基于塞耶模型培养地理STEAM素养——以“河流地貌”教学为例

基于塞耶模型培养地理STEAM素养——以“河流地貌”教学为例

刘云娜

福建师范大学 地理科学学院、碳中和未来技术学院  福建福州  350117

摘要：STEAM是由STEM延伸出来的教育理念，由美国学者提出并被广泛应用于教学。美国达特茅斯学院在探索STEM课程实践过程中创建的赛耶模型是实现STEM和STEAM教育核心理念行之有效的途径。本研究通过课堂教学设计，将塞耶模型应用于河流地貌的教学，培养学生的STEAM素养。

关键词：塞耶模型 STEAM素养 河流地貌 教学设计

1 塞耶模型和STEAM的概念

1.1塞耶模型

赛耶模型是由希尔瓦努斯·赛耶创建的一种使用四步循环解决问题的模型[1]。它要求教师先对学生提出一个问题，描述具体要求，确定解决问题的方法，然后再提出新的问题，然后再开始新的循环。通过每一次循环将重点范围不断缩小，从而更加明确问题的最好解决方案。在问题不断提出的过程中，教师起到揭示与引导的作用。学生通过赛耶模型，带着目的解决问题，使学习目的逐渐明确，层层深入地学习和获取知识（图1）。

图1 塞耶模型流程示意图

赛耶模型的核心是循环，如果问题的关键是圆心，不同的解决方案就是半径的区别，循环定义新问题，本质就是逐步缩小半径，逼近关键点[1]。学生在反复的循环中，获得了动手、观察和科学思考和表达的能力，进而将其延伸应用于解决日常生活中的各种复杂问题。

1.2 STEAM理念

STEAM来自科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）、数学（Mathematics）这五个单词的首字母缩写，代表STEAM教育就是集科学、技术、工程、艺术、数学多学科融合的综合教育。与传统的教育理念不同 STEAM教育思想更加重视将学生置于首位，重视实践和多学科之间的交叉学习。科学知识和数学知识是人们进行科技研究和开发的依据和重要基础。艺术的加入，能够强化科学、技术、数学和工程四者之间的关系，提升学生对各学科知识的理解和运用能力，提升学习者的兴趣和艺术素养，强化学习与学生日常社会生活的联系，最终实现学生各方面素质的全面发展。

1.3塞耶模型与STEAM素养的联系

美国达特茅斯学院在探索STEM课程实践过程中创建的赛耶模型是实现STEM和STEAM教育核心理念行之有效的途径[2]。STEAM教育思想注重知识的跨界性，通过创设多样化的情境来搭建学习平台，注重自主地产生问题，建立批判思维方式，提高创造力。它具有课程综合化、实践性和活动性的特点，使知识回归生活、社会、自然。循环式的教学方式引导学生进行层层深入的思考并提出问题，在教学中通过结合生活实际、典型案例、头脑风暴等活动，使学生们对所学的东西有更深的理解，并逐步形成自己的思想。这与STEAM素质教育的目标是一致的。

2 基于塞耶模型培养STEAM素养的课堂活动设计——以人教版地理必修一“河流地貌”教学为例

人教版教材(2019年版)高中《地理》必修第一册第四章第一节“常见地貌类型”第2课时的内容是“河流地貌”。河流地貌是高中地理的重要内容之一，对于学生了解地球表面变化、水文循环以及环境保护等方面都具有重要意义。“河流地貌”对应的课标具体要求为“通过野外观察或运用视频、图像，识别3～4种地貌，描述其景观的主要特点”[3]。本研究以河流地貌为主题进行教学设计，帮助学生全面了解河流地貌的形成与演变过程。

为顺利开展教学，教师在课前一周让学生自主观看《长江的简介》视频，并提出问题让学生思考：（1）长江流经的地形区有哪些；（2）长江不同河段的分界处有什么显著的特点。

将学生分组，参照视频进行河流地貌形成的模拟实验，准备一个沙盘，一些沙子和石头，水（水桶或盆），一个小挖掘机（玩具挖掘机）。希望学生们能够运用视频所学的知识和理论，设计并创建一个小型的河流模型。

此项任务的完成需要融合学生的STEAM技能。通过观看视频，学生获得了长江形成的科学知识，而通过分组进行河流地貌的模拟实验，培养了学生的动手和想象能力，提升了学生的技术和工程素质，模拟地貌的形成过程、对水流速度的控制和沙量的计算等则有助于培养学生的数学素质，观看视频，还可以培养学生的艺术素质，加深了学生对大自然的认识，提升其人文素养。

