論STEM教育的內(nèi)涵及其在初中數(shù)學(xué)自主課堂教學(xué)中的應(yīng)用策略

謝啟文

摘 要：中國的初中教育已經(jīng)進(jìn)入轉(zhuǎn)型期，呈現(xiàn)出向綜合化發(fā)展趨勢。初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，展開STEM教育就是對(duì)初中學(xué)生進(jìn)行跨學(xué)科教育，通過學(xué)科整合，使得數(shù)學(xué)知識(shí)的教育內(nèi)容不再局限于教材，而是向各個(gè)領(lǐng)域擴(kuò)展，由此將學(xué)生的興趣激發(fā)起來，使得學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力有所增強(qiáng)。文章對(duì)STEM教育的內(nèi)涵及其在初中數(shù)學(xué)自主課堂教學(xué)中的應(yīng)用策略展開研究。

關(guān)鍵詞：STEM教育；初中數(shù)學(xué)；自主課堂教學(xué)

中圖分類號(hào)：G633.6

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1674-120X（2018）33-0070-02

在初中課程教學(xué)中，數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)課程，采用STEM教育模式，就是在開展數(shù)學(xué)教育中將科學(xué)、技術(shù)和工程的內(nèi)容融入其中，不再將教學(xué)局限于數(shù)學(xué)理論和運(yùn)算，而是從應(yīng)用的角度展開數(shù)學(xué)教學(xué)，提高學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力和應(yīng)用能力，幫助學(xué)生將數(shù)學(xué)思維建立起來，養(yǎng)成運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決問題的好習(xí)慣。

一、STEM教育的內(nèi)涵

STEM教育就是與數(shù)學(xué)知識(shí)相關(guān)的科學(xué)、技術(shù)和工程的教育。STEM教育關(guān)乎一個(gè)國家的發(fā)展，是企業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。美國對(duì)STEM教育給予了高度重視，并從立法的角度為STEM教育提供了保障。除了美國，澳大利亞、加拿大等國家對(duì)STEM教育也給予了高度重視，實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)。

STEM教育的實(shí)施，可以促進(jìn)學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中不再被動(dòng)地接受教師傳遞的知識(shí)，而是將數(shù)學(xué)知識(shí)與科學(xué)、技術(shù)和工程相融合，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用性和技術(shù)性，使得人才的職業(yè)技術(shù)能力、環(huán)境保護(hù)能力等都有所增強(qiáng)。

STEM教育與傳統(tǒng)的教學(xué)模式有所不同，在學(xué)生的學(xué)習(xí)中，也要打破常規(guī)的學(xué)習(xí)方式，而是從科學(xué)、技術(shù)和工程的角度展開學(xué)習(xí)。STEM教育首先將工程項(xiàng)目合作關(guān)系建立起來，將項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)組織起來，然后將項(xiàng)目方案制訂出來，對(duì)數(shù)學(xué)教育系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，最后做好開發(fā)工作，根據(jù)教學(xué)需要對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整。教師在教學(xué)中引導(dǎo)學(xué)生從項(xiàng)目研究的角度，結(jié)合真實(shí)情景學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)理解能力進(jìn)行培養(yǎng)。學(xué)生運(yùn)用批判的思維學(xué)習(xí)，數(shù)學(xué)分析能力有所提高，運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決問題的能力也會(huì)相應(yīng)地提高。

二、STEM教育在初中數(shù)學(xué)自主課堂教學(xué)中的應(yīng)用策略

1.將科學(xué)知識(shí)融入數(shù)學(xué)教學(xué)中

將科學(xué)知識(shí)融入數(shù)學(xué)教學(xué)中，可以培養(yǎng)學(xué)生的求真務(wù)實(shí)的精神。數(shù)學(xué)教師在教學(xué)中，將科學(xué)知識(shí)融入其中，讓學(xué)生從科學(xué)的角度理解數(shù)學(xué)難題，即便是沒有深入理解，數(shù)學(xué)思維也會(huì)不斷擴(kuò)展，隨著知識(shí)的運(yùn)用，就會(huì)從應(yīng)用的角度更為深入地理解數(shù)學(xué)知識(shí)。

