數(shù)學(xué)知識與STEAM主題活動的融合策略探討

摘 要：STEAM教育是一種多學(xué)科融合的綜合性教育理念和教育模式，是以跨學(xué)科整合的方式培養(yǎng)學(xué)生STEAM素養(yǎng)的一種技術(shù)教育。本文以項目式主題活動為切入點，探討跨學(xué)科合作下，數(shù)學(xué)知識與STEAM主題活動的深度融合策略，即教師通過整合多元化課程目標(biāo)，根據(jù)主題活動內(nèi)容選擇數(shù)學(xué)知識點，從而應(yīng)用計算知識提出問題、應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計知識分析問題、應(yīng)用數(shù)學(xué)比例知識解決問題等，調(diào)動學(xué)生主動探究的積極性，啟發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用各學(xué)科知識的能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

關(guān)鍵詞：STEAM;主題活動;數(shù)學(xué);融合策略

中圖分類號：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2095-624X（2020）22-0012-02

引 言

教育家陶行知先生提出“生活即教育”“教學(xué)做合一”“為生活而教育”的理念。他認(rèn)為，教育的根本目的是培養(yǎng)能適應(yīng)社會生活的人。近年來，STEAM教育成為世界各國教育界廣泛關(guān)注的焦點，因其是基于真實問題情境的跨學(xué)科式教育理念，使學(xué)校教育課程變革由分科走向綜合，推進(jìn)了學(xué)校教育課程的變革。于是我校乘勢而上，以課題為引領(lǐng)，以項目式主題活動為切入點，開展國家級課題“基于跨學(xué)科合作的STEAM主題活動的開發(fā)與實施研究”。作為數(shù)學(xué)教師，我們應(yīng)讓學(xué)生通過數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)，學(xué)會聯(lián)系生活實際，調(diào)動自身的知識儲備和生活經(jīng)驗，應(yīng)用靈活多樣的方法來解決生活中的實際問題。筆者作為課題組主要成員，在跨學(xué)科合作的背景下，積極探索數(shù)學(xué)知識與STEAM主題活動的融合策略，旨在培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用各學(xué)科知識解決問題的能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

一、數(shù)學(xué)教育在STEAM中的作用

STEAM教育理念是一種新型的教學(xué)理念，主要包含science科學(xué)、technology技術(shù)、engineering工程、arts藝術(shù)、mathematics數(shù)學(xué)五個學(xué)科的知識（見表1），目的是培養(yǎng)學(xué)生運用各學(xué)科的知識去解決現(xiàn)實問題，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)[1]。

STEAM教育是集科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)等的多學(xué)科綜合教育，是提升學(xué)生核心素養(yǎng)的一條重要而有效的途徑。在目前的小學(xué)教育中，各學(xué)科與STEAM教育也存在一定的關(guān)聯(lián)，其中數(shù)學(xué)思維和數(shù)學(xué)方法是STEAM教育的基礎(chǔ)。

STEAM教育是一種融合式學(xué)習(xí)方式，意味著我們不再將重點放在某個特定學(xué)科上，而是強調(diào)利用科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、藝術(shù)等相互關(guān)聯(lián)的知識，引導(dǎo)學(xué)生解決實際問題，從跨學(xué)科知識應(yīng)用的角度，提高學(xué)生解決問題的能力[2]。其中數(shù)學(xué)是STEAM教育的核心學(xué)科，它作為技術(shù)與工程的基礎(chǔ)工具，能幫助我們構(gòu)建模型、改造世界。小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實踐活動課內(nèi)容一般取自生活中的科學(xué)，對開展綜合項目式主題活動的實踐研究具有實際意義。

二、整合多元課程目標(biāo)，聚焦數(shù)學(xué)思維

課題組采取跨學(xué)科合作形式開展融合各學(xué)科的研究，首先是在圍繞科技創(chuàng)新大賽科學(xué)選定主題后，以STEAM教育理念為引領(lǐng)，進(jìn)行跨學(xué)科整合，把課程內(nèi)容整合并拓展成綜合性主題，從而確立活動主題，不同學(xué)科教師圍繞活動主題挖掘能跨學(xué)科整合的內(nèi)容進(jìn)行教學(xué)設(shè)計，從而構(gòu)建綜合項目式主題活動理論框架[3]。

