STEM理念下初中數(shù)學(xué)認知能力培養(yǎng)策略

蔡志新

隨著創(chuàng)新理念的不斷深入，初中數(shù)學(xué)教師紛紛將一些新的理念及策略應(yīng)用在課堂中，有助于學(xué)生全面發(fā)展。而STEM理念便是在此過程中逐漸興起的，是課程融合理念的代名詞，借助這一理念展開初中數(shù)學(xué)教學(xué)，可以充分展示其強大的兼容性、多元性及先進性，進而真正達到培養(yǎng)學(xué)生良好認知能力的教學(xué)目的，實現(xiàn)高效課堂的構(gòu)建。本文概述了STEM教學(xué)理念、分析了STEM理念與認知能力之間的關(guān)系，并提出培養(yǎng)學(xué)生認知能力的具體策略。

一、STEM理念概述

STEM教學(xué)理念其實就是對科學(xué)、科技、工程及數(shù)學(xué)四個課程有機整合，進而呈現(xiàn)出的一個高水平的指導(dǎo)思想。也就是說，STEM教學(xué)理念屬于課程融合理念，往往需要圍繞某一個知識點關(guān)聯(lián)其他學(xué)科內(nèi)容，并對其重新解釋，有助于學(xué)生在對數(shù)學(xué)知識認知的同時收獲不同學(xué)科的知識，對其認知能力的提升有著非常重要的作用。因此，教師要積極主動地分析STEM教學(xué)理念在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用，以實現(xiàn)核心素養(yǎng)培養(yǎng)的教學(xué)目的。

二、STEM理念與初中生認知能力之間的關(guān)系

（一）具有多元性以及整體性

STEM教學(xué)理念具有多元性以及整體性的特征，能夠引導(dǎo)學(xué)生展開數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)，從不同角度理解數(shù)學(xué)知識，有助于促使學(xué)生積累豐富的知識，拓展思維方式，真正地實現(xiàn)知識的融會貫通，為學(xué)生全方位發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

（二）具有先進性以及探究性

STEM教學(xué)理念具有先進性及探究性的特征。在初中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，借助STEM教學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識，有助于為學(xué)生帶來全新認知，通過多次演示抽象思維及邏輯思維的展開過程，使學(xué)生積極主動地參與實際探究，對培養(yǎng)學(xué)生良好的認知能力及促進其思維有效發(fā)展，有著積極的促進作用。

（三）具有知識性以及體系性

STEM教學(xué)理念具有知識性以及體系性的特征。借助這一教學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識，有助于為學(xué)生形成相對豐富的知識闡述，并在此基礎(chǔ)之上完成知識體系的構(gòu)建。除此之外，可以幫助學(xué)生借助不同的課程內(nèi)容對同一個問題進行解釋，進而有效地開闊學(xué)生的認知視野。

三、STEM理念下培養(yǎng)初中生數(shù)學(xué)認知能力的策略

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中引入STEM教學(xué)理念，不僅有助于開闊學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，幫助學(xué)生轉(zhuǎn)變思維方式，還能進一步提高課堂教學(xué)的趣味性以及探究性，進而真正實現(xiàn)高效課堂的構(gòu)建。

（一）借助STEM理念引導(dǎo)學(xué)生課前預(yù)習(xí)

課前預(yù)習(xí)是引導(dǎo)學(xué)生完成知識儲備的基礎(chǔ)性活動，更是學(xué)生鍛煉認知能力的有效區(qū)域，所以在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)積極主動地借助STEM教學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生完成課前預(yù)習(xí)。

