基于STEAM教育理念對初中數(shù)學(xué)課程設(shè)計與實施的思考

摘 要：STEAM教育在中學(xué)階段的實施并不樂觀，很多教師照本宣科，教育觀念停滯不前，也沒有相應(yīng)的課程依托與技術(shù)支持，在這樣的教育形勢下，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)只能是虛論浮談。如何有效地在初中數(shù)學(xué)課堂中融入STEAM教育理念，并設(shè)計開發(fā)相關(guān)的STEAM課程，使其逐漸呈現(xiàn)出常態(tài)化，是教師需要探討并研究的重要課題。

關(guān)鍵詞：STEAM教育;課程設(shè)計;核心素養(yǎng);項目課程;教育現(xiàn)代化

STEAM教育是一種教育理念，其核心在于打破單一學(xué)科之間的壁壘，實現(xiàn)學(xué)科與學(xué)科的融合與滲透，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力素養(yǎng)與問題創(chuàng)新意識，是在當(dāng)今教育信息化浪潮下實現(xiàn)人才戰(zhàn)略的基本保障。STEAM由五個英文單詞的首字母組合而成，分別是科技（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）、數(shù)學(xué)（Math）五門學(xué)科，而STEAM教育則是要運用這些不同學(xué)科的知識技能，再結(jié)合本學(xué)科的學(xué)科特點，在師生合作、實踐中解決實際問題，以及完成相關(guān)的工程設(shè)計方案，是綜合實踐活動課程的進一步體現(xiàn)和提升。[1]STEAM教育在國外早已是炙手可熱并普遍實施的教育理念，但在中國由于選拔人才的方式過于注重分數(shù)，所以STEAM教育在中學(xué)的實施并不樂觀，很多教師依然堅持照本宣科，教育觀念停滯不前，也沒有相應(yīng)的課程依托與技術(shù)支持。在這樣的教育形勢下，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)只能是虛論浮談。近幾年，筆者一直致力于研究如何才能有效地在初中數(shù)學(xué)課堂中融入STEAM教育理念，并設(shè)計開發(fā)相關(guān)的STEAM課程，使其逐漸呈現(xiàn)出常態(tài)化，下面是筆者在實踐研究中得出的幾點結(jié)論。

一、更新STEAM教育下課程設(shè)計與實施的理念

長期以來，數(shù)學(xué)教育習(xí)慣停留于傳授知識與形成技能的層面，而長期進行刻板化的以得分為目的的數(shù)學(xué)教育，會導(dǎo)致學(xué)生在遇到生活中的實際問題時無法用學(xué)過的數(shù)學(xué)知識去解決，造成知識和能力的脫節(jié)，不利于學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。STEAM教育區(qū)別于傳統(tǒng)教育單一學(xué)科、注重技能的特點，它更具有包容性、廣延性和豐富性，它不以考試成績?yōu)槲ㄒ辉u價指標(biāo)，也不以技能的訓(xùn)練為最終目的，更多的是教會學(xué)生如何做人、如何做事、如何交往、如何生存，樹立學(xué)生正確的人生觀、價值觀和學(xué)習(xí)觀，注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識和問題意識，充分挖掘?qū)W生的工程設(shè)計能力、動手實踐能力和創(chuàng)新思考能力，讓學(xué)生把數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)充分融入生活的每一個角落，用數(shù)學(xué)的眼光觀察身邊的世界，用數(shù)學(xué)建模的思維去解決生活中的實際問題，讓學(xué)生感悟到“數(shù)學(xué)即生活，數(shù)學(xué)即科學(xué)，數(shù)學(xué)即未來”，秉持這樣的教育理念才是STEAM教育的核心所在，才能最大限度地培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，這樣他們才能更加適應(yīng)這樣一個信息化、大數(shù)據(jù)的時代。

二、開發(fā)設(shè)計特色的STEAM校本項目課程

STEAM教育關(guān)鍵是要培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力和核心素養(yǎng)，所以在進行課程設(shè)計時教師應(yīng)該以學(xué)生的生活環(huán)境、社會環(huán)境和自我認知為首要考慮因素，在基于教材、立足教材的基礎(chǔ)上開發(fā)設(shè)計出最能與學(xué)生產(chǎn)生情感共鳴、激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)潛能、調(diào)動學(xué)生積極性的跨學(xué)科項目課程。我校在STEAM教育理念下創(chuàng)造性地開發(fā)了“在太陽光的照射下利用竹竿、卷尺測量望海樓建筑的高度”“研究梅蘭芳漢白玉坐像的結(jié)構(gòu)與設(shè)計”等課程。下面給出“研究梅蘭芳漢白玉坐像的結(jié)構(gòu)與設(shè)計”學(xué)習(xí)項目的具體案例設(shè)計。

