初探STEM教育與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的融合

任婷婷

（浙江省臺州市雙語學(xué)校，浙江臺州 318000）

數(shù)學(xué)是一門抽象性的學(xué)科，我國對于學(xué)生的數(shù)學(xué)能力提升也一直高度重視，在小學(xué)階段就開設(shè)了數(shù)學(xué)課程。而從數(shù)學(xué)的本質(zhì)上看，其與生活是緊密聯(lián)系的。數(shù)學(xué)來源于生活，學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的目的也在于用數(shù)學(xué)知識解決實(shí)際問題，而這些思想正是符合STEM的教育理念的。如何能促進(jìn)數(shù)學(xué)知識與其他知識的融合，也是數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)培育的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 STEM與數(shù)學(xué)關(guān)系的內(nèi)涵

STEM注重的是對學(xué)生不同方面的培養(yǎng)。S是科學(xué)，即運(yùn)用各類科學(xué)知識理解自然界并參與自然界活動；T是技術(shù)，即用管理方法來評價(jià)技術(shù)；E是工程，代表是對工程設(shè)計(jì)和開發(fā)過程的了解；M是數(shù)學(xué)，即利用數(shù)學(xué)知識來發(fā)現(xiàn)問題并解決問題。美國前總統(tǒng)奧巴馬在2010年也提出，STEM方面能否取得創(chuàng)新，也直接影響到國家的成功。因此我國的數(shù)學(xué)教育也可以借鑒這一理念，將其看作是現(xiàn)代教育當(dāng)中的首要目標(biāo)，培養(yǎng)具備各個學(xué)科素養(yǎng)的專業(yè)高素質(zhì)人才。從數(shù)學(xué)的角度來看，可以將問題的解決分為幾個步驟，即發(fā)現(xiàn)問題，推導(dǎo)問題，交流問題和解決問題。這也說明數(shù)學(xué)不僅僅是為了學(xué)習(xí)知識，更是為了培養(yǎng)思維方式和習(xí)慣，以分析不同問題的解決方式。STEM最大的特點(diǎn)也就是跨領(lǐng)域的綜合了解各項(xiàng)知識。雖然知識是按照一定的體系來進(jìn)行劃分的，但是從實(shí)際意義上看，都是工業(yè)革命下的產(chǎn)物[1]。未來的人才需求也不再局限于單一方向，而是多元化的人才發(fā)展體系。小學(xué)階段是學(xué)生打好基礎(chǔ)的階段，而STEM教育理念也應(yīng)該深入課堂，為課堂教學(xué)提供重要的保障。

2 如何實(shí)現(xiàn)STEM教育和小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的融合

2.1 “S”與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)

數(shù)學(xué)和科學(xué)的關(guān)系非常密切，而數(shù)學(xué)也是科學(xué)研究的一種重要手段。從物理、化學(xué)、地理等多個角度來看，都離不開數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建和支持。雖然對于小學(xué)數(shù)學(xué)來說，還沒有明確地將數(shù)學(xué)和科學(xué)進(jìn)行聯(lián)系，但在數(shù)學(xué)知識的教學(xué)當(dāng)中，都可以適當(dāng)?shù)厝谌肟茖W(xué)的內(nèi)容，豐富教學(xué)內(nèi)涵，提升教學(xué)質(zhì)量。例如在學(xué)習(xí)到三年級下冊的“面積”這一部分的知識。其中有一部分的知識涉及面積單位間的進(jìn)率和公頃、平方千米的知識。這些知識對于小學(xué)階段的學(xué)生來說，理解起來具有一定的困難，但是通過和科學(xué)知識的結(jié)合，就可以從科學(xué)中了解到數(shù)學(xué)知識。教師可以引入我國地圖的相關(guān)知識，為數(shù)學(xué)學(xué)科的教學(xué)提供便利[2]。我國的國土面積、各省市之間的區(qū)域面積等，這些都是科學(xué)內(nèi)容中會涉及的知識，而這些知識的掌握過程，比單純地了解數(shù)學(xué)概念要更加有效，讓學(xué)生獲得的數(shù)學(xué)知識更加立體化。而可以采用類似方式教學(xué)的內(nèi)容還有很多，又例如統(tǒng)計(jì)學(xué)知識。讓學(xué)生了解統(tǒng)計(jì)學(xué)知識的目的不在于讓他們學(xué)會如何繪制統(tǒng)計(jì)圖，如何計(jì)算統(tǒng)計(jì)表，恰恰相反，是要讓他們利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識來解決科學(xué)問題，如對種子發(fā)芽情況的統(tǒng)計(jì)，對不同血型人數(shù)的統(tǒng)計(jì)等。當(dāng)這些知識能夠和數(shù)學(xué)進(jìn)行關(guān)系構(gòu)建時，就說明科學(xué)知識具備了數(shù)學(xué)意義，對于小學(xué)生來說，也是在科學(xué)事實(shí)的理解中獲得了數(shù)學(xué)內(nèi)涵。所以教師也應(yīng)該注重這一點(diǎn)，在今后的教學(xué)過程中對兩者進(jìn)行協(xié)調(diào)，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)的形成。

2.2 “T”與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)

