STEM理念數(shù)學自主課堂模式初探

梁通業(yè)

【摘要】STEM理念主要強調(diào)了學科之間的交叉以及綜合運用，本文將從STEM理念中數(shù)學部分的教育和教學進行重點探究，主要目的是將這一理念更好地運用于初中數(shù)學教育中.因此，首先，本文對STEM理念主要概念特征和涵蓋內(nèi)容進行了詳細論述，并且從中發(fā)現(xiàn)該理念在初中數(shù)學教育活動中可以起到的重要影響和關(guān)鍵作用.其次，對該模式在初中數(shù)學課堂教學的具體實施方案進行了分析和探究，并提出了具有探究性質(zhì)的嘗試性初中數(shù)學教學模式和方式，將這一理念更好地運用在實際的課堂教育與教學過程中.

【關(guān)鍵詞】STEM理念；數(shù)學教學；自主課堂

美國教育界為了振興本國科學技術(shù)創(chuàng)新能力而提出的STEM教學理念，強調(diào)了在科學教育中有必要將科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學（Mathematics）四個以往被單獨羅列的學科進行交叉性教學，以此來使學生在進行科學技術(shù)和理論知識的學習中能夠融會貫通.而其中的數(shù)學素養(yǎng)的培養(yǎng)則強調(diào)了學生在學習數(shù)學知識時能夠提升數(shù)學思維水平，不僅僅局限于教材知識中概念的理解的習題的解答，更要通過數(shù)學知識的學習來獲取更多的思考的可能性.

一、STEM理念中所體現(xiàn)的數(shù)學教育的思想

（一）STEM理念能夠帶給初中數(shù)學學科教育的影響

STEM理念對數(shù)學學科的教育要求主要體現(xiàn)在對學生的數(shù)學素養(yǎng)的培養(yǎng)，因此，在進行數(shù)學教育教學中不能僅僅看中學生的數(shù)學解題能力，更要透過學生的知識掌握程度和數(shù)學解題能力來激發(fā)學生對理性思維的認識和探究，并由此來吸引更多的學生能夠喜愛數(shù)學這門學科.值得注意的是初中數(shù)學教育中存在很大程度的厭惡數(shù)學學習的現(xiàn)象，很多學生在學習數(shù)學時容易受到長時間的低成績的打擊從而喪失學習這門學科的信心，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的一個重要原因是數(shù)學教學過程中的枯燥和刻板.學生對任何一門學科的興趣都是可以經(jīng)過后天的塑造和培養(yǎng)的，沒有天生不適合學習數(shù)學的學生，只有沒有得到合理的數(shù)學思維塑造的學生.初中數(shù)學教育可以說是一個重要的數(shù)學思維塑造的過程，小學數(shù)學教育中培養(yǎng)的基礎(chǔ)計算能力能夠為初中數(shù)學學習提供一定的基礎(chǔ)，但是并不能完全決定初中數(shù)學學習中的程度和能力，因此，有必要將STEM理念引入初中數(shù)學教學活動中[1].部分教育工作者容易陷入以中考為主要導(dǎo)向的初中數(shù)學教育思維中，“唯分數(shù)論”也是這類大型考試帶給教師和學生的學業(yè)壓力，導(dǎo)致很多教師和學生將學習這門學科的精力完全投入到獲得高分的目標中，而忽略這門學科本身的教學目的或者學習目的與意義[2].

（二）STEM理念對培養(yǎng)數(shù)學素養(yǎng)和數(shù)學學術(shù)研究的影響

理解了數(shù)學這門學科本身的學習和教學要求后應(yīng)該注意到數(shù)學學科在整個基礎(chǔ)理科教育中所處的地位，初中數(shù)學學科的教育很大程度上也是培養(yǎng)其他學科包括物理、化學、生物等具體學科的基礎(chǔ)，數(shù)學學科的教育成果不僅能夠反映在數(shù)學教育成績上，也能夠與反映在以物理學科教育為例的其他具體學科的教育成績上.因此，數(shù)學知識的獲取更多時候是用來解決學術(shù)研究中的具體科學問題和難點，作為基礎(chǔ)學科的數(shù)學并不能夠在整個知識體系學習中被割裂，不僅是生活情境下會出現(xiàn)很多潛在的數(shù)學應(yīng)用的情況，在進行科學技術(shù)創(chuàng)新的學術(shù)研究中往往也離不開數(shù)學這門基礎(chǔ)學科.在以靈活著稱的管理學學科學習中更是將數(shù)學思維模式運用到了極致，無論是作為基礎(chǔ)性的市場調(diào)研中數(shù)據(jù)處理的統(tǒng)計學科還是為了解決更多更復(fù)雜問題的計量經(jīng)濟學學科，都是建立在基礎(chǔ)的數(shù)學學科基礎(chǔ)學習上的具體領(lǐng)域的拓展[3].很多人認為初中的數(shù)學教育與不用摻雜過多的學術(shù)研究理念，認為學術(shù)理念只能存在于本科教育以上的學術(shù)研究活動中，并將這種學術(shù)理念視為應(yīng)該“束之高閣”的殿堂級的學習內(nèi)容，而事實上的學術(shù)研究活動應(yīng)該體現(xiàn)在很多普通的教育教學活動中，并且可以以實際的教學活動觀察與研究來作為學術(shù)活動的基礎(chǔ)，以數(shù)學思維方式的運用在其他具體學科的表現(xiàn)為研究點進行應(yīng)用性質(zhì)的研究也是一種具有很大研究意義的學術(shù)活動[4].

