STEM教育理念在高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中的應(yīng)用

李朝艷

【摘要】高中數(shù)學(xué)新課標(biāo)要求教育需順應(yīng)社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展潮流，在結(jié)合高中生認(rèn)知和思維發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上，促進(jìn)其數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的形成，并且加強(qiáng)數(shù)學(xué)與其他學(xué)科之間的關(guān)系聯(lián)結(jié)。近年來我國的高中教育面臨重大挑戰(zhàn)，高中生不能做到知識(shí)之間的融會(huì)貫通，數(shù)學(xué)應(yīng)用視野閉塞，數(shù)學(xué)成績(jī)雖然較高但是難以發(fā)展成國家迫切需要的高科技人才。為解決這一教育弊端，我國引入了國際上盛行的STEM教育理念，以期能夠培養(yǎng)更具有實(shí)踐性、創(chuàng)新性和探索能力的新時(shí)代高中生。

【關(guān)鍵詞】高中數(shù)學(xué)? ?STEM教育理念? ?課堂教學(xué)

STEM是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)的英文縮寫，該理念興起于20世紀(jì)80年代的美國，是美國為促進(jìn)創(chuàng)新型人才培養(yǎng)而出臺(tái)的一項(xiàng)教育政策。主要做法就是在教育中將四類內(nèi)容進(jìn)行內(nèi)在有機(jī)整合，遵循PBL問題導(dǎo)向原則引導(dǎo)學(xué)生以綜合性、科技性的現(xiàn)代化眼光去發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題，并且在集體協(xié)作中討論和解決問題。相比于傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)，STEM教學(xué)理念更加注重跨學(xué)科性和教育藝術(shù)性，強(qiáng)調(diào)在具體情境中讓高中生體驗(yàn)到數(shù)學(xué)和理性思維的作用，增強(qiáng)數(shù)學(xué)操作的技術(shù)性和和協(xié)作性，發(fā)展學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中解決實(shí)際應(yīng)用類問題的能力。

一、在課堂教學(xué)中實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科融合

高中數(shù)學(xué)知識(shí)涉獵類型廣泛，公式定理并非是孤立存在的。在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師總是讓學(xué)生用單一的數(shù)學(xué)公式思維去進(jìn)行習(xí)題解答，限制了學(xué)生的認(rèn)知維度，不利于其數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的提升。學(xué)生在數(shù)學(xué)問題的解決過程中強(qiáng)行套用公式，缺乏與其他相關(guān)學(xué)科進(jìn)行橫向聯(lián)系的意識(shí)和科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯繎B(tài)度。教師應(yīng)該利用STEM理念讓學(xué)生在充滿趣味性的體驗(yàn)型課堂中探究數(shù)學(xué)知識(shí)。例如在教學(xué)《直線的傾斜角和斜率》一課時(shí)，教師給學(xué)生出示不同坡度的道路指示牌模型，讓學(xué)生加強(qiáng)對(duì)斜坡和斜率概念的理解。同時(shí)在高中物理學(xué)習(xí)中加速度、平均速度一章也會(huì)運(yùn)用到斜率知識(shí)，數(shù)學(xué)教師可以讓學(xué)生從物理角度展開對(duì)斜率的討論，加強(qiáng)對(duì)數(shù)學(xué)的內(nèi)化理解。在教授“球體積”時(shí)，學(xué)生對(duì)于球體積的公式一般都是死記硬背。為了提高學(xué)生的科學(xué)探索素養(yǎng)，教師可以讓學(xué)生進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)實(shí)踐，讓學(xué)生用沙子灌滿空心球，然后將沙子倒入量器中就能夠獲得球的體積，對(duì)V=（4/3）πr3公式的求解過程和意義更深刻的理解。在這一過程中學(xué)生能夠感受到物理、科學(xué)、實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)之間的內(nèi)在聯(lián)系，從而加強(qiáng)數(shù)學(xué)研究與學(xué)習(xí)的跨學(xué)科意識(shí)。