1.確定研究問題

STEAM教育的核心在于將學(xué)習(xí)置于真實的情景中，發(fā)展學(xué)生的綜合素養(yǎng)和實踐能力。由于我校與梅蘭芳公園僅一街之隔，再加上梅蘭芳的藝術(shù)號召力以及雕塑對藝術(shù)、數(shù)學(xué)、工程等諸多領(lǐng)域都有所涉及，所以本案例很有STEAM教育方面的研究價值，可以引導(dǎo)學(xué)生感受各學(xué)科的知識與技能是如何在真實的世界中相互依賴、相互運作的，在提升學(xué)生實踐能力的同時，也使得學(xué)生在藝術(shù)、審美等領(lǐng)域的水平得到提升。

2.明確研究目標(biāo)

3.項目設(shè)計與實施

學(xué)生根據(jù)自身實際情況，自愿組成學(xué)習(xí)共同體，共同策劃項目課程的分工與流程，本項目課程安排4周時間。

4.成果展示與評價

在四周的項目課程研究后，每個小組的研究成果應(yīng)該以不同的形態(tài)呈現(xiàn)。例如可以是錄制的微視頻，可以是開設(shè)小講座、撰寫小論文，還可以是制作手抄報。成果展示的關(guān)鍵在于展現(xiàn)學(xué)生在項目研究過程中所發(fā)揮的主觀能動性、創(chuàng)造性和多樣性，以及在學(xué)習(xí)能力、研究能力和組織能力等各方面的提升與成長。對于研究成果的評價應(yīng)當(dāng)多樣化，小組內(nèi)評價與小組間評價相結(jié)合，教師評價與學(xué)生評價相結(jié)合，并且更注重過程性評價，采取積分制評價。[2]

三、探索適應(yīng)STEAM教育的創(chuàng)新教學(xué)模式

1.在課堂教學(xué)中融入STEAM教育理念

STEAM教育強調(diào)整合、跨界和實際運用，更傾向于知識的實用性。雖然目前的初中數(shù)學(xué)課程注重探究，注重數(shù)學(xué)活動的開展，但是很多教師依然過于強調(diào)知識的講解和解題能力的訓(xùn)練，這樣不僅導(dǎo)致學(xué)生學(xué)習(xí)積極性不高，使其感到枯燥和無趣，而且當(dāng)學(xué)生一旦面臨實際問題時，會出現(xiàn)知識與問題解決相分離的局面。所以教師在平時的日常教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)讓學(xué)科知識與生活實際相關(guān)聯(lián)，在具體的情景中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。例如教學(xué)“平面直角坐標(biāo)系”（蘇科版八年級數(shù)學(xué)上冊）時，教師為了引導(dǎo)學(xué)生感悟運用數(shù)對能準(zhǔn)確刻畫物體的位置，可以與學(xué)生探討一些平面直角坐標(biāo)系與生活、科技，甚至工程相關(guān)的問題。比如“你去電影院是如何準(zhǔn)確找到自己的座位的？”實際教學(xué)中學(xué)生對這個話題非常感興趣，因為幾乎都有憑借座位號找座位的經(jīng)歷，學(xué)生在這個例子中能感悟到數(shù)對在刻畫位置、描述方向等方面的實用性與科學(xué)性。再比如“如果你是一輛列車的座位設(shè)計員，你會如何進行座位的排布設(shè)計呢？”這個問題讓學(xué)生化身小小設(shè)計師，參與設(shè)計一輛列車的座位排布，其實是考驗學(xué)生是否真正能夠理解平面直角坐標(biāo)系對于實際生活的價值和意義。其次讓學(xué)生參與一個具體工程的設(shè)計，并且將數(shù)學(xué)知識作為一種技術(shù)運用到專業(yè)問題中去，可以大大提升學(xué)生的數(shù)學(xué)運用能力、統(tǒng)籌規(guī)劃能力和方案設(shè)計能力。在探討過程中，鼓勵學(xué)生畫出具體的方案設(shè)計草圖。美術(shù)老師可以給予一定的支持與幫助，一定程度上也可以提升學(xué)生的藝術(shù)情操和審美體驗。在這章學(xué)習(xí)結(jié)束后，教師可以帶領(lǐng)學(xué)生運用幾何畫板的坐標(biāo)定位功能，WPS的表格插入功能，在信息技術(shù)與多媒體軟件的支持下再次感受平面直角坐標(biāo)系的內(nèi)涵與價值，并給學(xué)生普及一些科學(xué)知識。例如地球經(jīng)緯線的劃定、GPS導(dǎo)航定位系統(tǒng)與平面直角坐標(biāo)系的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生認識到科技的發(fā)展離不開數(shù)學(xué)的發(fā)展，數(shù)學(xué)是科學(xué)技術(shù)迅速崛起、不斷發(fā)展的有力保障。