二、STEM理念在具體的初中數(shù)學自主課堂的教學方案的分析和探究

（一）培養(yǎng)學生自主情境設(shè)定能力

一般情況下的初中數(shù)學教育會提供給學生具體的設(shè)計好的數(shù)學問題來使學生進行解答，而這種情境下的規(guī)定容易使學生陷入呆板的思維模式中，并將套用公式來解決數(shù)學問題作為整個數(shù)學學習中的唯一目的.培養(yǎng)學生自主情境設(shè)定能力能夠提醒學生去觀察生活中或者其他學科中可能出現(xiàn)的問題，再通過具體的數(shù)學思維能力來分析這些問題中能夠獲得解決的突破點，以此來提供給學生一個更加完整的思考過程.例如，在物理學科學習中對公式的推導(dǎo)能力具有一定的要求，而這一能力的培養(yǎng)已經(jīng)在數(shù)學教育教學中有所體現(xiàn)，包括對勾股定理等公式的推導(dǎo)便體現(xiàn)在對特殊直角三角形邊長的探究和發(fā)現(xiàn)中，通過勾股定理的公式推導(dǎo)能夠獲取對幾何圖形更為深刻的認識，并能夠提高學生的空間思維能力來促進學生在物理學習中的工程問題和力學問題的問題解決能力[5].因此，能夠明顯發(fā)現(xiàn)這類學科的能力要求實際上是具有相似性的，類比推理能力和數(shù)據(jù)歸納能力都是考驗這類學科學習效果的重點.并且，在數(shù)學教育和物理教育中十分重要的一點在于實際應(yīng)用能力和質(zhì)疑精神，并不倡導(dǎo)學生將所有的公式理論作為亙古不變的定律，而是應(yīng)該通過自己的深刻思考以及實際體驗來進行批判性質(zhì)的思考，包括通過設(shè)計實驗來解決初中數(shù)學中的工程速度問題，并且在其中涵蓋物理學習中的勻速和變速運動的變化特征，以自己生活和學習過程中需要的路程為思考點來考慮實際生活中的運動變化和教材思維中的運動變化之間具備的區(qū)別和差異，更加能夠豐富自身的學習思維能力和獲得交叉學科方法的能力[6].

（二）培養(yǎng)學生自主信息獲取能力和創(chuàng)新能力

與初中基礎(chǔ)語文學科教育教學模式相類似，初中數(shù)學教育和學習并不僅僅局限于對教材知識的教學，大部分數(shù)學學科教師在教給學生基礎(chǔ)數(shù)學知識后能夠進行更深層次的思維模式的教育，以初中數(shù)學教育中的十字相乘法教學為例，實際的課程安排在初中二年級上學期的教學中，但具體的應(yīng)用場景其實已經(jīng)出現(xiàn)在初中一年級的教學活動中，部分學生能夠有機會拓寬自我對新方法的獲取能力和與這一方式相比的傳統(tǒng)方法的優(yōu)勢或劣勢.值得注意的是這類方法之間的優(yōu)劣勢分析實際上需要學生自主思考來獲得，而并非只依賴于教材知識或者輔導(dǎo)參考叢書的解釋和羅列.學生在這一方面的信息獲取需要通過自身對這一部分知識點的自主思考來完成，教師在這一過程中需要做好點撥工作而非完全意義上的概念灌輸，學生只有真正進行了方法之間的對比思考才能夠從中選擇更加適合自身特點的解題方式.并且，關(guān)于學科學習的創(chuàng)新能力需要通過學生的自主學習能力的提升來獲得，數(shù)學學科的創(chuàng)新能力并不是依賴于頭腦中的靈光一現(xiàn)，而是基于深刻的理念思考和方式方法的分析，這是STEM理念模式帶給初中數(shù)學課堂教育的理念啟發(fā).本質(zhì)上我國與美國在基礎(chǔ)教育中的教學理念有所區(qū)別，因此，在借鑒STEM模式的舉措中不必完全按照美式教育的方法和特點，將這類理念中蘊含的啟迪性的思維方式應(yīng)用在我國基礎(chǔ)教育中的初中數(shù)學教育中才是該有的教學理念.事實證明我國數(shù)學基礎(chǔ)教育在全球范圍內(nèi)都具有一定的自身特色和優(yōu)勢，因此，需要基于這種優(yōu)勢和特色來提升學生的學科創(chuàng)新能力而不是完全顛覆原有的傳統(tǒng)教學模式.

