基于STEAM教育理念的初中地理实验教学探究

丁 盈 江苏省张家港市第二中学

STEAM 教育理念是以设计、探索为目标，对相关问题进行科学、深入的研究，简单来说就是在教育中利用问题作为驱动，让学生在实践过程中获得提高，这样不仅能够获取理论性知识，还能强化实践能力，最终形成良好的核心素养。由于初中地理课程内容具有综合性特征，涉及科学、技术以及数学等多个方面，STEAM 教育理念的应用可以推动初中地理实验教学改革，培养学生的地理兴趣与综合素养。因此，教师要勇于尝试，在初中地理实验教学中推行STEAM教育理念。

一、初中地理实验教学落实STEAM 教育理念的可行性

（一）地理学科目标与STEAM教育理念一致

STEAM 教育理念融合了科学、技术以及学科等多个层面，在教学过程中不是机械式学习课本知识，而是改变常规的教育模式。另外，该理念注重团队协作、实践探究，所以与很多学科存在密切联系。目前STEAM教育理念已经在我国初中教育中逐渐深入，将培养综合素质人才作为目标，而初中地理学科也是以核心素养作为学生的发展目标，因此两者在目标、方向上一致。初中地理属于综合性的学科内容，其中包含了大气、水圈以及岩石圈等知识，与其他学科息息相关，如数学、生物、物理等。而学习地理是为了推动自然环境保护发展，这对我国社会建设有着重要作用，所以地理学科的特性与STEAM 教育理念相同，两者可以融合，共同培养创新型人才。

（二）课程标准内容与STEAM教育理念契合

初中地理实验教学需要将学生分组，并通过实践操作、沟通交流等环节完成教学，这符合初中地理课程标准的要求，注重培养学生的创新与实践能力，并利用实验教学掌握更多地理知识，同时激发学生对地理课程的浓厚兴趣，因此与STEAM 教育理念完美契合。除了课程标准以外，初中地理课程内容十分广泛，不仅包括中国地理知识，还包括世界地理部分，同时还有地球面貌、气候等，属于具有层次性的学科内容。另外，中国地理致力于自然环境保护、自然资源开发，所以与STEAM 教育理念中的技术层次内容契合。因此，在教学过程中教师也可以融入STEAM 教育理念，提高初中地理实验教学的有效性。

二、STEAM 教育理念下初中地理实验教学存在的问题

（一）STEAM教育理念的认知不足

尽管STEAM 教育理念已经在我国全面普及，但能够深入理解该理念的教师并不多，尤其是将其应用在初中地理实验教学中，因此STEAM 教育理念的发展受到限制。对于很多初中地理教师来说，STEAM 完全是新的教育理念，对教师的各方面要求极高，包括思想深度、组织能力、教学技能都要比以往更加严格。另外，在教学设计中必须要基于STEAM 教育理念打造初中地理实验课堂。然而，在缺乏认知的条件下，自然无法控制实验教学的比重，所以不少教师仍然坚持以学习为核心、实践为辅助的传统教学理念。

（二）学校地理实验教学资源不足

目前看来，初中地理实验教学在时间分配上明显达不到要求，大多数情况下会以理论知识讲授为主，而实验教学可有可无，加上学习任务较为繁重，时间又有限，所以无法合理安排实验教学内容。虽然STEAM 教育理念倡导实践，但缺少实践作为支撑，很难按时完成实验教学任务，在必要的情况下可能会放弃实验，利用现代多媒体教学来代替，大大降低了学生的积极主动性。其次，地理知识相对繁杂，实验教学用到的器材较多，很多需要教师自制，学校未必有足够的设备设施给予支持。如在地形地貌构造的教学中，缺少模具和相关实验，学生自然只能了解知识概念，因此学习的过程中缺乏深度、广度。

三、基于STEAM 教育理念的初中地理实验教学策略

（一）收集素材趣味性导入

在初中地理日常教学活动之中，教师需要结合实验教学的实际要求，合理调整具体的教学策略，结合学生当前的能力发展需求，合理调整初中地理实验教学的具体体系，将STEAM 教育理念直接引入其中，充分发挥STEAM 教育理念的引导与带动作用。教师需要在教学设计环节中，集中收集相关趣味性素材，并结合学生的学习兴趣，将相应素材整合成具体的学习模块，以便为后续课堂学习活动以及实验教学活动奠定良好的基础。初中地理实验教学应符合学生的兴趣点，并在实验过程中充分锻炼学生的地理思维与实践操作，从而形成良好的学科素养。

