摘要：STEAM教育为我国地理教学提供了新的范式，把该理念融入地理研学旅行中具有深远意义和现实可行性，但目前相关教学案例较少仍处于摸索阶段。本文基于对STEAM教育和地理实践力的解读，尝试设计开发“曹娥江水环境状况调查”研学旅行项目，为STEAM理念引入地理研学方案设计探索操作路径。
关键词：STEAM教育；地理实践力；研学旅行
当 前不少高中生由于生活经验缺乏，孤立、机械地记忆地理知识和原理，造成学科知识迁移能力弱。在真实情景中遇到综合性强、结构不良的问题时缺乏分析和解决问题的基本能力。笔者在STEAM理念的指导下，尝试设计 “曹娥江水质状况调查”的研学项目，以期培养学生综合运用各学科知识解决问题的能力。
一、STEAM教育理念运用于研学旅行以培养学生地理实践力的理论基础
STEAM教育起源于美国，是Science（科学）、Technology（技术）、Engineering（工程）、Mathematics（数学）和Art（艺术）五个单词的缩写。
STEAM 教育的综合实践性特征与新课程培养学生核心素养的要求十分吻合。在地理研学旅行过程中，学生需要在真实、复杂的情景中综合运用各学科的知识发现问题-分析问题-解决问题，设计和优化地理实验，灵活运用信息技术和数学方法记录和处理地理信息，动手绘制地图或模型设计图，展示和分享研学成果。每一个环节都渗透着STEAM教育的理念。
二、基于STEAM的地理研学旅行方案设计
实践活动案例：曹娥江中下游水环境状况初步调查
曹娥江是绍兴的母亲河，也是钱塘江最大的支流，曹娥江流经滨海段沿岸居民众多。随着滨海工业区的成立，水污染工厂迁移而来，河流两岸印染厂林立，水环境状况值得关注。
（1）调查过程
参考《水质采样技术指导》HJ494-2009 “水质采样时间一般选择在采样前至少连续两天晴天，水质较稳定的时间。”选择2019年降水较少的3月中旬和下旬对不同采样点附近河段水体透明度和常见水质指标进行持续观察和实验记录。并走访周边居民和相关部门，向他们了解该区域水环境状况常态、治理措施以及他们的看法。
（2）调查记录
①长诏水库出口处附近采样点
长诏水库又名沃洲湖，是浙东唐诗之路上的著名风景名胜。采水点位于水库出口的大坝附近，该处水体透明度较高，几乎看不到漂浮物。采样瓶中采集的水样静置一昼夜后，呈淡淡的黄色，有少量沉淀物。研学小组从水库管理局工作人员处得知，水库水质达国家Ⅱ类标准，可经过常规处理成为饮用水源，是曹娥江流域水质最好的地方之一。近年来，水库承包养鱼和游船对水质造成了一定的影响。
②三江闸附近采样点
三江闸位于滨海内河总干河与曹娥江交汇处，闸内外水质有一定的差异。随着曹娥江大闸的修建，该河段变成内河，闸内外水质逐渐趋同。大闸附近水上有少量漂浮物，水体透明度介于长诏水库和滨海段之间。采样瓶中水体呈淡绿色，TDS值（纯度）比曹娥江滨海河段要好，但溶解氧量无明显差别。采访新闸村的李大妈得知，新三江闸附近的印染厂出现过偷排未经处理达标的污水的现象，造成新三江闸内的河水一片橘红。
③滨海大桥附近采样点
虽然绍兴污水处理厂一、二期工程排污口已经过关停整改，曹娥江滨海段总体上已达到Ⅲ类景观用水标准。但走近河岸细看，水面上漂浮着不少塑料垃圾和油状物，在采样器中可观察到水样含较多絮状物。两岸有较多的印染厂、电镀厂、化工厂，其污水排放前虽然经过严格处理，但跟河水的理化性质仍有较大差异，该河段的水质指标是四个采样点中最差的。
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④曹娥江大闸附近采样点
