數(shù)學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”與“STEAM教育”的深度融合

謝仁松

摘 要：“STEAM”視角下的數(shù)學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”是一種無界學(xué)習(xí)，采用跨界融通的方法，指向?qū)W生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。教學(xué)中，教師要聚焦數(shù)學(xué)思想，整合多元課程目標(biāo)。通過設(shè)置綜合學(xué)習(xí)內(nèi)容，融合現(xiàn)代教育技術(shù)，發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：數(shù)學(xué)課程；STEAM教育；深度融合

當(dāng)下中國的數(shù)學(xué)教育，更多關(guān)注的是數(shù)學(xué)的概念、判斷和推理，很少將數(shù)學(xué)的“出口”和數(shù)學(xué)的應(yīng)用、力量等向?qū)W生展示，導(dǎo)致學(xué)生數(shù)學(xué)應(yīng)用意識不強(qiáng)，創(chuàng)造性應(yīng)用能力缺失。而在國外，數(shù)學(xué)與其他學(xué)科，與學(xué)生生活整合、跨界已經(jīng)成為一種趨之若鶩的潮流，此即“STEAM”教育。學(xué)生數(shù)學(xué)課程跨界與統(tǒng)整學(xué)習(xí)能力是實(shí)施“STEAM”教育的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。“STEAM”教育應(yīng)該而且必須在數(shù)學(xué)教學(xué)中落地生根，與數(shù)學(xué)課程進(jìn)行深度融合。

一、 項(xiàng)目化學(xué)習(xí)：基于“STEAM”教育視角

所謂“STEAM”，是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）這五門學(xué)科首字母的組合?！癝TEAM”教育幾乎囊括了與科學(xué)技術(shù)工程及數(shù)學(xué)相關(guān)的所有領(lǐng)域，甚至與心理學(xué)、社會學(xué)和政治學(xué)也有關(guān)。這是一個(gè)偏理工的多學(xué)科交叉融合課程?！癝TEAM”是由美國弗吉尼亞理工大學(xué)學(xué)者Yakman首次提出。在小學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”數(shù)學(xué)課程中實(shí)施“STEAM”教育，其主要目的是培育學(xué)生“創(chuàng)客精神”，發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

1. 破壁無界：“STEAM”教育理念

“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”提倡培養(yǎng)學(xué)生綜合學(xué)習(xí)能力。正因?yàn)槿绱耍谡Z文學(xué)科中我們看到了“非連續(xù)性文本”的學(xué)習(xí)倡導(dǎo)；在數(shù)學(xué)學(xué)科中我們看到了“綜合與實(shí)踐”活動課程的安排。可以說，破壁、無界已經(jīng)成為學(xué)科教學(xué)的一種教育理念。世界是復(fù)雜的，事物是多變的，現(xiàn)實(shí)的技術(shù)運(yùn)用往往是多元學(xué)科的交叉。具體而言，在小學(xué)數(shù)學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”中，教師要重視學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)知識和方法解決問題的能力。在整個(gè)“STEAM”教育中，數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)性工具。

2. 跨界融通：“STEAM”教育方法

在小學(xué)數(shù)學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”中，實(shí)施“STEAM”教育，主要是跨界、融通。將“STEAM”教育融入數(shù)學(xué)課程，在內(nèi)容上豐富多彩，在時(shí)間上長短相間，在空間上因地制宜。教師可以展開跨學(xué)科、跨學(xué)時(shí)（如微課、常規(guī)課、長課等）、跨地域（如課堂課、課外學(xué)習(xí)等）的課程設(shè)計(jì)。例如蘇教版教材五年級上冊的《蒜葉的生長》就是融通了“數(shù)學(xué)”與“科學(xué)”；蘇教版教材四年級上冊的《美妙的杯琴》就是融通了“數(shù)學(xué)”與“音樂”；蘇教版教材五年級下冊的《球的反彈高度》就是融通了“數(shù)學(xué)”與“體育”；……需要注意的是：在數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師實(shí)施“STEAM”跨界教學(xué)，要充分尊重學(xué)生的認(rèn)知特點(diǎn)和數(shù)學(xué)學(xué)科本質(zhì)。

3. 指向素養(yǎng)：“STEAM”教育目的

實(shí)施“STEAM”教育的出發(fā)點(diǎn)和歸宿是什么？是培養(yǎng)學(xué)生的核心素養(yǎng)。所謂“核心素養(yǎng)”，一般是指“在當(dāng)前或者未來的生活中，為滿足個(gè)人成為一個(gè)會關(guān)心、會思考的公民需要而具備的認(rèn)識、理解數(shù)學(xué)在自然、社會生活中的地位的能力，做出數(shù)學(xué)判斷的能力以及參與數(shù)學(xué)活動的能力”，其重要指標(biāo)是“關(guān)鍵能力”和“必備品格”。此外，在實(shí)施“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”過程中，教師要融入“科學(xué)、技術(shù)、工程和藝術(shù)”中的諸多元素，讓其相互支撐、補(bǔ)充、碰撞，讓學(xué)生“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”從低階走向高階、從淺層走向深層。

