盘制作所需的背景知识，以地貌学、工程学为导入，通过观看纪录片、手工制作小型工艺品等形式，激发学习兴趣、构建学习基础。二是根据学生的学情分析，设置适当的教学情境（表1）。

表1 教学情景设置

2.任务要求

任务要求是STEAM课堂的指导方向，具有承上启下的作用，首先，任务要求是STEAM课堂主题的延伸，由于STEAM课堂的主题是现实中某一工程或项目，因此其任务要求应符合实际、力求真实，这种真实感体现在对项目预算和数据标准的设定。其次，任务要求是设计构建和效果评估的基础，用以指导学生的设计方向，给予教师评判标准。基于以上需求，本课程从技术要求、预算要求、审美要求等三个维度进行任务设置。学生对这些要求考虑、协调的过程，对地理综合思维素养培养具有积极意义，

（1）技术要求。指制作地形沙盘须达到的各项数据指标。明确技术要求，有利于学生理解课堂任务，明晰地形沙盘的数据概念，为最后的效果评估提供重要依据，教师在课前应列出明确的要求标准（表2）。

表2 技术要求

（2）预算要求。指在制作地形沙盘中，所有消耗类素材的配额指标。为了体现现实工程中预算的概念，在各小组分发三颗围棋子指代“金钱”。每一小组的素材配额是固定的，超出配额须支付棋子并影响最后的评分，这种任务要求有利于提高工作效率、节约课程成本、优化资源配置，也使之后的小组讨论和设计构建更富挑战，在提高课堂趣味性的同时，加强课程情景的真实性，实现情景与任务的有机统一。地形沙盘的预算要求如表3所示。

表3 预算要求

（3）审美要求。指地形沙盘的美观度及与自然景观的符合程度，是一种定性指标。其评判标准有以下三点：一是地形轮廓是否美观、符合自然规律；二是地形植被是否符合垂直地带性；三是配色是否美观、协调。这种要求基于STEAM教学中的“art”艺术素养，使地形沙盘成为集实用性和观赏性于一体的工艺品，提高了作品的完成度，有利于学生更好理解地形沙盘的概念。

审美要求与作品的效果评估和成果展示联系紧密，最终将采用小组互评、教师评语和作品展览会的方式体现出来，成为学生作品考核的重要指标。

3.小组讨论

小组讨论是设计构建作品前的必要步骤，学生以五人为一组探讨地形沙盘的制作方案，有着提高作品质量、建构作品风格的重要作用，同时兼具培养合作能力、协作精神等现代工程师的必备素养，本课程中小组讨论主要以头脑风暴的形式展开。

小组讨论的时间一般为5～10分钟，在进行讨论前，需向学生强调头脑风暴的步骤和方法。首先，所有小组成员应畅所欲言并设置专门的记录员记录创意，这期间不能有成员打断发言；之后，停止讨论，筛选出最好且具有实用价值的创意；最后，针对这些创意进行进一步的拓展和延伸，形成最终方案。

4.设计构建

设计构建是地理STEAM课程的核心步骤，也是学生动手制作地形沙盘、培养地理实践力的主要环节，在这一过程中，教师应利用教学视频或沙盘实物，给予学生沙盘制作的流程和范例，分阶段、分步骤的设计和搭建模型，在完成每一阶段之后，都要进行测试和检验，检查模型的各项数据是否合格，并对不合格处进行调整和改进，最终完成作品。

（1）分阶段完成项目。学生在正式制作沙盘之前，教师应做好引导工作，首先拿出已经制作好的沙盘成品，让学生思考制作地形沙盘的步骤，之后分发用于制作地形沙盘的工具（除上文提到的消耗品外，还包括剪刀、胶带、木板、草筛、毛刷、卷尺、绘图纸）引发学生进一步讨论，最终形成制作流程图（图2）。需要强调的是，学生在按照流程图进行制作时，教师应下场巡视，认真观察，记录好学生的制作进度及制作中出现的问题，解决小组内部矛盾，鼓励有困难的学生，增强学生的制作热情。

图2 地形沙盘制作流程

（2）检验测试与改进提升。检验测试与改进提升是设计构建地形沙盘的两个重要环节，但二者实为一个整体。学生在完成每个阶段的工作后，必须进行项目的检验和测试，以判断是否达到任务要求，对于没有达标处，则需进行改进，此两者是循环往复的关系，直到作品达到组内满意为止。这种制作模式的优势在于提高了各阶段成品的精确度，避免了后期发现重大错误却难以修改的问题，使作品趋于完美，为此，教师应严格制定项目检测和改进表（表4），分发到各组，实时记录。

表4 项目检测和改进

5.效果评估

效果评估以任务要求为基础、统分表为形式（表5），从技术、预算、审美等三方面共计100分进行统分。对各小组作品的定量评价，其目的在于总结整个课程。对教师来说，效果评估可以发现学生的优点和不足、考察地理核心素养的形成情况，为之后的课程建设、革新提供依据；对学生来说，效果评估可以使其获得成就感，令其对自己的作品有客观的认识。

表5 效果评估

6.成果展示

成果展示是将学生的作品对外展览、交流的过程，也是整个教学流程的最后一步，教师应与学校合作，举办学生作品展览会［3］，学生以组为单位讲解自己的作品和制作过程，分析获得的技能和经验，增强了学生的自我认同感、参与感和成就感，使本次地理STEAM课程完美谢幕。

三、展望与反思

本次的地形沙盘制作课程为其他地理STEAM课程的开展提供了一个范式，基于此模式，能够开展的地理课程还有很多，如治理水土流失的工程设计、河流大坝设计等，同时还应注重区域认知和人地协调观的地理素养培养，这也是笔者之后课程研发的方向。

本课程值得注意的问题包括三点：第一，课程的材料费用较高，很难进行大班教学，对于成本的把控还需进一步研究；第二，本课程需要学校配合较多，如教室选择、活动策划、教师配置等问题，都需依赖学校的支持；第三，对作品的情景设置和审美要求可以与地理区域认知素养相结合，设置特定的地区、气候、水文背景，要求学生据此规划山体岩石和植被，这一环节的构建，还应继续研究。