數(shù)學(xué)教師可圍繞活動主題所涉及的數(shù)學(xué)知識點，尋找數(shù)學(xué)教材中的相關(guān)知識點設(shè)計目標(biāo)。在設(shè)計目標(biāo)時，教師可整合不同年級段的學(xué)生的認(rèn)知水平，設(shè)計多元課程目標(biāo)進(jìn)行分層次、分目標(biāo)的教學(xué)，讓學(xué)生主動實踐、主動探究，從中獲取知識，體驗知識的生成和應(yīng)用[4]。教師在開展主題活動的過程中，應(yīng)注重引導(dǎo)學(xué)生圍繞活動主題進(jìn)行思考，啟發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)思維，如運用數(shù)學(xué)知識設(shè)計相關(guān)數(shù)學(xué)問題，計算與整理觀測數(shù)據(jù)，利用數(shù)學(xué)知識去解決實際問題。例如，在主題為“家具天地的探究活動”活動中涉及三至六年級，關(guān)系到不同的家具。于是我們根據(jù)現(xiàn)有教材的內(nèi)容，分層次、分目標(biāo)、分內(nèi)容去設(shè)計方案。三年級學(xué)生選擇長方形、正方形內(nèi)容設(shè)計桌面的計算方法;四年級學(xué)生選擇三角形的面積計算方法;五年級學(xué)生選擇計算長方體和正方體的家具包裝用料和成本;六年級學(xué)生選擇計算家具的外框及所占空間的大小，從而引領(lǐng)學(xué)生學(xué)會用數(shù)學(xué)思維及方法解決實際問題，科學(xué)地完成綜合項目式主題活動。

三、將數(shù)學(xué)知識與STEAM主題活動融合的策略

教師可圍繞主題活動，從數(shù)學(xué)本質(zhì)的角度挖掘教材，然后根據(jù)教材選擇教學(xué)內(nèi)容開展數(shù)學(xué)綜合實踐活動，以提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

1.應(yīng)用計算知識提出問題

在開展主題項目或活動時，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生把生活中的問題抽象為數(shù)學(xué)問題，讓數(shù)學(xué)問題與主題活動深度融合，這樣既可以加深學(xué)生對所學(xué)知識的理解，又有助于提高學(xué)生解決問題的能力。例如，在“探秘‘姜撞奶制作工藝”科學(xué)研究項目時，要用到求平均數(shù)的知識點，三年級下冊教材正好涉及這方面的知識點，于是我們以三年級學(xué)生為實驗對象，指導(dǎo)學(xué)生測量5次牛奶的凝結(jié)溫度，計算各溫度值的平均數(shù)，分析數(shù)據(jù)得出最適宜的凝結(jié)溫度值。

通過列表分析，發(fā)現(xiàn)溫度低于65℃時，“姜撞奶”凝固均不成功;到達(dá)70℃～75℃時，成功率最高，達(dá)到100%;在80℃～90℃時，成功率有所下降，為80%;溫度100℃時，成功率繼續(xù)下降，為40%。由此發(fā)現(xiàn)，當(dāng)每100g牛奶中蛋白質(zhì)含量達(dá)到3.0g或以上時，把牛奶加熱到65℃～100℃就開始凝結(jié)，在此基礎(chǔ)上，教師提出問題：不同種類姜汁對“姜撞奶”凝固的影響相同嗎？讓學(xué)生圍繞提出的問題繼續(xù)深入研究。

又如，在“花窗的設(shè)計”STEAM主題活動中，測量計算花窗的透光性、透風(fēng)性、內(nèi)外的熱量，需要用到數(shù)學(xué)計算的知識。設(shè)計創(chuàng)意花窗這一活動會大量運用各種平面圖形的組合、平移、旋轉(zhuǎn)的圖形運動、圖形按比例放大與縮小，以及圖形有規(guī)律地排列組合等知識，在這個過程中，學(xué)生能感受到數(shù)學(xué)的規(guī)律美。

2.應(yīng)用數(shù)據(jù)統(tǒng)計知識、分析問題

通過項目式主題活動，學(xué)生能在樸素的問題情境中，通過收集、交流、分析、整理、運用等手段，逐步養(yǎng)成良好的數(shù)學(xué)思維習(xí)慣，培養(yǎng)和強化自身的數(shù)學(xué)應(yīng)用意識，讓學(xué)生在應(yīng)用中感受數(shù)學(xué)知識帶來的樂趣[5]。在“芽苗菜主題的探究活動”STEAM主題活動中，學(xué)生采用了有土栽培和無土栽培兩種不同的栽培方式。