與科學(xué)一樣，技術(shù)和數(shù)學(xué)的聯(lián)系也非常緊密。數(shù)學(xué)與技術(shù)之間有著天然的聯(lián)系，在數(shù)學(xué)之中也能有所體現(xiàn)。教師在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入技術(shù)知識，不僅可以有效提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)，還能提升自主學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。數(shù)學(xué)與技術(shù)的結(jié)合，最直觀的例子就是信息技術(shù)的使用上。信息技術(shù)的出現(xiàn)讓傳統(tǒng)的教學(xué)方法得到了完善和優(yōu)化，而數(shù)學(xué)作為抽象性和邏輯性突出的學(xué)科，通過信息技術(shù)也能有效地促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提升。例如在學(xué)習(xí)到“多邊形面積計(jì)算”這一部分的知識時，就可以通過技術(shù)手段來強(qiáng)化數(shù)學(xué)概念。我們知道，多邊形的面積計(jì)算實(shí)際上就是將其轉(zhuǎn)化為若干的不同的圖形，這些圖形都是學(xué)生所學(xué)過的，了解面積計(jì)算的公式和方法。僅僅靠教師的講解，學(xué)生無法形成抽象性思維。但通過多媒體設(shè)備的運(yùn)用，就能讓學(xué)生直觀清晰地看見圖形的分割過程，對數(shù)學(xué)知識有一個動態(tài)整體的認(rèn)識[3]。對于學(xué)生來說，最佳的學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的方式就是當(dāng)他們看見數(shù)學(xué)模型的變化過程時所展開的思考過程。技術(shù)的優(yōu)勢也是傳統(tǒng)教學(xué)方式無法比擬的，對于強(qiáng)化數(shù)學(xué)模型的印象，構(gòu)建生動的數(shù)學(xué)體系，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維具有重要的促進(jìn)作用。

2.3 “E”與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)

工程和數(shù)學(xué)的聯(lián)系，實(shí)際上可以參考技術(shù)與數(shù)學(xué)的聯(lián)系。因?yàn)楣こ毯图夹g(shù)本身也是密切相關(guān)的，技術(shù)的價(jià)值就體現(xiàn)在工程的質(zhì)量上。換而言之，數(shù)學(xué)的學(xué)習(xí)價(jià)值也能通過工程來體現(xiàn)。以生活中常見的例子來說，無論是路橋工程還是高樓大廈，數(shù)學(xué)知識都能融入其中。例如在房梁建設(shè)當(dāng)中，需要利用到三角形的穩(wěn)定性這一數(shù)學(xué)原理，而橋梁的建設(shè)也需要考慮到數(shù)學(xué)方程的相關(guān)知識。教師在教學(xué)環(huán)節(jié)中也可以適當(dāng)?shù)厝谌牍こ虄?nèi)容，通過對具體的實(shí)例進(jìn)行分析，讓學(xué)生了解到社會的進(jìn)步離不開數(shù)學(xué)知識的使用，從而具備學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，從潛移默化中體會數(shù)學(xué)學(xué)科的魅力。此外，工程和數(shù)學(xué)的結(jié)合還體現(xiàn)在實(shí)踐之中，因?yàn)閷?shí)踐活動就可以看作是一項(xiàng)小型的“工程”。例如在學(xué)習(xí)到“平均數(shù)”的相關(guān)知識時，就可以讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐活動，來統(tǒng)計(jì)某一次考試中，班級所有學(xué)生的分?jǐn)?shù)情況，然后將最終的平均數(shù)進(jìn)行計(jì)算，以平均值來分析考試的整體水平?？梢钥吹竭@其實(shí)就是一個問題提出，并經(jīng)過實(shí)踐計(jì)算后最終解決的過程。而到了生活當(dāng)中，學(xué)生也能具備工程的思想，利用數(shù)學(xué)知識解決問題，這也正是數(shù)學(xué)和工程的完美銜接[4]。

2.4 “M”與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)

小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)和科學(xué)、技術(shù)、工程的融合，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)教學(xué)效率的提升，但教學(xué)過程仍然需要回到數(shù)學(xué)本身。數(shù)學(xué)問題的解決從始至終都需要利用數(shù)學(xué)知識，數(shù)學(xué)知識也是解決一切問題的基礎(chǔ)。以數(shù)學(xué)問題來看，單單采用其他知識，不以數(shù)學(xué)本身概念為基礎(chǔ)的話，是無法將問題最優(yōu)化的解決的。因此，從分開討論的角度來看，不同的技術(shù)手段只是對數(shù)學(xué)學(xué)科的一種擴(kuò)充，而不能代表數(shù)學(xué)教學(xué)本身。作為教師，也應(yīng)該清楚地認(rèn)識到這一點(diǎn)，即注重?cái)?shù)學(xué)和其他領(lǐng)域的結(jié)合，但不脫離數(shù)學(xué)學(xué)科本身，從而讓數(shù)學(xué)的價(jià)值進(jìn)一步體現(xiàn)。

3 結(jié)語

“STEM”的教育理念下，也給教師的教學(xué)工作提供了未來的發(fā)展方向。實(shí)際上，從傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教育當(dāng)中，原本也包含了這些知識和理念，只是沒有系統(tǒng)化地進(jìn)行講解和歸納。在未來的教學(xué)當(dāng)中，教師應(yīng)該以這種教育理念作為引導(dǎo)性思想，從而將其作為數(shù)學(xué)教學(xué)的支持手段，對數(shù)學(xué)進(jìn)行改革和創(chuàng)新，在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的同時拓展到其他領(lǐng)域，以此為基礎(chǔ)培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展和綜合能力的提高。

[1]孫海榮.“STEM”視角下的初中數(shù)學(xué)教學(xué)[J].數(shù)學(xué)教學(xué)通訊，2017(14):45-46.

[2]陳鋒.STEM視野下高中數(shù)學(xué)教學(xué)的嘗試[J].試題與研究，2017(30):6.

[3]趙超鴻.基于STEM的課堂教學(xué)實(shí)例淺析[J].中國信息技術(shù)教育，2017(11):51-54.