1.激發(fā)學(xué)生認知興趣。

與傳統(tǒng)應(yīng)試教育背景下的課堂教學(xué)方式不同，STEM教學(xué)理念具備創(chuàng)新性，能夠完整地呈現(xiàn)與數(shù)學(xué)知識相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，所以第一次接觸這一理念的學(xué)生，并不知道教師會從哪一課程入手進行概念的分析及解釋。事實證明，借助STEM教學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生展開數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)，有助于激發(fā)學(xué)生強烈的求知欲，進而促使學(xué)生積極主動地參與知識學(xué)習(xí)，形成良好的認知能力。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“正數(shù)和負數(shù)”這一數(shù)學(xué)知識時，首先，教師要引導(dǎo)學(xué)生主動探究正數(shù)、零和負數(shù)在數(shù)軸上的空間分布形式以及排列順序，幫助學(xué)生產(chǎn)生初步感知。其次，教師可以嘗試從物理學(xué)的角度出發(fā)，引入“溫度”這一概念，進而再次引導(dǎo)學(xué)生感知正數(shù)和負數(shù)。事實證明，通過列舉實際生活中的例子，有助于學(xué)生真正地理解并掌握溫度與正負數(shù)之間存在的關(guān)聯(lián)，促使學(xué)生對知識產(chǎn)生深層理解及認知。所以教師應(yīng)真正地立足于課堂教學(xué)內(nèi)容，引入STEM教學(xué)理念，促使學(xué)生深刻感知教學(xué)內(nèi)容的同時，真正實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)的課堂教學(xué)目標，使學(xué)生獲得全方位發(fā)展。

2.培養(yǎng)學(xué)生認知能力。

在課前預(yù)習(xí)或翻轉(zhuǎn)教學(xué)過程中引入STEM教學(xué)理念，并將其與教學(xué)設(shè)計進行有效結(jié)合，有助于學(xué)生完成知識的自主學(xué)習(xí)及訓(xùn)練，真正地培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣以及認知能力，為教學(xué)質(zhì)量及效率的提升奠定堅實基礎(chǔ)。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“圓的有關(guān)性質(zhì)”這一內(nèi)容時，教師便可以嘗試將課堂教學(xué)設(shè)計與STEM教學(xué)理念充分結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生展開學(xué)習(xí)。圓的性質(zhì)是從圓心到圓周上的任意一個點的距離都相等，而這個距離就是圓的半徑，從某個角度分析，圓心也可以是圓的幾何重心，教師便可以嘗試圍繞物理中涉及的“重心”相關(guān)知識，引導(dǎo)學(xué)生積極主動地參與實驗操作。首先，教師準備一個削尖的鉛筆，并將鉛筆筆尖朝上直立在桌子上；其次，教師將事先準備好的硬紙板做成的圓展示給學(xué)生，并在圓上明確畫出圓心的具體位置；最后，教師將硬紙板平穩(wěn)地放在筆尖上。事實證明，在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中結(jié)合數(shù)學(xué)的圓心以及物理的重心這兩個概念引導(dǎo)學(xué)生展開實驗操作，有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的求知欲望，促使學(xué)生積極主動地參與動手操作過程，進而培養(yǎng)學(xué)生良好的認知能力，提升教學(xué)質(zhì)量及效率。

（二）借助STEM理念引導(dǎo)學(xué)生課堂交流

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師一定要明確課堂教學(xué)是應(yīng)用STEM教學(xué)理念的主要陣地，更是促進學(xué)生認知能力有效發(fā)展的核心。所以教師要借助STEM教學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生展開課堂交流，真正發(fā)揮這一教學(xué)理念的作用及價值，培養(yǎng)學(xué)生良好的學(xué)習(xí)能力以及綜合素質(zhì)。

1.STEM理念下的知識講解。

數(shù)學(xué)理論知識具有抽象性及復(fù)雜性等特點，需要教師為學(xué)生詳細地講解，呈現(xiàn)教師的切入角度及思維方式，從而為學(xué)生認知能力的提升提供良好的范例。除此之外，STEM教學(xué)理念的引入，能夠為課堂教學(xué)的開展注入全新活力，為學(xué)生帶來良好的認知體驗。

