STEAM教育模式下的數(shù)學課例研究*
——以機電專業(yè)“簡單幾何體”的教學為例

唐 駿

(江蘇省邗江中等專業(yè)學校，225127)

STEAM教育是一種多學科融合的綜合性的教育模式，可促進學生在科學、技術、工程、藝術和數(shù)學領域的發(fā)展和提高,培養(yǎng)核心素養(yǎng),提升核心競爭力．機電專業(yè)涉及到物理科學、計算機科學、機械科學、電子科學、控制科學等多學科的融合,實踐課程豐富,邏輯思維能力較強,符合 STEAM 教育理念的要求．本文以立體幾何章節(jié)“簡單幾何體”為例,探究如何在機電專業(yè)的數(shù)學課上引入STEAM教育．

一、教學設計

1.教學背景

“簡單幾何體”是在學習完“棱柱與棱錐”和“圓柱、圓錐、球”的基礎上展開的．前面的學習中，學生對課本中的圖形大多沒有直觀的感受.因為所涉及的公式較多，在上課過程中積極性不高，課后習題也是偏理論計算為主,導致學習過后對多面體和旋轉(zhuǎn)體仍然沒有明確的概念,對相應的計算公式也掌握得不好．筆者所任教的班級是機電一體化專業(yè)，該班級男生28人，無女生,學生數(shù)學基礎薄弱，但整體活潑好動，動手能力強．

2.教學任務

(1)根據(jù)CAD圖紙,加工出工件;

(2)利用游標卡尺計算工件的體積;

(3)利用天平計算工件的體積;

(4)利用量筒測量工件的體積．

3.教學目標

STEAM教育學習目標 S(重科學)根據(jù)體積公式求工件體積,根據(jù)質(zhì)量和密度求工件體積,求平均數(shù) T(用技術)游標卡尺的使用,天平的使用,量筒的使用 E(做工程)根據(jù)圖紙加工出工件(銑床的使用) A(賞藝術)體會所做工件的數(shù)學美(對稱美,比例美) M(研數(shù)學)多面體以及旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)特征的認識,體積的計算公式

4.重點、難點和教學方法

重點為多面體和旋轉(zhuǎn)體體積的計算公式;難點為柱、錐、球及其組合體的體積計算．教學方法采用探究教學法,小組合作學習法．所用教學用具有游標卡尺,工件,天平,量筒．

5.本課內(nèi)容

二、教學過程

1.課前準備

(1)分組

班級分成7個組，每組4人.分配各成員任務,組長一名,記錄員一名,測量員一名,計算員一名．

(2)制作工件(做工程)

結(jié)合CAD圖紙,利用銑床,在專業(yè)老師的指導下加工圖中所示工件．

2.課中階段

(1)分發(fā)工具

每小組發(fā)一把游標卡尺,一個天平,一個量筒．

(2)學生填寫學案(研數(shù)學)

多面體和旋轉(zhuǎn)體的概念，體積的計算公式，游標卡尺的使用方法和讀數(shù)方法，量筒的使用方法和讀數(shù)方法,鐵的密度等．

(3)工件展示(賞藝術)

各小組把加工好的工件放在講臺上,教師給工件標號,各小組分別給7個工件打分,由計算員計算出本組作品的平均分,評出優(yōu)秀作品．

(4)宣布任務

隨機把7個工件分配到7個小組,并提問:各小組己經(jīng)拿到了一把游標卡尺、一個天平和一個量筒．今天的任務就是如何利用手上的工具用三種方法測量和計算工件的體積,并填寫好學案．請同學思考有哪三種不同的方法？

(5)建立模型(重科學)

學生按小組討論解決問題的方法，在教師的指導下建模，并在學案上回答下列問題:

問題1:① 該工件是由哪些幾何體構(gòu)成?② 手上的游標卡尺可以測量工件哪些部位的尺寸?③ 測量出尺寸后應計算工件的什么量?

問題2:④ 天平可以測量工件的什么量?

⑤ 根據(jù)公式m=ρv可以計算什么量?

問題3:⑥ 量筒可以測量工件的什么量?學生按照上述問題寫出相應問題解決的三個方案．

(6)動手測量計算結(jié)果(用技術)

學生針對上述問題給出如下方案：

方案1:利用游標卡尺測量正六棱柱的底面相對兩邊的距離并求出正六棱柱的邊長,測量正六棱柱的高,測量圓柱的直徑和總高并求出圓柱的高，記錄數(shù)據(jù),代入計算正六棱柱和圓柱的體積,最后相加得到工件體積并填寫學案．

方案2:利用天平可以測量工件質(zhì)量,根據(jù)公式m=ρv可以計算工件的體積并填寫學案．

方案3:利用量筒用排水法測量工件的體積并填學案．

(7)檢驗結(jié)果，教師點評(略).

三、教學反思

本節(jié)課依據(jù)STEAM教育的新理念進行設計,在教學過程教師是引導者的角色,充分體現(xiàn)學生的主體地位,體現(xiàn)出“做數(shù)學”的理念.學生的學習數(shù)學的興趣和積極性充分發(fā)揮出來，學生在數(shù)學學習中理解基礎知識,掌握基本技能,領會數(shù)學的思想方法,獲得數(shù)學活動的經(jīng)驗,形成合理有效的認知結(jié)構(gòu)．

STEAM 教育是一種新型的教育模式,目前已在國內(nèi)廣泛應用.本文從課堂教學設計的角度探討了基于機電專業(yè)數(shù)學課堂教學,這種模式有利于培養(yǎng)學生跨學科知識，還可提高學生的動手實踐能力和創(chuàng)造力,這對推進STEAM教育有著重要的意義．