二、“STEAM”視野：“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”教學(xué)建構(gòu)

數(shù)學(xué)是“STEAM”的基礎(chǔ)性工具，數(shù)學(xué)教育是“STEAM”教育的重中之重。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中實(shí)施“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”，就是要讓數(shù)學(xué)滲透、融通科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)等學(xué)科中的多重元素，發(fā)展學(xué)生的STEAM素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用各種知識進(jìn)行綜合性問題解決的能力。

1. 整合多元課程目標(biāo)，聚焦數(shù)學(xué)思想

基于“STEAM”教育視野，數(shù)學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”整合了多門學(xué)科的課程目標(biāo)，充分體現(xiàn)了開放性、綜合性、探究性、實(shí)踐性和創(chuàng)造性的品格。其中，要聚焦數(shù)學(xué)的思想方法，正如《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2011年版）》所明確指出的，“課程內(nèi)容不僅包括數(shù)學(xué)的結(jié)果，也包括學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程及其蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想方法?！薄绊?xiàng)目化學(xué)習(xí)”從學(xué)生整體的生命成長視角出發(fā)，注重學(xué)生數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗(yàn)的累積。例如《解決問題的策略——轉(zhuǎn)化》（蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)教材第10冊）可以設(shè)計(jì)成項(xiàng)目化活動，因?yàn)閷τ趯W(xué)生來說不僅僅是數(shù)學(xué)思想的轉(zhuǎn)化，同時(shí)還包括生活的轉(zhuǎn)化技巧、科學(xué)的轉(zhuǎn)化思維以及歷史故事中的轉(zhuǎn)化智慧等?；顒忧埃梢砸龑?dǎo)學(xué)生思考如何計(jì)算不規(guī)則的石頭的體積，引導(dǎo)學(xué)生感悟轉(zhuǎn)化，進(jìn)而引出歷史故事“曹沖稱象”，引出寓言故事“烏鴉喝水”。通過思考、感知，初步形成“化繁為簡”的轉(zhuǎn)化思想。在此基礎(chǔ)上，第一課時(shí)可以幫助學(xué)生系統(tǒng)梳理小學(xué)階段的“平面圖形的面積轉(zhuǎn)化”；第二課時(shí)可以系統(tǒng)梳理“數(shù)的轉(zhuǎn)化”，如“小數(shù)乘法轉(zhuǎn)化成整數(shù)乘法”“除數(shù)是小數(shù)的除法轉(zhuǎn)化成除數(shù)是整數(shù)的除法”“異分母分?jǐn)?shù)相加減轉(zhuǎn)化成同分母分?jǐn)?shù)相加減”“解方程”等；第三課時(shí)可以教學(xué)“數(shù)形轉(zhuǎn)化”。通過項(xiàng)目化活動，讓學(xué)生系統(tǒng)生成“化未知為已知”“化復(fù)雜為簡單”的數(shù)學(xué)思想，集體展現(xiàn)數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)化智慧。同時(shí)可以將“轉(zhuǎn)化”的策略予以放大，對“轉(zhuǎn)化”的策略運(yùn)用予以拓展，形成普適性的轉(zhuǎn)化意識、轉(zhuǎn)化思想。

2. 設(shè)置綜合學(xué)習(xí)內(nèi)容，發(fā)展數(shù)學(xué)素養(yǎng)

在數(shù)學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”過程中，教師可以整合、運(yùn)用科學(xué)、體育、音樂、美術(shù)等相關(guān)學(xué)科課程中的知識，發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)。通過對比、甄別、糅合、改編、刪補(bǔ)，形成項(xiàng)目化學(xué)習(xí)活動主題。在設(shè)計(jì)、實(shí)施項(xiàng)目化學(xué)習(xí)過程中，教師要眼中有“學(xué)生”，腦中有“目標(biāo)”，心中有“場域”。

例如教學(xué)《用數(shù)對確定位置》（蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)四年級下冊），在學(xué)生經(jīng)歷了從“不能確定位置”到“能用數(shù)對確定位置”的過程后，對于“如何準(zhǔn)確確定位置”“如何用規(guī)范統(tǒng)一的辦法來確定位置”“如何表達(dá)更簡潔”等有了體認(rèn)、理解、掌握后，筆者將計(jì)算機(jī)“wps”中的插入表格融入其中，讓學(xué)生在計(jì)算機(jī)上設(shè)置三列二行的表格。通過信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程的整合，學(xué)生了解到數(shù)學(xué)知識在信息技術(shù)中的運(yùn)用，感受到數(shù)學(xué)知識的意義和價(jià)值。不僅如此，在教學(xué)中，筆者將這一部分知識與學(xué)生的生活實(shí)踐聯(lián)通起來，引導(dǎo)學(xué)生思考生活中的數(shù)對運(yùn)用，發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