二、引導(dǎo)學(xué)生將數(shù)學(xué)思維與科技生活相聯(lián)系

在信息技術(shù)廣泛應(yīng)用的現(xiàn)代社會(huì)，理論知識(shí)與科學(xué)信息技術(shù)的聯(lián)系越來越廣泛。STEM教育理論要求培養(yǎng)具有現(xiàn)代信息技術(shù)才能的創(chuàng)新型人才，能夠?qū)?shù)學(xué)知識(shí)在信息技術(shù)中進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。數(shù)學(xué)中有許多關(guān)于規(guī)律探索的知識(shí)，學(xué)生在計(jì)算的過程中可能會(huì)有難度，并且會(huì)在這一過程產(chǎn)生厭煩感，這時(shí)教師就可以適時(shí)地引入信息技術(shù)，例如在教學(xué)《數(shù)列》一課時(shí)，教師可以與學(xué)校的信息技術(shù)教師提前進(jìn)行協(xié)調(diào)溝通，帶領(lǐng)學(xué)生參照以前學(xué)過的“算法框圖、條件語句”等數(shù)學(xué)知識(shí)，運(yùn)用高中計(jì)算機(jī)操作基礎(chǔ)進(jìn)行科學(xué)、合理的算法設(shè)計(jì)。這一過程將數(shù)學(xué)計(jì)算和信息技術(shù)應(yīng)用緊密結(jié)合起來，學(xué)生發(fā)現(xiàn)科技讓數(shù)學(xué)運(yùn)算變得更加高效，數(shù)學(xué)知識(shí)也能通過信息技術(shù)為生活運(yùn)算提供便利，從而產(chǎn)生綜合性的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)視野。由于技術(shù)操作具有復(fù)雜性，教師還可以讓學(xué)生進(jìn)行集體性的協(xié)作，在設(shè)計(jì)程序的過程中要明確具體步驟、進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)嘏佩e(cuò)和程序檢測(cè)。STEM教育讓學(xué)生暢游在信息化數(shù)學(xué)應(yīng)用的海洋中，實(shí)現(xiàn)自我操作技術(shù)能力的切實(shí)提升，明確數(shù)學(xué)學(xué)科的意義，在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中提升自己的價(jià)值觀念。

三、設(shè)置綜合性的問題導(dǎo)向

現(xiàn)代教育要培養(yǎng)的人才是具有想象力和創(chuàng)新性的，而不是只會(huì)照搬舊知識(shí)、舊模式的“書呆子”。在傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師的過度掌控對(duì)學(xué)生思維產(chǎn)生限制的弊端越來越被凸顯出來。教師強(qiáng)壓性的知識(shí)灌輸讓學(xué)生失去了思考的機(jī)會(huì)。STEM人才培養(yǎng)計(jì)劃要求教師給學(xué)生設(shè)置合理的問題切入點(diǎn)，帶領(lǐng)學(xué)生積極發(fā)現(xiàn)問題，結(jié)合生活應(yīng)用、工程造物、數(shù)學(xué)知識(shí)展開合理的假設(shè)和推測(cè)，并且在團(tuán)體協(xié)作的過程中進(jìn)行科學(xué)驗(yàn)證，通過自己和團(tuán)體的力量找出問題的答案，并且在反思的過程中形成數(shù)學(xué)建模思維以及綜合性的學(xué)科素養(yǎng)。因此教師應(yīng)該設(shè)置問題情境，培養(yǎng)高中生邏輯思維能力。例如在教學(xué)“三角函數(shù)”章節(jié)時(shí)，教師可以引入建筑工程行業(yè)的具體設(shè)計(jì)案例讓學(xué)生主動(dòng)產(chǎn)生疑問，去分析怎樣建筑才最牢固，并且用三角函數(shù)分析這樣設(shè)計(jì)的合理性。學(xué)生能夠?qū)χR(shí)概念進(jìn)行深化了解，并且與生活中的建筑工程知識(shí)相聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的問題探究意識(shí)和生活化視野，從而提高學(xué)生的邏輯思維和解決問題的數(shù)學(xué)科學(xué)能力。

結(jié)語：我國在引進(jìn)STEM教育理念的過程中出現(xiàn)了各種問題，許多教師認(rèn)為STEM就是讓學(xué)生從事技術(shù)和工程操作，比如制造機(jī)器人。但是在實(shí)際的教學(xué)中卻很難將技術(shù)、科學(xué)與具體的數(shù)學(xué)課堂聯(lián)系起來。因此教師在應(yīng)用先進(jìn)教學(xué)理念時(shí)，應(yīng)該考慮我國實(shí)際國情和學(xué)生的接受能力，深入研究理論的內(nèi)涵的目的。教師需結(jié)合高中數(shù)學(xué)知識(shí)的特點(diǎn)進(jìn)行情境創(chuàng)設(shè)，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行開拓性思維探索，在集體協(xié)作的過程中發(fā)展自己的理性思維和動(dòng)手實(shí)踐操作能力，逐漸形成跨學(xué)科意識(shí)。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 盧衛(wèi). 有關(guān)高中數(shù)學(xué)教學(xué)中滲透STEM教育的思考[J]. 中外交流， 2018， 000（031）：169.

[2] 歐陽才學(xué). STEM教育理念下數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐探索[J]. 中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考， 2019（30）.