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【摘要】stem教育作為當今時代全新的教育范式，受到全球教育領域的廣泛關注。為了提高地理作業的有效性，培養學生的地理核心素養，文章將STEM教育理念與我國地理作業設計現狀相結合，提出作業設計內容要具有綜合性，作業形式要具有多樣性，作業結構要具有層級性。

【關鍵詞】STEM教育；高中地理；作業設計

STEM教育即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（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，通過自主或協作的形式探索解決實際問題，旨在培養能夠適應經濟全球化的復合型人才。1986年，美國國家科學委員會發表了《本科的科學、數學和工程教育》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》）強調要培養包括學生的綜合思維與地理實踐能力在內的地理核心素養，這與STEM教育理念相契合。將STEM教育應用于高中地理的作業設計中，能夠加強地理與其他學科的聯系，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境，更好地在真實情境中體悟人地關系，提高學生的行動意識與實踐能力。

一、內容的綜合性

《標準》中提出教師應在課堂中注重現代地理信息技術、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、工程、數學素養提出了要求。STEM教育中，科學解釋了什么是自然存在，和數學一起作為理解和掌握其他學科的基礎；技術是指人類制造的，具有知識性，同時也是達成目標的手段；工程既是大量關于設計和創造人工產品的知識，也是解決問題的程序，通過技術為世界做貢獻。數學則是技術與工程學科的基礎工具，這種教育理念體現在地理學科的作業中就是要求教師在設計作業時融合多學科知識，加強學科與學科之間的聯系、學科與真實生活之間的聯系、理論與實踐的聯系，幫助學生以綜合性的視角看待地理現象與問題。

（一）跨學科知識的綜合以模擬實驗法為例，教師在作業設計中，要創設與現實生活相聯系的真實問題情境，讓學生對問題產生好奇心和求知欲，驅動學生探索學習地理學科知識及相關學科的其他知識。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境的模擬和實驗，幫助學生理解地理現象，鍛煉學生的創造力和想象力。最后由學生使用數學方法，輔助說明實驗效果。實驗結束后學生進行結果的交流和討論，展示自己的實驗成果。通過完成綜合性的作業，能夠幫助學生從整體出發，用客觀、聯系、整體的觀點看待地理事物和地理問題，培養地理綜合思維能力。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。這個作業的完成需要學生自己動手制作模型，考慮實驗設計，記錄實驗數據。將地理知識與工程項目、數學知識通過技術手段聯系起來，綜合發展學生交流、協作、實施、反饋的能力，培養學生的理性思維和科學素養。[1]

（二）同一學科內多要素的綜合某一個地理現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力作用下形成的。在設計地理作業時，要考查學生學科知識體系內的綜合思考能力。如在教學必修二“農業區位的選擇”時，教師可以給出一個地區的經緯度，讓學生判斷該地區適宜發展種植業還是畜牧業，種植業可以種植哪種作物，畜牧業是大牧場畜牧還是乳畜業。讓學生根據當地的氣候、水源、土壤、地形地勢以及當地市場和人們飲食偏好、風俗習慣等，多方考慮作答。

二、形式的多樣性

作業不應該局限在課堂中，落實在紙筆上，還應該有多種多樣的表現形式，總結起來有三點要求：

（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。學生可以發揮自己的想象力和創造力，從不同的科學與數學知識角度出發采用不同的技術和工程項目設計回答問題，鍛煉學生的創新性思維、批判性思維與解決問題的能力。教師在作業設計時，要給學生發揮的機會和空間，讓學生在學習中學會學習，在知識中創造知識。如在教學“自然界的水循環”這一節后，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，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、碘化銀等物質在高空產生的化學反應、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、社會調查是重要學習的方法。所以教師在作業設計中應結合學生生活，體現地方特色。教師可以布置與所在地區自然環境與人文環境緊密相關的作業任務。如在學習自然地理的時候，可以讓學生結合所在地的經緯度、氣候、河流、地形、地勢、自然災害等因素，加深對所生活地區地理環境的理解。在學習人文地理的時候，可以向社會機構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據和信息。當校外資源不能滿足學生作業需要時，學生可以借助網絡和多媒體技術，以圖片、視頻、PPT等形式完成地理作業。學生在實地調查中需要攝像機、錄音機等機器設備，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）題目具有網絡性教師在設計地理作業題目時，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絡資源。《標準》中也對高中生地理信息技術的運用提出了要求。例如，在教學“經度”“緯度”的概念后，教師可以讓學生利用谷歌地圖，通過輸入經緯度，找到自己家鄉、學校的位置并截圖作為課后作業。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，當教師講授完關于“天氣系統”的知識后，可以留下作業讓學生利用多媒體和網絡觀看天氣預報，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的原因，讓學生領會和辨別“鋒”“氣壓”“風力”“風向”等概念。[2]

三、結構的層級性

（一）教學目標的設定要具有層級性作業是服務于教學任務的，要根據教育教學的總體目標設計。總體目標下由不同維度的指標體系構成，不同指標對應著不同內容與形式的作業。在設計作業時，要形成結構嚴謹的目標網絡，具有層次性的培養學生的復合型思維。[3]教師在設計題目時，應注重題目對學生深層系統即知識、能力系統的多角度考查。保證題目的異質性，讓學生對題目保持新鮮感和探索欲望。

（二）教學內容要具有層級性2006年美國學者G.Yakman將藝術（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、工程、藝術和數學五個具體學科，每個具體學科下都有與之關聯的特定內容。每個具體學科都涉及地理科學的學習內容，但是不同年級的學生學習知識的復雜程度不同。[4]所以教師在設計作業時，在保證作業問題所涉及的知識結構性與廣度的基礎上，還要隨著年級、單元、活動、教學的層次推進而不斷改變作業的深度，保證作業層級的結構性。讓學生的知識體系不僅是階梯狀前進，還是螺旋式上升。如在設計作業時，既要有不同年級、不同綜合程度和難度的作業，也要有課前、課中、課后的不同內容和效果的作業。

（三）學生群體要具有層級性不同地區、不同年級學生的認知水平、思維能力、實踐動手能力都不同，教師設計作業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，對不同基礎的學生教師要按照他們的最近發展區，設計符合他們各自特點和需求的作業，以此增強學生的學習信心，全面提高作業的有效性。[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，有的學生負責講解運轉規律，并解釋太陽、地球、月亮運動對地球產生的影響，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，可將作業靈活轉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、結論

從布魯納認知領域的教育目標理論分類來說，我國高中地理作業止步于“知識”“領會”“應用”這三個階段，也就是對知識辨識、理解與初步的直接應用。STEM作為一種嶄新的教育范式，區別于以往傳統的分科教學，從這個理念出發設計地理作業，能幫助學生從不同視角出發分解要研究的問題，厘清概念與概念之間的關系，再有序地將他們組合成一個整體，綜合地解決問題。在完成作業的過程中，學生自主地收集和使用信息，根據資料，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之中，能夠提高學生的高階思維能力，培養學生的地理核心素養。教師、學生、家長、學校以及學校所在的社區、政府部門應形成合力，共同推動地理作業的不斷完善與發展。

【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