比如，在講解《反比例函數(shù)》的時(shí)候，將物理學(xué)科的知識(shí)用于數(shù)學(xué)知識(shí)教學(xué)中，在解決物理問題的時(shí)候，就可以對(duì)反比例函數(shù)進(jìn)行合理運(yùn)用。學(xué)生通過解決物理問題，深入理解數(shù)學(xué)知識(shí)。當(dāng)然，在解決物理問題之前，還要讓學(xué)生了解物理背景，擴(kuò)展知識(shí)面。

將物理學(xué)科融入數(shù)學(xué)教學(xué)中，將數(shù)學(xué)作為工具，解決物理問題，可以讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)的有用性。在數(shù)學(xué)的反比例教學(xué)中，將物理學(xué)中的各種概念關(guān)系運(yùn)用起來，包括速度與時(shí)間的關(guān)系、電流和電阻的關(guān)系、電阻與電壓的關(guān)系以及面積與壓強(qiáng)的關(guān)系等都與數(shù)學(xué)的反比例教學(xué)相結(jié)合，讓學(xué)生從物理的角度對(duì)數(shù)學(xué)的反比例函數(shù)和正比例函數(shù)正確理解。

2.將技術(shù)內(nèi)容融入數(shù)學(xué)教學(xué)中

在數(shù)學(xué)教學(xué)中，要從教學(xué)的實(shí)際出發(fā)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)。教師在教學(xué)中將信息技術(shù)融入其中，將數(shù)學(xué)內(nèi)容合理利用于信息技術(shù)當(dāng)中，將數(shù)學(xué)知識(shí)延伸到技術(shù)領(lǐng)域中，還可以對(duì)信息技術(shù)深入探索。所以，在數(shù)學(xué)知識(shí)的教學(xué)中，教師要對(duì)信息技術(shù)進(jìn)行充分利用，也要從技術(shù)的角度出發(fā)對(duì)數(shù)學(xué)教學(xué)模式進(jìn)行調(diào)整。

比如，在直線到圓心的距離與圓的半徑關(guān)系的教學(xué)中，可以將計(jì)算機(jī)技術(shù)充分運(yùn)用起來。應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行操作，可以讓各種圖形動(dòng)起來，根據(jù)教學(xué)需要對(duì)這些圖形進(jìn)行調(diào)整，了解直線與圓心之間的距離，以及直線與圓的半徑之間所存在的關(guān)系，發(fā)揮計(jì)算機(jī)的測量功能，通過測量就可以對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行總結(jié)，讓學(xué)生對(duì)數(shù)量關(guān)系充分了解。

在數(shù)學(xué)課堂中融入信息技術(shù)，學(xué)生對(duì)知識(shí)有所感知，對(duì)數(shù)學(xué)與技術(shù)之間的關(guān)系充分掌握。將云計(jì)算平臺(tái)充分運(yùn)用起來，有助于實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)與技術(shù)教學(xué)的一體化。

在給學(xué)生布置作業(yè)的時(shí)候，教師可以在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上將作業(yè)傳遞給學(xué)生。當(dāng)學(xué)生寫完作業(yè)之后，通過網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)傳遞給教師，教師可以應(yīng)用計(jì)算機(jī)批改作業(yè)。教師還可以應(yīng)用視頻與學(xué)生以及家長交流，了解學(xué)生的知識(shí)需求，根據(jù)學(xué)生的需要對(duì)教學(xué)方案做出調(diào)整。

3.將工程內(nèi)容融入數(shù)學(xué)教學(xué)中

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，將工程內(nèi)容融入其中，就是讓學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決工程問題。