曹娥江大闸位于曹娥江注入钱塘江河口，闸内外水体理化性质存在较大差异。站在闸上，可观察到内外水体交换处（采样点）水体土黄中透着淡绿，测量得到的透明度和纯度都是四个采样点中最低的，但没看到漂浮垃圾。水样中有不少絮状物，静置后出现泥沙类物质沉积。
（3）实验数据记录和结果分析
①在烧杯中倒入适量采样点水样，以等量清水作为对照组，使用家贝水质检测工具箱A04-3和中学化学实验室常见试剂对水样进行滴定并充分反应，观察颜色和沉淀情况并放在电子比色器上比色，记录各处采用点水样的透明度、TDS值、酸碱性、溶解氧、磷酸盐、氨氮和亚硝酸盐。
②购买15条相同大小和品种的小鱼，分别置于盛放四个采样点的水样和清水的玻璃杯中，间隔一段时间观察小鱼的活跃度。实验发现，滨海大桥附近水样的小鱼从第一天晚上开始变得不活跃，曹娥江大闸附近水样的小鱼有一条在第二天死亡，三江闸和长诏水库大坝附近水样的小鱼第三天依然存活。结果表明曹娥江上游水质较好，流经滨海工业区后水质有所下降，部分采样点水质可能并未达到国家Ⅲ类水质标准，已影响到水生生物的多样性。
（4）为长诏水库渔场优化设计净水装置
①DIY简易净水装置
老师讲解自然界（如湿地等）中碎石、沙子、泥炭等过滤污垢的原理和用明矾等化学试剂使污垢凝固沉淀的化学方法等，启发学生自己动手制作简单的净水装置。经过讨论后确定基本材料：塑料漏斗、过滤试管、海绵、滤纸、净水收纳杯、花岗岩石子、石英砂、活性炭、小苏打、钾明矾等。
②学生根据简易净水装置模型制作原理，小组为单位为长诏水库渔场设计水产养殖净水系统来初步处理鱼塘水，在提高鱼塘水质同时减少鱼塘排出的水对曹娥江水源地水质的影响。学生绘制的水产养殖净水系统设计原理图如图2所示。
三、STEAM教育理念在地理研学方案设计和实施中的运用思考
1.基于研学情景，搭建多学科知识融合运用平台
地理研学情景具有真实性、综合性和动态性等特点，这与课堂教学中遇到的结构良好的学科情景具有明显的差异。但又因其具有典型性和教育性而区别于普通生活情景，即源于生活而又高于生活情景。要创设这样的研学情景需要教师先行，对整个研学过程的时间、预算、学习目的和活动流程做整体的规划设计，筛选和整合真实情景必要时也可加工真实情景，以精心设计研学活动方案的内容和形式，为学生搭建一个能充分调动他们科学、数学、技术、设计和艺术等知识解决真实问题的平台，一个能融合和深化各学科知识形成智慧的舞台。
2.创新研学过程，探索项目式学习模式（PBL）
作为新课程改革的一部分，研学旅行的开展仍处于摸索和试行阶段，许多研学活动中学生走马观花，缺乏深入体验和思考，动手设计和交流展示的机会也不多。而STEAM教育理念提倡基于项目的学习，即在研学旅行开始前和进行中，学生在教师的引导和帮助下以问题解决为载体建构项目。然后以项目为研学活动的核心，综合运用各学科知识以及文献、田野观察、实验、问卷和访谈等研究方法层层深入，探究现象、剖析原因、提出对策、设计模型和方案，并把研学成果以项目作品的形式进行展示和交流。让每个学生在整个研学过程中都有清晰的目标，提高研学活动的参与度和有效性。
3.深化研学成果，培养创新意识和人文艺术素养，落实“立德树人”。
地理教育要培养具有地理核心素养、家国情怀和国际视野的学生[3]，离不开对情感、态度和价值观的培养，也离不开艺术和美的熏陶。在研学旅行过程中，特别是在模型（图）设计和交流分享环节，可以尝试融入产品美化设计等人文艺术元素。学生在这样的研学活动中不但能提升地理学习兴趣，而且培养了创新意识和人文艺术素养，真正实现了立德树人。
论文作者:张天中
论文发表刊物:《知识-力量》2019年12月60期
论文发表时间:2020/3/4
标签：研学论文; 水质论文; 滨海论文; 地理论文; 水库论文; 水体论文; 水样论文; 《知识-力量》2019年12月60期论文;