本文以初中地理人教版八年级下册《世界最大的黄土堆积区——黄土高原》为例，通过融入STEAM 教育理念，设计出完善的实验教学流程，构建有利于提高学生综合素养的实验教学体系。首先，高效率教学必须要注重趣味性因素，尤其在实验教学正式开始前，教师要通过抓住学生兴趣点，让学生保持注意力集中的状态，这样才能达到事半功倍的教学效果。其次，初中阶段的学生往往对新鲜事物兴趣浓厚，因此教学过程中可以融入新闻事件、新奇故事吸引学生。如教学前通过播放多媒体课件展示黄土高原地区的特点，由于地质原因黄土高原林木往往生长较差，树木在生长过程中不仅相对弯曲，同时叶子稀疏、树根松动，因此当地的树木也被称之为小老头树。“同学们想一想为什么当地的树木会长成这样呢？”学生看过材料开始思考，黄土高原的树木生长到底是哪种因素造成，应该采取什么样的措施才能改善，在这个过程中学生对生态环境问题产生浓厚兴趣，有利于后续开展实验教学。除此之外，教师还可以播放黄土高原的视频资料，包括黄土高原的地理位置、景观资料、形成原因等，通过最简单、直接的方式让学生获得感性认知，并借助生动形象的画面，引导学生上升到理性认知，为后续的实验开展做好铺垫。

（二）创设情境提出问题

在正式开展实验操作教学活动的过程中，教师需要灵活选取教学模式以及教学方法，通过创设相应的教学情境，引导学生深入思考具体的学科知识，并且不断鼓励、引导学生主动提升自身多方面的学习能力及相关学科素养，尤其是有效培养学生自主思考能力以及独立研究能力。STEAM 教育理念明确要求教师将问题情境引入教学环节之中，引导学生融入其中，并且认真理解比较复杂的学科知识，不断培养学生良好的学习意识，端正学生学习态度，纠正学生的学习问题，鼓励学生进行独立思考与深入反思。除了趣味性引导以外，教师还可以借助情境的创设，引起学生积极的情感反应，这也是提高教学效果的重要方法，简单来说就是借助多种教学手段，营造出浓厚的学习氛围，激发学生的求知欲望，全身心投入到地理知识的探索、获取以及掌握。教学情境的创设大多会贯穿于整个课堂，如果在教学开始前进行创设，往往能够达到事半功倍的教学效果，在STEAM 教育理念下，初中地理实验教学面临着变革，而教师的情境创设能力也成为一项重要考验。不过初中地理课程包含的内容相对宽泛，不是所有知识都符合情境创设需求。先要甄选教学主题，按照主题创设出真实的情境内容，从而最大化激发学生的求知欲望，抓住学生的好奇心理。例如，初中地理人教版八年级下册《世界最大的黄土堆积区——黄土高原》，在情境创设中可以选择播放有关黄土高原的影视资料，让学生直观感受褐黄色的原野没有一丝绿色，当地的人们因地制宜将窑洞作为房屋。在创设情境后展开信息交流，要求学生说出涉及黄土高原的知识内容，并讨论交流黄土高原的形成，从而加深本节课的认知，在良好的教学情境下完成学习。

（三）明确探究任务核心

在STEAM 教育理念下，教学都是以问题展开，并在过程中明确探究任务核心，从而达到良好的教学效果，简单来说就是要求学生带着问题去探索答案，掌握知识并化为己用。由此可见，教师提出的问题往往会直接影响教学成效，尤其在实验教学开始前，需要学生掌握相应的基础知识，为后续开展实验进行铺垫，因此，教师要准备高质量的问题，明确课程重点与难点。由于初中生的知识储备有限，综合能力有待加强，所以在教学过程中，必须由教师帮助学生厘清学习核心，这样才能掌握学习重点。目前来看，带着问题去思考是比较有效的学习方法，能避免学生偏离课堂目标。

例如，初中地理人教版八年级下册《世界最大的黄土堆积区——黄土高原》中，本节实验课程的核心就是水土流失的影响因素，这也是比较重要的知识点，在掌握黄土高原的位置与范围、降水量分布等知识后，学生已经对黄土高原的自然地理概况有所掌握，这时教师提出问题：黄土高原具有哪些地形特征？黄土高原水土流失严重的原因有哪些？在提问时应注意紧扣主题，与本节课的内容息息相关，并在提出问题后要求学生收集资料，可以通过个人或小组分工的方式，收集黄土高原地形、地貌图片与文字资料，找到水土流失的关键因素，教师要注意从旁协助纠正，确保学生牢牢掌握知识点。

