融合STSE教育理念与5E教学模式的高中地理教学设计

摘要：STSE教育以影响人类发展的中心议题重组课程资源，帮助学生在社会背景中学习并掌握科学知识；5E教学模式利用灵活的教学环节，帮助学生实现思维进阶。本文基于对传统讲授式课堂难以培养学生逻辑推理和决策能力的洞察，构建STSE教育理念与5E教学相融合的教学模式，即“吸引—探究—解释—迁移—评价”模式，并以我国治沙工程中的典型案例——塞罕坝为例，将融合模式应用于“荒漠化的防治”进行教学设计实践，为一线地理教师探索地理教学新模式提供参考。关键词：STSE教育理念；5E教学模式；高中地理；教学设计《普通高中地理课程标准（2017年版2020年修订）》（以下简称“课程标准”）指出，地理学是研究地理环境以及人类活动与地理环境关系的科学，兼有自然和社会的双重性质，对于解决当代人口、资源、环境和发展问题具有重要作用［1］。2019年版普通高中地理教科书进一步完善和丰富了资源利用、环境保护等方面的教学内容，在拓展知识体系的同时，更加注重强化学生运用所学知识分析解决现实问题的能力。此外，在《关于新时代推进普通高中育人方式改革的指导意见》中提出应优化考试内容，创新试题形式，注重联系社会生活实际，增加综合性、开放性、应用性、探究性试题，重点考查学生运用所学知识分析问题和解决问题的能力［2］。因此，教师在教学中需转变传统教学观念，将教学内容与现实生活紧密结合，引導学生从被动接受转向主动参与、主动思考、主动解决问题，促进其逻辑推理和决策能力的发展。STSE教育理念强调学生自主探究和问题决策，是培养学生逻辑推理与决策能力的有效途径。然而，我国对STSE教育理念的研究起步较晚，与地理学科相结合的研究较少。为此，笔者尝试将STSE教育理念与5E教学模式相融合，构建新的教学模式，并以“荒漠化的防治”内容为例进行教学设计，为一线地理教师提供参考。一、STSE教育理念与5E教学模式1.STSE教育理念STSE即科学（Science）、技术（Technology）、社会（Society）和环境（Environment），作为对STS教育思想的延伸，STSE教育理念主张教学不仅要传授现有知识，更要将科学与技术还原到真实的社会情境中，帮助学生从综合视角看待科学、技术、社会和环境间的相互影响，促进其逻辑推理能力和决策能力的发展［3］。地理学是介于自然科学与社会科学之间的科学，其研究的地理环境是地球表层自然、技术、经济、社会的综合系统，生动展现了科学、技术、社会和环境间的相互关系，与STSE教育理念的内涵一致［4］。因此，将STSE教育理念融入地理教学，可有效提升教学质量，培养学生的地理学科核心素养。2.5E教学模式5E教学模式是一种课程组织形式，该教学模式将教学过程分为吸引（Engagement）、探究（Exploration）、解释（Explanation）、迁移（Elaboration）和评价（Evaluation）五个步骤［5］。5E教学模式作为一种新型教学方式，其各个教学步骤既环环相扣，与地理学科自身的逻辑性不谋而合，又可灵活结合运用于实际教学，防止教学走向教条化。同时，该教学模式强调始终以学生为中心，通过创设问题情境激发学生探究兴趣，使学生在主动探究中掌握所学内容，真正学会学习、学会思考。目前，5E教学模式获得了教育界的普遍认可和推广，且国内已有较多将其应用于地理课堂教学的研究成果。运用该模式进行地理教学可在一定程度上促进学生地理学科核心素养的形成与发展。3.STSE教育理念与5E教学模式的关系STSE教育理念与5E教学模式在发展过程中均有建构主义学习理论的渗透，且两者的实施皆能有效促进地理学科核心素养的培养，落实立德树人根本任务。一方面，STSE教育理念能够丰富5E教学模式的内涵，优化课堂教学内容；另一方面，5E教学模式能够实现STSE教育理念的有效落实，促进学生思维进阶。两者关系如图1所示。二、STSE教育理念与5E教学的融合模式构建地理逻辑推理能力与决策能力的培养需要STSE教育理念的辅助，STSE教育理念的有效实施可借助5E教学模式。针对完整的地理课堂教学流程，笔者构建了STSE教育理念与5E教学相融合的模式（图2）。1.吸引——依托社会生活创设情境，形成STSE前概念吸引是该教学模式的起始环节，是进行其他环节的基础。STSE教育理念强调教学应与真实的社会生活紧密结合。“生活处处有地理，地理处处有生活”，社会生活案例与实践可充实教学内容，增强学生的直观感受，唤起学生的求知欲望［6］。