數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計數(shù)學(xué)知識是小學(xué)數(shù)學(xué)的重要教學(xué)內(nèi)容，于是筆者結(jié)合教材知識點指導(dǎo)學(xué)生把觀測所得的數(shù)據(jù)繪制成表格，并在眾多的數(shù)據(jù)中，把芽苗菜的生長高度數(shù)據(jù)單獨提取出來進(jìn)行整理并制成統(tǒng)計表。為了更好地分析，我們可引導(dǎo)學(xué)生將這些數(shù)據(jù)制成統(tǒng)計圖，既可以制作成條形統(tǒng)計圖，又可以制作成折線統(tǒng)計圖。

通過兩種統(tǒng)計圖的比較，學(xué)生發(fā)現(xiàn)折線統(tǒng)計圖不但可以清楚地看出數(shù)量的多少，而且能夠清楚地看出數(shù)量的增減變化情況，更容易比較芽苗菜在兩種不同的栽培方式中的生長變化情況。

3.應(yīng)用數(shù)學(xué)比例知識解決問題

教師可根據(jù)項目式主題活動，挖掘數(shù)學(xué)教材中的知識點，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容引導(dǎo)學(xué)生深入生活實際去解決問題。例如，六年級教材中涉及數(shù)學(xué)比例的方法，教師可加深學(xué)生對比例意義的理解，從而培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，發(fā)展學(xué)生綜合運用知識解決簡單實際問題的能力?！澳_底下的文化——STEAM理念引領(lǐng)下的鞋世界探究活動”，探究的是究竟穿多高的鞋跟才能既美感而又舒適？為了解決這個問題，教師可以讓學(xué)生網(wǎng)上查閱資料，了解黃金比例。例如，一條線段AB的長度為a，C點在靠近B點的黃金分割點上，且AC的長度為b，則b與a的比值就是黃金分割數(shù)。

對于人體來說，如果下半身（從腳底到肚臍的長度）與身高的比值越接近黃金分割數(shù)0.618時，就越會給人一種美的感覺。一般人的下身長度與身高的比都低于這個數(shù)，大約只有0.58至0.60。所以穿一雙合適的高跟鞋增加腳的長度，可以更好地給人以美的感受。穿多高的高跟鞋才能讓下半身與身高的比值接近黃金分割數(shù)呢？筆者引導(dǎo)學(xué)生以媽媽作為實驗對象，算一算她應(yīng)該穿多高跟的鞋子，才能讓下半身與身高的比值接近黃金分割數(shù)。

例如，六年級三班昕桐同學(xué)的測量結(jié)果，以肚臍為分界點，她測量媽媽的身高、下身長度、上身長度分別如表2所示。

根據(jù)黃金比例，上身高度不變，穿高跟鞋增加下半身長度，理想的身高是64.5÷（1-0.618）≈168.85厘米，高跟鞋高度為：168.85-158=10.85厘米，得出高跟鞋高度的計算公式=[上身長度÷（1-0.618）]-身高。

通過STEAM主題活動，學(xué)生不僅加深了對“比例知識”的理解，還進(jìn)一步掌握了有關(guān)比例的計算方法。這樣開放探究型的教學(xué)模式，讓學(xué)生既學(xué)會了數(shù)學(xué)知識，又解決了實際問題，激活了自身的數(shù)學(xué)思維，樹立了自身的應(yīng)用跨學(xué)科知識解決問題的意識，提高了適應(yīng)社會的能力。

結(jié) 語

綜上所述，在開發(fā)與實施項目式主題活動時，教師要根據(jù)主題活動內(nèi)容，選擇數(shù)學(xué)教材中的相關(guān)知識點，分層次、分目標(biāo)、分階段、多元化地融合各學(xué)科知識，滲透數(shù)學(xué)知識，從而培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的綜合能力，提升學(xué)生的核心素養(yǎng)。

[參考文獻(xiàn)]

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作者簡介：鄺艷紅（1979.10—），女，廣東佛山人，本科學(xué)歷，小學(xué)數(shù)學(xué)一級教師，研究方向：在STEAM教育中融合數(shù)學(xué)教學(xué)。