（四）实验用品与说明

在《世界最大的黄土堆积区——黄土高原》实验教学中，主要用天然草皮、沙土、土壤等材料，同时准备几个洒水壶、烧杯等器皿。本节实验课程需要使用的材料可以提前在花园、操场上收集，为了融入STEAM 教育理念，充分发挥学生的主观能动性，可以要求学生自主收集材料和道具，在学生无法完成的情况下教师给予适当指导，确保实验教学能够顺利开展。

（五）水土流失影响因素探究实验

在初中地理实验教学中需要明确STEAM 教育理念的内涵，就是在实验学习过程中形成完善的知识体系，实验教学需要将学生分为不同小组，组内成员明确自身分工任务，包括实验的具体操作、记录工作，为后续探究留下参考资料。由此可见，STEAM 教育理念要求学生在实验过程中形成完整的知识框架，所有学生都能够集思广益，加上教师适时的点拨和启发，有效提高学生的综合素养。如果效果不佳应及时反思，对各个环节展开分析，再次进行实验教学。以初中地理人教版八年级下册《世界最大的黄土堆积区——黄土高原》为例，首先把准备好的烧杯放置在实验台上，并将学生制作的斜坡道具放好，其中斜坡设置为10°、20°、40°，固定好后开始进行实验。用同一水壶在三个斜面上浇水，设置好时间观察流入烧杯中的泥土，再使用不同孔隙的洒水壶对着斜面浇水，同样注意观察烧杯中的泥土量。然后在不同斜面上覆盖草皮，通过洒水观察水流速度以及最终沉淀在烧杯中的泥土量。最后在斜面上分别覆盖沙土与黏土，洒水观察两种土壤的差异，整个实验过程要注意科学规范，每位学生都能充分参与，并做好观察和记录获取准确数据。

（六）注重引导构建STEAM知识体系

实验教学后教师必须适时引导。教师可以巡回检查学生的研究结果，及时纠正实验教学过程中的错误，通过耐心指导打造高质高效的实验教学课堂。另外，教师要善于总结归纳，帮助学生明确实验教学的核心，尤其在某些抽象性、概念性知识中，通过归纳、概括、梳理使学生更容易理解知识，从而达到事半功倍的学习效果。在该节实验教学课程中，教师应在实验结束后进行总结归纳，确保学生快速、精炼地完成本节课重点知识学习，形成较为完善的知识体系，这也是STEAM 教育理念的内涵。在初中地理人教版八年级下册《世界最大的黄土堆积区——黄土高原》中，需要帮助学生归纳三个重要知识点：第一，黄土高原的地表景观特征，同时了解当地水土流失的因素，在实验过程中学生已经明白水土流失是人为与自然共同作用的结果，比如黄土高原地区的水土流失时土质疏松，缺少植被保护，并且降水量过于集中等多种原因造成。第二，对学生的思维进行拓展，考虑黄土高原地区水土流失治理措施，比如利用林草护坡、修建挡土坝等，在陡坡地退耕还林还草，就能改善黄土高原地区的水土问题。第三，抓住地理与数学知识之间的联系，通过掌握第一变量，研究目标变量基本操作技巧，充分保障整个实验过程的科学合理性，对收集到的数据资料进行归纳整理。

（七）沟通交流提高探究效果

STEAM 教育理念下初中地理实验教学，应该以构建开放型课堂为主，所以在实验过程中或实验结束后，要加强学生之间的沟通交流，以此来提高教学效果。课堂交流可以帮助师生之间形成纽带，确保互相理解、互相信任以及互相尊重，建立相对和谐的关系，因此初中地理实验教学不能拘泥于形式。在实验教学完成后应集中交流展示，如小组之间通过交流绘制思维导图，或各小组代表阐述探究结果，以此来达到相互借鉴、共同提高的目标。另外，STEAM 教育理念认为，学生综合能力的提高需要一个循序渐进的过程，教师应注重培养学生的学习主动性，所以需要在实验教学结束后开展交流互动环节，这是在帮助学生深度思考，加深学生对知识本质的理解。实验过程中学生记录的数据资料、研究材料非常宝贵，通过交流分享心得能够实现创新、完善知识框架的目标。

综上所述，STEAM 教育理念与初中地理实验教学完美契合，能够提高学生的地理综合素养，不过，STEAM 教育理念的融入并不充足，能够真正将该理念渗透到初中地理实验中的教师并不多，因此很难发挥出STEAM 理念的真正作用。目前来看STEAM 教育理念的应用逐渐成为必然的趋势，确实能够提升初中地理实验教学效果。因此，教师应深入挖掘STEAM 的教育内涵，推动学生获得全面发展。