STEM在培养高中地理综合思维中的应用探讨

弓凯华

摘 要：“自然地理环境的整体性”是人教版高中地理必修一的知识内容，这一课中深入讲述了自然地理环境的整体性问题，讨论了自然地理环境中各个要素之间的相互作用关系，并分析了自然地理环境的整体性与资源综合利用过程。所以纵观整课可以发现它在传递高中地理核心素养内涵方面非常到位，因此基于創新教育理念——STEM理念，围绕这一课教学设计探讨培养高中生地理综合思维的知识传授过程，强调教学设计策略高价值性。

关键词：高中地理;STEM;综合思维;自然地理环境的整体性;教学设计

STEM教育属于跨学科教育，它同时涉猎科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）以及数学（Mathematics）四大领域。目前它在教育领域中的应用非常广泛，即在尊重自然规律的基础之上希望实现人类与自然的和谐相处，利用STEM理念解决社会发展过程中所遇到的各种问题，将其作为教育发展的重要辅助工具。在高中地理教学中，可采用STEM教学理念引导学生体会地理学科中的综合思维，结合多种教学方法指导学生理解地理要素知识内容，构建地理模型，探究STEM理念在课堂教学中的具体应用过程，真正将其融入教学方案设计中。

一、教学设计意图分析

在人教版高中地理必修一的“自然地理环境的整体性”教学活动开展前，教师要帮助学生回顾一些生物学基础知识，引导学生将地理系统与生态系统联系起来，完成跨学科知识融合过程。比如说教师可利用自然界中所存在的物质转换与能量传递过程构建“课堂导入”模块，引入单一生态系统内容，强调在自然界中每一个生态因子在生态系统中都会起到作用。基于此，让学生体验物质在生态系统中的转换与能量传递过程。而通过对生物领域中知识原理的复习与物质的能量交换相互交叉串联，就能基本完成对“原理解析”模块的构建。即要帮助学生回忆单一生态因子与生态系统的相互作用，精彩演绎地理因素对环境的具体影响，然后总结联系知识内容，完善教学逻辑。简言之，其整个教学的设计意图思路应该如下：课堂导入（导出植物光合作用）→经验回顾（复习生态系统）→现象呈现（呈现地震、海啸等自然灾害现象）→原理解析（讲解地理要素间的物质能量循环）→总结联系（地理要素对地理环境的影响）[1]。

二、教学设计方案提出

在具体的教学设计方案中，需要结合综合的地理知识要素研究关键基础知识点，围绕“自然地理环境的整体性”这一课需要不断深化地理学中的知识内容，深化学生对知识的理解，即要从学科本质出发将STEM思想融入教学知识要点中。具体来讲，首先形成围绕地形、气候、水文、土壤、生物等要素所构成的自然地理要素整体，即形成完整的地球表层空间结构;其次，围绕地理要素之间的相互作用所产生的新功能来结合STEM教学过程，重视师生、生生之间合作，倡导小组合作研究学习过程，要求不同小组的学生群体从不同角度对教学知识内容进行交流分析，最后合力给出答案。以下分别结合理论研究与实验研究简单设计教学案例，并加以反思。

（一）教学案例

构建时空综合模块，围绕“自然地理环境的整体性”中所阐述的地理事物发生、发展与演变过程与STEM理论相互结合，帮助学生构建思维模型，争取透过知识表面看本质，挖掘存在于该课中深度的地理思维逻辑内容。在教学设计中，教师就将时间地理要素分段，分别分为前期、中期、后期和最终期，其中就存在湖泊底部沉积物逐渐增多，并从湖岸向湖心逐渐集中，而在前期会出现沉水植物，中期会出现浮水植物，后期则会出现挺水植物。气候呈现出温润→干燥，土壤出现湿润→干燥的转换过程。最终就形成了乔木、灌木和草木等自然要素共存的综合化陆地生态系统。

在该课设计中，教师要强调自然中各种元素变化的连续性过程，再通过对前中期的比较发现湖岸中沉积物逐渐增多的共同点内容，然后串联《自然地理环境的整体性》所阐述的所有地理要素，帮助学生在脑海中构建一幅思维导图，完成知识体系构建。

（二）教学反思

在最后的教学反思过程中，教师要再次通过小组合作、项目引导与实验模拟过程，帮助学生真正理解何为自然地理的整体性，它的实际案例还有哪些，这些自然地理环境的整体性变化都遵循怎样的规律，变化过程是怎样的。与此同时，教师还要帮助学生理解何为“时空综合”与“地方综合”。

纵观整个教学过程，教师首先要从科学、技术、工程、数学等STEM领域帮助学生串联该课知识点，做总结概要。例如，从科学角度讲，自然生态系统的物质循环、能量传递以及化学反应都是顺其自然的，这说明了自然地理环境本身存在整体性特征。其次从技术层面讲，可采用iPad、VR、电子智能温湿度计等来开展教学活动。再次要基于工程层面设计模拟实验内容，确保对照实验实施到位。最后就是利用数学知识在学习过程中记录实验数据，把握空间概念[2]。

三、总结

在“自然地理环境的整体性”一课教学中，教师积极基于STEM教育理论构建课程逻辑，设计完善教学方案，最大限度地挖掘学生的地理综合能力与实操能力，基于跨学科理念融合多领域知识内容特点，建立了庞大且系统的课程资源支持体系，为学生更好、更深入地学习高中地理知识创造了良好空间。

参考文献：

[1]张妍，王向东.STEM在培养高中地理综合思维中的设计策略：以人教版“自然地理环境的整体性”一节为例[J].地理教学，2018（17）：7-10，20.

[2]牛广妍.基于STEM教育理念的高中地理作业设计[J].基础教育研究，2019（9）：72-74.