2.開展STEAM教育理念下的章前導(dǎo)學(xué)結(jié)構(gòu)化課程

章前導(dǎo)學(xué)課是指在一個章節(jié)的學(xué)習(xí)前，專門開設(shè)一節(jié)課為學(xué)生提前建構(gòu)好章節(jié)的脈絡(luò)體系，啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)欲望的前建構(gòu)課。既然是一個章節(jié)的縮影與展望，就應(yīng)當(dāng)將章節(jié)的學(xué)習(xí)價值充分體現(xiàn)出來，教師可以從STEAM教育理念出發(fā)，將章前導(dǎo)學(xué)課更多的與工程、科技、藝術(shù)等領(lǐng)域交叉滲透，使得學(xué)生在進行整章的學(xué)習(xí)前有明確的方向性指引。例如，在學(xué)習(xí)“圓”（蘇科版九年級上冊）這一章前，教師可以在章前導(dǎo)學(xué)課上重點研究“車輪為什么是圓形的？”這一問題，其實不僅是一個數(shù)學(xué)問題，也涉及了藝術(shù)、工程、科技等各個領(lǐng)域。我校建有3D打印教室，可以在課前組織學(xué)生打印正方形、平行四邊形、矩形等形狀的車輪，然后在課上操作探究，感受哪一種車輪走得更平穩(wěn)，并進一步探究正多邊形的邊數(shù)與行駛穩(wěn)定程度的關(guān)系。教師可以適當(dāng)給學(xué)生普及關(guān)于中國古代歷史上劉徽的割圓術(shù)以及祖沖之求圓周率的典故，在自主探究與文化普及中感受數(shù)學(xué)的極限思想與轉(zhuǎn)化思想，另外也為本章即將要學(xué)習(xí)的弧長、弦長、圓心角等概念以及如何求弧長、求扇形面積等知識埋下伏筆。這樣的STEAM理念結(jié)構(gòu)化教學(xué)不僅能幫助學(xué)生統(tǒng)領(lǐng)整章的學(xué)習(xí)方向，為學(xué)生自主學(xué)習(xí)提供幫助，產(chǎn)生新舊知識之間的遷移，而且能夠激發(fā)學(xué)生的問題意識和應(yīng)用意識，從而使其感受到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的價值與意義。

促進中學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展是新課程理念下教育改革的目標(biāo)與方向，如何在升學(xué)壓力較大的初中階段不讓學(xué)生局限于做題，而是在學(xué)習(xí)中獲得成長，感受樂趣，STEAM教育理念為初中數(shù)學(xué)教師提供了一條的新路徑。在實際教學(xué)中如何更好地融入STEAM教育理念，還需要更多的時間，更多的實踐，更多的教師去探索、去發(fā)現(xiàn)、去完善，相信不久的將來STEAM教育理念會更加成熟地運用到初中數(shù)學(xué)課程設(shè)計與實施中去，為培養(yǎng)出有素質(zhì)、有能力的人才作出貢獻。

參考文獻：

[1]陳金海.中學(xué)STEAM教育常態(tài)化實施的關(guān)鍵路徑[J].教育評論，2019（3）：142-145.

[2]朱元華.STEAM理念下的小學(xué)數(shù)學(xué)拓展性課程實踐研究[J].課程教學(xué)研究，2017（10）：89-99.

作者簡介：周煉，1992年出生，男，漢族，江蘇泰州，就職于泰州市第二中學(xué)附屬初中，中學(xué)二級教師，本科學(xué)士學(xué)位，曾獲江蘇省青年教師教學(xué)基本功大賽一等獎，泰州市青年教師教學(xué)基本功大賽一等獎，泰州市五一勞動獎?wù)?，泰州市五一?chuàng)新能手，海陵區(qū)新銳教師，海陵區(qū)解題比賽一等獎。

編輯 段麗君