（三）加強初中數(shù)學教師在STEM理念教學中的角色認知

初中數(shù)學教師在進行課堂教學中仍然處于十分關(guān)鍵和基礎(chǔ)的作用，需要注意的一點是，初中數(shù)學教師能夠帶給學生更加系統(tǒng)的學習體驗，能夠為學生在認識知識點重要性時提供參考.因此，STEM理念數(shù)學自主課堂的教學仍然需要教師做好引路人和把關(guān)者的角色，在學生的自主學習中提供更加巧妙和高效的學習方法的指導(dǎo)以及更加系統(tǒng)和深刻的學習思維能力的教育.在學生自主學習的過程中教師的主要角色和作用便在于及時解答學生個體的問題和疑惑，因此，必須對學生進行質(zhì)疑性質(zhì)的教育和教學，使得學生能夠具備基本的提出問題的能力.部分學生在進行數(shù)學學習中所提出的問題并沒有進行具體而深刻的思考前提，而是將一些模式簡單的數(shù)學解題問題一股腦拋給數(shù)學教師來解決，這樣的問題解決實際上是沒有很大作用和能力提升可能的.并且，還存在部分學生根本不了解自己在數(shù)學學習中應(yīng)該重點解決哪一方面的問題，換句話說就是對數(shù)學學習的整體體系并沒有建立，因此，也就不存在需要及時解決的思維過程中產(chǎn)生的問題的必要性.因此，初中數(shù)學教師在進行自主課堂教學中需要解決兩個方面的問題，一方面，是提高學生建立獨立的數(shù)學學習的思維體系，要明確學生之間接收信息的差異性會導(dǎo)致每名學生的數(shù)學學習體系并不完全一致，因此，需要學生自己來進行體系的完善和總結(jié)，而教師在這一過程中需要及時提供給學生建立體系的建議和指導(dǎo).另一方面，教師的工作任務(wù)在于提高學生提出問題的能力，這一能力看似簡單和普通，但實際上蘊含了學生的自主思考能力，教師在這個過程中需要指導(dǎo)學生來進行自我的能力檢測以此來發(fā)現(xiàn)個體的學習弱點.

三、結(jié)束語

STEM理念在數(shù)學自主課堂教學中需要進行本土化和優(yōu)勢互補性質(zhì)的實踐，針對國內(nèi)初中數(shù)學教育的薄弱點進行加強，主要從學生自主情境設(shè)定能力、自主信息獲取能力和創(chuàng)新能力，以及建立數(shù)學學科整體體系等方面來進行，而教師在這些能力培養(yǎng)過程中需要做好領(lǐng)路人和把關(guān)者的角色作用.

【參考文獻】

[1]曹俊玲.初中數(shù)學課程中的STEM教育初探[J].課程教育研究，2018（7）：127-128.

[2]曾召文.STEM教育視野下信息技術(shù)學科項目化活動設(shè)計與思考——用Scratch設(shè)計和開發(fā)小學數(shù)學計算題闖關(guān)游戲[J].中小學信息技術(shù)教育，2017（10）：68-71.

[3]蔣志輝，趙呈領(lǐng)，周鳳伶，等.STEM教育背景下中小學生學習力培養(yǎng)策略研究[J].中國電化教育，2017（2）：25-32+41.

[4]金慧，胡盈瀅.以STEM教育創(chuàng)新引領(lǐng)教育未來——美國《STEM 2026：STEM教育創(chuàng)新愿景》報告的解讀與啟示[J].遠程教育雜志，2017（1）：17-25.

[5]詹青龍，許瑞.國外STEM教育研究的熱題表征與進路預(yù)判——基于ERIC（2005—2015）的量化考察[J].中國電化教育，2016（10）：66-73.

[6]王志強，李菲，卓澤林.美國高校創(chuàng)客教育與STEM教育的融合：理念、路徑、啟示[J].復(fù)旦教育論壇，2016（4）：101-107.