比如，在制作火車模型的教學(xué)中，教師可以將學(xué)生劃分為幾個(gè)小組，讓學(xué)生以小組為單位制作模型。

教師應(yīng)用多媒體將火車模型制作流程展示出來，學(xué)生一邊觀看一邊研究。模型制作的流程包括四個(gè)環(huán)節(jié)。

第一個(gè)環(huán)節(jié)：教師用播放動(dòng)畫的方式將火車模型的立體圖形展示出來，讓學(xué)生思考制作火車模型的方法。

第二個(gè)環(huán)節(jié)：教師讓學(xué)生就模型的立體圖形展開討論，學(xué)生可以充分會(huì)想象力對(duì)火車的模型在腦海中塑造。將動(dòng)畫中的火車模型與自己想象的模型對(duì)比，從中找出差距，這樣有助于學(xué)生進(jìn)一步了解火車的展開圖。

第三個(gè)環(huán)節(jié)：學(xué)生自己動(dòng)手將火車的展開圖畫出來。

第四個(gè)環(huán)節(jié)，學(xué)生將展開圖折疊，就形成了火車的立體模型，使用透明膠固定。

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中融入工程內(nèi)容，做到了教學(xué)的理論與實(shí)踐相結(jié)合。學(xué)生通過對(duì)實(shí)踐案例的思考，同時(shí)觀看教師的操作以及自己動(dòng)手操作體驗(yàn)工程內(nèi)容，在工程的基礎(chǔ)上思考數(shù)學(xué)。采用這種教學(xué)模式，要不斷地完善，就要對(duì)教學(xué)評(píng)價(jià)高度重視。

當(dāng)教學(xué)進(jìn)入評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，不僅是教師的評(píng)價(jià)，還可以讓學(xué)生互相評(píng)價(jià)。如果采用了分組教學(xué)模式，學(xué)生小組之間可以評(píng)價(jià)，學(xué)生的小組內(nèi)容相互評(píng)價(jià)，使得學(xué)生在學(xué)習(xí)中能夠正確地定位自己的學(xué)習(xí)能力，對(duì)知識(shí)的理解更加深入。

在教學(xué)中應(yīng)用工程內(nèi)容，就是將教學(xué)內(nèi)容從教材擴(kuò)展到實(shí)踐中，學(xué)生通過動(dòng)手操作，制作圓柱形車廂。學(xué)生邊操作邊自主學(xué)習(xí)，對(duì)學(xué)習(xí)中的一些困難做出總結(jié)，與同學(xué)和老師討論解決問題的辦法，從中還可以尋求知識(shí)規(guī)律，掌握學(xué)習(xí)方法。

將工程內(nèi)容用于課堂內(nèi)容中，就是培養(yǎng)學(xué)生用數(shù)學(xué)知識(shí)解決工程問題的能力，引導(dǎo)學(xué)生在現(xiàn)實(shí)生活中發(fā)現(xiàn)問題，建立數(shù)學(xué)思維，并用數(shù)學(xué)的方法解決問題，由此提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

三、初中數(shù)學(xué)教學(xué)中實(shí)施STEM教育的建議

1.按照教育指導(dǎo)方針對(duì)STEM教育框架進(jìn)行設(shè)計(jì)

學(xué)校要高度重視STEM教育，推動(dòng)這種教育模式在初中教育領(lǐng)域中發(fā)展。初中的數(shù)學(xué)教育更為重視數(shù)學(xué)素質(zhì)教育，培養(yǎng)初中學(xué)生的數(shù)學(xué)思維。在數(shù)學(xué)教育中，采用STEM教育模式，就要在數(shù)學(xué)教育中融入科學(xué)、技術(shù)以及工程學(xué)科方面的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維。

從中國的初中數(shù)學(xué)教育情況來看，雖然數(shù)學(xué)重視實(shí)踐，但是在教學(xué)中幾乎不會(huì)體現(xiàn)出來。數(shù)學(xué)教學(xué)沒有與工程、技術(shù)和科學(xué)建立關(guān)聯(lián)性，就會(huì)導(dǎo)致教育缺失。因此，采用STEM教育，就可以強(qiáng)化工程教育。