因此，在该环节中，教师需从社会生活中选取合适素材，创设STSE情境，利用情境中的典型事例和矛盾点帮助学生形成STSE前概念、产生认知冲突，为探究环节的开展奠定基础。2.探究——自主合作完成探究，产生STSE新认识探究是该教学模式的中心环节。核心素养时代的教学倡导学生为主体、教师为主导的教学。因此，该环节把自由探究的权利交还到学生手中，将教师转变为“支架”，教师提供学生探究所需的环境、材料并指导学习方式，帮助学生通过自主思考与探究产生STSE新认识，初步发展地理学科核心素养。教师引导学生使用的材料和学习方式是该环节的重要基础和保障，应具备科学性、实践性和时代性。因此，教师需根据“课程标准”要求和教学内容选择符合学情的学习方式，如实验法、项目式学习等，并严格筛选前沿的科学动态、技术发展、社会热点话题和生态环境问题作为学生探究的辅助材料，促进学生逻辑推理能力与决策能力的提高。3.解释——整合完善探究结果，获取STSE新概念解释是该教学模式的关键环节。科学概念与学科素养是学生通过学习需要掌握的必要内容。该环节中，教师需引导学生运用地理语言整合探究结果，并进行适当点拨，以纠正错误认识、完善正确概念，进一步提升学生的地理学科核心素养。此外，教师需帮助学生将地理概念结构化，形成适用于地理学科的思维方式，为处理实际问题提供有效的分析路径。思维导图作为一种可视化方式，可帮助学生将零散的地理知识系统化，明确概念间的相互关系，为迁移环节解决类似问题提供参考。4.迁移——运用STSE新概念，解决STSE新问题迁移是该教学模式的强化环节。STSE教育理念强调学生不仅要学会现有知识，还要注重知识的应用，掌握解决问题的技能［4］。因此，该环节中教师通过创设新的STSE问题情境，循序渐进地引导学生以综合视角将科学概念与思维应用于社会、技术、环境问题。此过程中，实际问题的解决赋予了科学概念现实意义，为教学落实到课堂之外提供现实途径，帮助学生真正实现“学习对生活有用的地理”。5.评价——科学诊断教学过程与结果，反馈拓展STSE教育评价是检验教学成果和调整教学过程的重要手段，是反拨教与学的重要步骤［7］。课程标准提出教学评价应将过程性评价与终结性评价相结合，通过评价推动学生认知、思维和行动能力的快速发展［1］。因此，评价环节应贯穿于教学活动的始终，注重方式的多样化和维度的多元化，落实立德树人根本任务。具体教学中，教师可根据教学目标在课前设计、下发课堂情况记录表与学习评价表，要求学生课中利用课堂情况记录表记录自身和小組成员的学习情况和教师教学情况，课后通过自评、互评的方式完成学习评价表，最后由教师根据两表数据和作业情况综合评价学业成果，给予学生反馈。此套评价方式，既有助于教师了解教学目标达成情况，为优化教学计划提供参考，又能激发学生学习的积极性，培养其情感态度与价值观。三、STSE教育理念与5E教学融合模式的应用实践为了使一线地理教师对上述融合教学模式有更加深入的理解，本文以“荒漠化的防治”为例，进行教学设计实践。1.教学内容与课标分析“荒漠化的防治”作为高中地理选择性必修二“生态脆弱区的综合治理”的重要组成部分，课程标准要求：“以某生态脆弱区为例，说明该类地区存在的环境与发展问题，以及综合治理措施”。因此，笔者选取我国治沙工程中的典型案例——塞罕坝，就荒漠化的成因、荒漠化的危害和荒漠化的治理三部分内容进行教学设计，帮助学生高效理解并内化所学知识，促进地理核心素养发展。塞罕坝属于我国三北防护林工程的一部分，其治沙工程量巨大，经过三代塞罕坝人的薪火相传，目前已建成世界面积最大的人工林场，千里黄沙变万亩林海，深刻反映了科学、技术、社会和环境间的相互关系。以此案例开展教学，一方面，是对人教版教材中浑善达克沙地治沙案例和北方农牧交错带治沙概况的进一步深化，另一方面，能够充分挖掘时政案例蕴含的育人价值，落实地理学科在立德树人根本任务中的功能定位。2.学情分析在知识与技能方面，学生已完成必修一、必修二、选择性必修一的学习，有一定知识储备与动手能力，且独立思考能力与逻辑思维发展较好，能够从材料中提取、梳理、整合关键信息，分析概括地理现象的特点及产生原因并提出相应整治措施。在身心发展方面，高中阶段学生求知欲高且有一定自制力，对案例研究和实验操作类活动有较高的参与热情，为本节课的教学案例与活动设计奠定了基础。3.