師：生活中有哪些地方運(yùn)用了數(shù)對的知識？

生1：我看到電影院的電影票上的座位是第幾排、第幾座，好像是數(shù)對。

師：對的，生活中第幾排、第幾座的數(shù)學(xué)本質(zhì)就是數(shù)對。

生2：動車上的座位用的是數(shù)字和字母，我覺得也有數(shù)對表示的意思。

生3：地球儀上的經(jīng)線和緯線確定位置，我覺得也有數(shù)對表示的意思。

……

師：同學(xué)們，只要我們用數(shù)學(xué)的眼光打量生活，用數(shù)學(xué)的大腦思考生活，就能感受、體驗(yàn)到數(shù)學(xué)的價(jià)值和意義。

教學(xué)中，教師注重?cái)?shù)學(xué)與其他學(xué)科課程的整合，向?qū)W生提供豐富的課程資源，將信息技術(shù)課程內(nèi)容融入數(shù)學(xué)課程，能夠讓學(xué)生投身到探索性的數(shù)學(xué)活動中去。

3. 融合現(xiàn)代教育技術(shù)，開發(fā)綜合潛質(zhì)

“STEAM”視野下的數(shù)學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”聚焦于學(xué)生的綜合素養(yǎng)。教學(xué)中教師要融入互聯(lián)網(wǎng)、信息技術(shù)、多媒體技術(shù)等，打造學(xué)生的創(chuàng)客學(xué)習(xí)平臺、云學(xué)習(xí)平臺。從某種意義上說，STEM視野下的數(shù)學(xué)教育，其本質(zhì)就是“互聯(lián)網(wǎng)+”“信息技術(shù)+”“多媒體+”等?，F(xiàn)代教育技術(shù)的融入，讓數(shù)學(xué)“STEAM”教育如虎添翼，開發(fā)了學(xué)生綜合學(xué)習(xí)潛能，形成了學(xué)生的綜合素質(zhì)。

例如一位教師教學(xué)《圓的認(rèn)識》（蘇教版小學(xué)數(shù)學(xué)五年級下冊），設(shè)置了一個(gè)大問題，即“車輪為什么做成圓形？”應(yīng)該說，這不僅是一個(gè)數(shù)學(xué)問題，而且是一個(gè)涉及科學(xué)、信息技術(shù)甚至藝術(shù)、工程領(lǐng)域的問題。教學(xué)中，教師將學(xué)生帶入信息技術(shù)館展開研究，通過3D打印技術(shù)，打印出各式各樣的車輪，如長方形、平行四邊形、三角形、橢圓形、圓形等。通過數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，3D打印機(jī)打印出來的車輪，隨著邊數(shù)的增加（正四邊形、正五邊形、正六邊形……），中心點(diǎn)到邊的距離相等的線段越來越多。同時(shí)，輪胎也行駛得越來越平穩(wěn)。在這個(gè)過程中，學(xué)生自然體驗(yàn)到“圓出于方，方出于矩”“圓，一中同長”的極限思想、轉(zhuǎn)化思想。不僅如此，通過現(xiàn)實(shí)的3D技術(shù)、測量知識以及相關(guān)的科學(xué)知識，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，只要設(shè)置相應(yīng)的路面，所有的車輪都能平穩(wěn)地運(yùn)行。應(yīng)該說，這是一個(gè)了不起的想象，學(xué)生不僅關(guān)注了車輪的形狀，而且開始關(guān)注軌道，具備了對問題進(jìn)行解決的整體思維能力、想象能力甚至實(shí)踐能力。

當(dāng)前，我國的課程正經(jīng)歷著由分科到綜合的發(fā)展改革趨勢。在數(shù)學(xué)教學(xué)中，將科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)、工程等相關(guān)知識進(jìn)行統(tǒng)合，實(shí)施數(shù)學(xué)的“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”，需要教師具備較強(qiáng)的課程開發(fā)、課程跨界實(shí)施能力。在具體實(shí)施時(shí)，教師應(yīng)該注重學(xué)生數(shù)學(xué)知識的前接后連，注重學(xué)生關(guān)鍵能力的前沿后續(xù)，注重學(xué)生跨界經(jīng)驗(yàn)的前承后啟，注重學(xué)生核心素養(yǎng)的前通后至。