在STEM教育中所涉及的內(nèi)容很多，與數(shù)學(xué)相關(guān)的科目都可以融入其中，但是由于缺乏STEM教育的評(píng)估體系，沒有將相關(guān)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)建立起來，就導(dǎo)致數(shù)學(xué)教育中沒有體現(xiàn)出數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)。這就需要學(xué)校在對(duì)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)教育時(shí)，按照相關(guān)的政策要求展開教學(xué)，做好STEM教育的課前培訓(xùn)工作，讓數(shù)學(xué)教師掌握正確的教育方法，改變傳統(tǒng)的教學(xué)模式，將抽象的數(shù)學(xué)重視與實(shí)踐相結(jié)合，讓數(shù)學(xué)知識(shí)直觀地呈現(xiàn)出來。學(xué)生感受到數(shù)學(xué)無處不在，具有很高的使用價(jià)值，就會(huì)提高對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)態(tài)度，而且從實(shí)踐中挖掘數(shù)學(xué)知識(shí)。

學(xué)校要注重培養(yǎng)教師的教育能力，引導(dǎo)教師樹立知識(shí)整合理念，讓教師的STEM教育能力有所提高，特別要強(qiáng)化數(shù)學(xué)教師的計(jì)算機(jī)操作能力培養(yǎng)，提高教師的實(shí)驗(yàn)操作能力，以在數(shù)學(xué)教學(xué)中合理利用起來，對(duì)教學(xué)資源整合，提高教學(xué)質(zhì)量。

2.STEM教育中要將數(shù)學(xué)教學(xué)與生活內(nèi)容相結(jié)合

STEM教育不同之處在于不再局限于理論教學(xué)，而是將抽象的知識(shí)從生活內(nèi)容中體現(xiàn)出來，讓學(xué)生“從做中學(xué)”。在教學(xué)的過程中，要在生活中挖掘所需要的資源，將同一數(shù)學(xué)知識(shí)用不同方式呈現(xiàn)出來，提高學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí)觸類旁通的能力。

比如，教師可以讓學(xué)生繪制出校園體育場的圖紙。通過看圖紙學(xué)習(xí)直線與曲線的關(guān)系問題、長度與寬度的問題，之后教師結(jié)合教材內(nèi)容進(jìn)行講解，突出數(shù)學(xué)教學(xué)的特色，將教材內(nèi)容與學(xué)校特有的教學(xué)資源整合。

在數(shù)學(xué)教學(xué)中開展特色化教學(xué)，各種資源是不可或缺的，只要合理利用，就能獲得意想不到的效果。在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的自主性，采用STEM教育模式，學(xué)生用數(shù)學(xué)知識(shí)解決生活問題的能力就會(huì)有所提高。

3.STEM教育中要注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)

在STEM教育中，數(shù)學(xué)教師可以與家長合作引導(dǎo)學(xué)生閱讀與數(shù)學(xué)知識(shí)相關(guān)的書籍，其中科普讀物、新科技讀物等都是非常好的，學(xué)生在閱讀的過程中就可以理解數(shù)學(xué)知識(shí)。

教師還可以利用節(jié)假日帶領(lǐng)學(xué)生參觀科技博物館，了解科技發(fā)展的前沿，看看先進(jìn)的方針技術(shù)等等，讓學(xué)生領(lǐng)略數(shù)學(xué)帶來的神奇，有助于將學(xué)生的創(chuàng)新潛意識(shí)激發(fā)起來，提高學(xué)生的知識(shí)創(chuàng)新能力。

四、結(jié)語

中國正經(jīng)歷初中的課程改革，學(xué)科整合是大方向。數(shù)學(xué)是初中的基礎(chǔ)課程，要與科學(xué)、技術(shù)和工程類的課程整合，就需要STEM教育工作者發(fā)揮作用，對(duì)學(xué)生的綜合素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)。在當(dāng)前的初中教學(xué)中，STEM教育已經(jīng)成為重要的方向并逐漸被廣大的教育工作者所接受，推動(dòng)著初中教育更好地發(fā)展。

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