教学目标通过阅读塞罕坝位置图，初步推断塞罕坝自然与人文地理环境基本情况，培养区域认知与综合思维素养；通过阅读材料，分析总结塞罕坝荒漠化的自然与人为原因，从不同角度思考荒漠化的危害及综合治理措施，发展地理决策力、综合思维素养与人地协调观；通过实验验证荒漠化成因，总结思维导图，锻炼地理实践力；通过了解塞罕坝三代治沙人的奋斗历史，深刻感受塞罕坝精神，增强民族自豪感与自信心。4.教学思路本次教学设计基于STSE教育理念与5E教学的融合模式，以“塞罕坝荒漠化”为教学情境，将“荒漠化的成因”“荒漠化的危害”“荒漠化的治理”三个知识点串联起来，利用吸引环节的故事与视频激发学生的认知冲突，利用探究环节的实验探究与角色扮演提高学生的参与度，利用评价环节掌握学生的学习效果。具体教学思路如图3所示。5.教学过程（1）吸引——功勋树的故事［教师播放课件］展示塞罕坝位置图，播放“塞罕坝航拍视频”，展现塞罕坝自然与人文景观。材料1：辽、金时期的塞罕坝生长着大片森林草原，然而建国初期时该地草木不见，风起沙涌。如今塞罕坝恢复的生机起源于一棵树。1961年，国家林业部考察队在塞罕坝雪原上探查了整整三天，终于发现一颗仅存的华北落叶松残根，至此考察人员重拾治理信心。［设计意图］通过教学材料了解塞罕坝基本情况，发展区域认知素养；案例和视频源于真实事件，具有鲜明的时代特征和显著的恢复成效，以此激发学生的认知冲突，为探究环节埋下伏笔。（2）探究解释1——荒漠化的成因［问题］为什么塞罕坝从林海变荒漠？材料2：塞罕坝夏季短促且气候凉爽，冬季漫长且天气严寒，属于典型的半干旱半湿润寒温性大陆季风气候，且生态环境极差，常出现沙暴、干燥、霜冻等自然灾害，具体数据如表1所示［8］。材料3：吏治腐败和财政颓废使得清政府于清朝末年下令开围放垦，大片森林被破坏。抗日战争时期，连年山火与日本侵略者的掠夺采伐使得塞罕坝在解放初期退化为高原荒丘，原始森林荡然无存。［探究］学生利用材料先后以气象局专家、历史学家的角色探究塞罕坝荒漠化成因；教师带领学生进行实验验证，探究结果，具体如图4所示。［解释］教师结合材料与实验结果讲明荒漠化形成的典型自然与人为原因，帮助学生形成思维导图，具体如图5所示。［设计意图］通过材料总结塞罕坝干旱、大风多、无霜期短等自然地理环境特点与过度开垦、战争等不合理人类活动在荒漠化进程中的关键作用，发展综合思维；通过地理实验验证地表物质状况、风力大小与荒漠化的关系，深度理解地理事象变迁过程，提升地理实践力与科学素养。（3）探究解释2——荒漠化的危害［问题］荒漠化给塞罕坝带来哪些危害？［探究］学生结合生活经验，从生态環境、农牧生产、设施建设等方面讨论荒漠化的危害。［解释］教师运用地理语言帮助学生总结讨论结果：①自然灾害加剧，地表尘土和大风为沙尘暴提供沙源和动力，影响人民健康。②土地生产力严重衰退，资源减少，人民被迫迁往他乡。③破坏公共基础设施，交通、通讯受阻，妨碍居民正常生活。［设计意图］联系生活实际多角度思考荒漠化的危害，形成保护自然的基本思想，发展人地协调观。（4）探究解释3——荒漠化的治理［问题］如何有效防治荒漠化？［探究］学生围绕荒漠化成因，先后以生物研究员、工程建设员、技术开发员、管理规划员的角色讨论防治荒漠化的具体措施。［解释］教师利用专业术语引导学生总结、完善探究结果。①生物研究员：通过实验筛选适应当地自然环境的树种以提高存活率；采用灌草结合的方式，人工补种植物，增加物种多样性。②工程建设员：构建防护体系，如设置沙障工程、铺设草方格治沙防沙；建立农田防护林网，保护、修复天然植被。③技术开发员：创新种植技术，提高工作效率和质量；发展新能源技术，优化能源结构，解决能源问题，增加当地收入。④管理规划员：因地制宜建设生态保护管理体系，提升工作效率；控制人口过快发展，提高人口质量；合理规划土地利用类型，实现可持续发展。［设计意图］通过角色扮演，从多种视角提出治理措施，深刻理解科学、技术、社会和环境间的相互影响，提升综合思维与决策能力。（5）迁移——东北黑土退化［课堂迁移问题］①东北黑土地变“瘦”、变“薄”、变“硬”的原因是什么？②黑土地退化带来了哪些危害？③如何有效防治黑土地退化？［课外迁移问题］课后研究性学习任务：当前，随着国家由脱贫攻坚转入乡村振兴，塞罕坝机械林场也全面开启了二次创业新征程［9］。以小组为单位自行查阅资料，分析总结塞罕坝二次创业面临的机遇与挑战，提出相应建议。［设计意图］通过课堂迁移巩固学习成果，提升学生的知识迁移与逻辑推理能力。课后组织学生进行研究性学习活动，思考开放问题，了解社会发展情况，进一步提升学习参与度，将STSE教育理念落地。（6）评价评价渗透在教