例如，在“軸對稱圖形”教學(xué)中，軸對稱圖形屬于極具觀賞性的美圖，引導(dǎo)學(xué)生對這一知識展開學(xué)習(xí)，可以為學(xué)生帶來美好的認知體驗。對稱軸兩邊所包含的點到對稱軸的距離都是相等的，這與物理學(xué)科中的平面鏡成像這一概念具有一致性，教師便可以嘗試借助平面鏡成像的知識引導(dǎo)學(xué)生展開軸對稱圖形的學(xué)習(xí)，不僅有助于學(xué)生進一步理解這兩個知識點，還能明白兩者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，使學(xué)生在多次講解中更好地掌握教學(xué)內(nèi)容。事實證明，在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中借助STEM教學(xué)理念引導(dǎo)學(xué)生展開知識學(xué)習(xí)，可以幫助學(xué)生獲得不同的認知體驗，真正地促進其認知能力可持續(xù)發(fā)展，獲得事半功倍的課堂教學(xué)效果。

2.STEM理念下的主體探究。

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師除了要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)理論知識，還應(yīng)帶領(lǐng)學(xué)生感知STEM教學(xué)理念，進而培養(yǎng)學(xué)生良好的核心素養(yǎng)。也就是說，教師應(yīng)借助STEM教學(xué)理念實現(xiàn)多課程的融會貫通，不僅有助于鍛煉學(xué)生解決問題的能力，還能發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，進而真正地實現(xiàn)高效課堂的構(gòu)建。

“勾股定理”是數(shù)學(xué)領(lǐng)域中一個著名的公式及定理，也被廣泛地應(yīng)用在科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。例如，工廠生產(chǎn)零件時，往往需要借助直尺進行測量，以判斷零件的角度是否為90°，從而斷定其是否合格。在此過程中可以發(fā)現(xiàn)，測量角度的工具是一把直尺，而直尺與角的度數(shù)之間并不存在直接關(guān)聯(lián)，是“勾股定理”為兩者建立起了一個橋梁。在實際生活中，學(xué)生也能夠有意識地借助“勾股定理”的相關(guān)知識判斷角度是否為90°，如三角形的兩條邊分別為3厘米和4厘米，如果第三條邊是5厘米，那么其對應(yīng)的角是90°；如果第三條邊的長度大于5厘米，那么其對應(yīng)的角大于90°，相反則小于90°。如此一來，學(xué)生便能在STEM教學(xué)理念的指導(dǎo)下，應(yīng)用數(shù)學(xué)理論知識解決工程問題，從而真正地實現(xiàn)各學(xué)科的融會貫通，為認知能力的提升奠定堅實基礎(chǔ)。

（三）借助STEM理念引導(dǎo)學(xué)生課后鞏固

在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師除了要在課前預(yù)習(xí)和課堂教學(xué)環(huán)節(jié)培養(yǎng)學(xué)生的認知能力，還應(yīng)結(jié)合教學(xué)內(nèi)容設(shè)計課后鞏固環(huán)節(jié)。課后鞏固環(huán)節(jié)是學(xué)生積累知識、拓展思維的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，教師應(yīng)有意識地開發(fā)這一環(huán)節(jié)的特性，積極引入STEM教學(xué)理念，幫助學(xué)生更好地理解與掌握數(shù)學(xué)知識。

例如，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“角的平分線的性質(zhì)”時，三個角平分線的交點是三角形的內(nèi)心，而這一內(nèi)心又具有一個相對特殊的性質(zhì)，即內(nèi)心到三條邊的距離相等。為了幫助學(xué)生進一步理解這部分知識，教師可以嘗試從工程學(xué)的角度入手，引導(dǎo)學(xué)生進行分析及探究，從而充分展現(xiàn)角的平分線所具備的對稱性，有助于學(xué)生借助相關(guān)知識創(chuàng)造性地看待三角形的內(nèi)心。事實證明，對初中階段的學(xué)生來說，STEM教學(xué)理念可以促使學(xué)生創(chuàng)新思維，對數(shù)學(xué)知識產(chǎn)生更深層次的理解，引導(dǎo)學(xué)生進行自主學(xué)習(xí)及合作探究，發(fā)展學(xué)生的想象能力，進而高效地實現(xiàn)素質(zhì)教育目標。

四、結(jié)語

總而言之，在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)有意識地引入STEM教學(xué)理念，落實教學(xué)策略，培養(yǎng)學(xué)生的認知興趣，推動學(xué)生思維能力有效發(fā)展。