2.1 第一轮循环

确定具体问题：开始上课时，教师再次播放《长江的简介》视频，并用实验道具模拟河流地貌的形成。学生阅读教材观看图片和视频之后对于河流地貌已经具有了初步的认识，教师提出问题：长江流经的地形区有哪些地貌类型？

确定具体要求：首次循环中问题难度较小，主要目的为引起学生的好奇心和学习兴趣，让学生知道河流地貌的主要类型，学生学习的主要任务是：通过视频和教材的学习，寻找解决方法，并根据图片或视频识别流水侵蚀地貌和流水堆积地貌。

解决方法：学生在观看视频和动手模拟实验的基础上，观察获得河流地貌分为多种不同的地貌类型，通过对教材图片和内容的阅读，可以看出一整段河流的不同流段呈现不同的形态，通过对比可以得出主要有流水侵蚀地貌和流水堆积地貌。

2.2第二轮循环

重新定义问题：第一轮循环结束，回顾步骤，师生、生生讨论进行反思，是不是已经完全解决问题，有没有新的问题产生，然后进行更深层次的探索。长江流域整段演绎了河流地貌的不同地形，形成侵蚀地貌和堆积地貌的原因是什么？影响其成为不同地貌类型的主要影响因素是什么？

确定具体要求：按照模拟实验的分组，让学生再次进行实验的模拟，通过控制水流速度，泥沙含量等自变量，观察不同流段形成的不同地貌形态，通过模拟河流的形成过程观察不同地貌类型的形成条件和影响其形成的主要因素，观察不同水流速度和沙石量下形成的不同地貌状态。观察长江不同河段的地貌，讨论其特点和形成原因。

解决方法：学生通过合作探究，从实验和观察中获取关键信息，综合分析得出河流地貌形成的影响因素和不同河流地貌的形成原因，直观感受河流不同流段的不同地貌形态和形成特点。通过模拟实验，得出河水受重力影响，自高处往低处流动，产生动能，对地表进行侵蚀、搬运和堆积作用，由于流速和含沙量的不同，河流在不同流段形成的地貌类型不同，在上游水流速快，落差大，侵蚀强，易形成沟壑，随着落差逐渐减小，河流从山地进入平原时，坡度变缓，流速变慢，河道拓宽，泥沙裹挟堆积，易形成冲积扇等堆积地貌类型。然而在水流进入平坦地形后河流并非曲直而呈现弯曲形态，形成曲流，因为地面倾斜程度不同，岩层软硬不同，河道两侧流水速度不一而形成凹岸和凸岸。

2.3.第三轮循环

再次定义问题：第二轮循环结束时，学生基本掌握河流地貌的发育和主要类型，河流地貌不同流段，同时也引出新的问题：河流地貌对人类生产生活有什么影响，不同的地貌类型对人类生产活动的影响是否不同。

确定具体要求：以Google Earth技术为载体对“长江”这一流域进行线上研学。学生以小组形式进行讨论。

选择解决方法：学生通过讨论，对不同地貌形态类型影响下人类生活环境进行对比，得出不同地貌类型对人类生产活动的不同影响。学生讨论得出：冲积平原对人类的影响表现在地下水丰富，土壤肥沃，农业发展程度高，群落聚集；三角洲地貌由流水堆积而成，这种地貌类型对人类的影响为聚落密集且规模大，河网密布，交通便利。通过对不同流段地貌类型对人类生产生活产生的不同影响，学生从时空上深刻了解不同河流地貌的特点及人地和谐相处的重要性。

3. 结语

基于塞耶模型培养学生STEAM素养的教学活动，相比于传统的课堂教学模式更能突出教师的主导性和学生的主体性。塞耶模型由浅入深的循环模式，符合学生接受新知识的规律和特点。在教师逐步引导下，学生通过实验、观察、思考、讨论等形式获得科学的认识概念，通过计算和实验操作提升实践技能，通过对祖国江河的观赏获得美的体验，由此学生的STEAM素养也获得全面提升。

参考文献

[1]史梦婕，周海忠 . 从赛耶模型看 STEM 教育中的科学表达——以“滑轮”教学为例[J]. 物理之友，2018，34(09): 1-3.

[2]王正淑.借助赛耶模型培养地理核心素养 ——以“工业的区位选择”为例[J].地理教育，2020,(4): 48-50

[3]中华人民共和国教育部.普通高中地理课程标准 (2017 年版)[M]. 北京:人民教育出版社，2018.

作者简介：刘云娜，硕士研究生，主要从事地理教学方法与手段改革研究。