基于STEM的初中數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)的開(kāi)展

許穎慧

(福建省廈門(mén)雙十中學(xué) 福建廈門(mén) 361000)

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的英文首字母組合，顧名思義就是將這四門(mén)學(xué)科結(jié)合起來(lái)對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育。其中科學(xué)在于認(rèn)識(shí)世界、解釋自然界的客觀規(guī)律；技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實(shí)現(xiàn)與自然界的和諧共處、解決社會(huì)發(fā)展過(guò)程中遇到的難題；數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。STEM教育是一種新型的教育理念和模式，是一種注重實(shí)踐、跨越學(xué)科的教育[3]。它區(qū)別于傳統(tǒng)的只注重書(shū)本知識(shí)的單一學(xué)科教學(xué)的教育概念，打破了傳統(tǒng)教學(xué)孤立地傳授學(xué)科知識(shí)的做法，像是物理就是物理，數(shù)學(xué)就是數(shù)學(xué)等。它強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，擺脫了傳統(tǒng)意義上的只是以每一門(mén)學(xué)科的課本為基準(zhǔn)的教學(xué)方法，轉(zhuǎn)而面向現(xiàn)實(shí)中的具體問(wèn)題或某一目項(xiàng)，探究解決問(wèn)題的思想和方法。它更加強(qiáng)調(diào)知識(shí)的綜合運(yùn)用和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，注重培養(yǎng)綜合性發(fā)展的人才。

一、基于STEM進(jìn)行教學(xué)的意義

（一）有利于培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生

STEM教育做到了將多門(mén)學(xué)科結(jié)合起來(lái)進(jìn)行教學(xué)，它能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)教育中只是以單門(mén)學(xué)科為基準(zhǔn)教育的短板[2]，它更加以學(xué)生的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合生活中的實(shí)際所需，不再只是以短期汲取知識(shí)為目標(biāo)，而是對(duì)學(xué)生進(jìn)行長(zhǎng)期能力的培養(yǎng)，將把學(xué)生培養(yǎng)成為一個(gè)全面發(fā)展的、具有綜合學(xué)習(xí)能力的人為最終目標(biāo)。

（二）有利于加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力

STEM教育是主張學(xué)生通過(guò)實(shí)踐獲得其中的知識(shí)和道理。STEM教育要求學(xué)生不能只是等待教師教授他們，對(duì)他們進(jìn)行知識(shí)的灌輸，而是要他們自己主動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)會(huì)動(dòng)手動(dòng)腦，明白結(jié)果與過(guò)程都是一樣重要的道理。在基于這種模式的教學(xué)方式之下，要求學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐和探索式的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，能夠真正喚醒學(xué)生與生俱來(lái)的創(chuàng)造力潛能，成為一個(gè)真正全面發(fā)展的、實(shí)踐能力強(qiáng)、對(duì)未來(lái)挑戰(zhàn)具有應(yīng)對(duì)能力的人。

二、基于STEM進(jìn)行教學(xué)的策略

（一）通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)

基于STEM教育的初中數(shù)學(xué)教學(xué)，主張學(xué)生通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)踐去發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)中的奧秘，由此看來(lái)，實(shí)驗(yàn)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中有重要作用。進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)可以讓學(xué)生在分享、創(chuàng)造和體驗(yàn)中獲得快樂(lè)，也可以讓學(xué)生在團(tuán)體協(xié)作中得到幫助和啟發(fā)。當(dāng)然，這樣的教學(xué)方式也會(huì)吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)中的“空間與圖形”這一章節(jié)的時(shí)候，教師就可以讓學(xué)生通過(guò)小組合作實(shí)驗(yàn)的方式觀察圖形的變化情況。在觀察圖形的展開(kāi)與折疊的變化的時(shí)候，各個(gè)小組的成員可以拿一張白紙，跟著教師的步驟進(jìn)行折疊，折疊完后將圖形展開(kāi)，與書(shū)上給出的一些結(jié)論進(jìn)行比對(duì)，理解其中的定理。在這次動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中，他們可以明白一些定義，如在棱柱中，任何相鄰的兩個(gè)面的交線叫做棱，側(cè)棱是相鄰兩個(gè)側(cè)面的交線，棱柱的所有側(cè)棱長(zhǎng)相等，棱柱上下底面的形狀相同，側(cè)面的形狀都是長(zhǎng)方體。其次，學(xué)生可以通過(guò)動(dòng)手制作不同的圖形，然后在課上小組成員一起觀察圖形的主視圖、左視圖和俯視圖，通過(guò)自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，可以增強(qiáng)他們的理解能力，也可以給他們留下深刻的印象。再者，學(xué)習(xí)等腰三角形的性質(zhì)時(shí)，教師可以讓學(xué)生分組合作，在白紙上畫(huà)出等腰三角形并剪下，通過(guò)折紙實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過(guò)合作、交流、討論，自主探究得出三線合一的性質(zhì)。

總的來(lái)說(shuō)，通過(guò)實(shí)踐進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)的方法，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，也會(huì)增強(qiáng)學(xué)生對(duì)知識(shí)的應(yīng)用意識(shí)。

（二）通過(guò)學(xué)科融合進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)

STEM教育強(qiáng)調(diào)各個(gè)學(xué)科之間的融合，這種教學(xué)的方法能大大提高教學(xué)效率，也能激發(fā)學(xué)生的探究欲望，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)學(xué)科之間并不是相互獨(dú)立的，它們之間存在緊密的聯(lián)系，只要有一雙會(huì)發(fā)現(xiàn)聯(lián)系的眼睛，就會(huì)在學(xué)習(xí)方面有新的突破。這種好奇心和求知欲望是推動(dòng)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)力，對(duì)學(xué)生的終身發(fā)展有重要作用。著名數(shù)學(xué)家拉克斯曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：“數(shù)學(xué)和物理的關(guān)系尤其牢固，其原因在于數(shù)學(xué)的課題畢竟是一些問(wèn)題，而許多數(shù)學(xué)問(wèn)題是物理中產(chǎn)生出來(lái)的，并且不止于此，許多數(shù)學(xué)理論正是為處理深刻的物理問(wèn)題而發(fā)展出來(lái)的?！庇纱丝梢园l(fā)現(xiàn)，數(shù)學(xué)和物理這兩門(mén)學(xué)科并不是獨(dú)立存在的，它們之間有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。比如下面的這道物理題：一船在水中（相對(duì)水面）以速度V0航行，中途發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火。已知船重m噸，阻力是f=0.01mg×v2，v是船的即時(shí)速度。問(wèn)：熄火后船（相對(duì)水面）還能往前漂移多遠(yuǎn)的距離。要解出這道題，就得先要搞清楚各個(gè)量之間的關(guān)系，初中階段所學(xué)到的方程方面的知識(shí)似乎就起了作用。由此看來(lái)，數(shù)學(xué)運(yùn)算甚至好像是專門(mén)為了解決物理學(xué)中某類問(wèn)題而專門(mén)研究的一樣。可以這樣說(shuō)，數(shù)學(xué)的發(fā)展也是伴隨著物理學(xué)的發(fā)展而發(fā)展的。在生活和學(xué)習(xí)中，有時(shí)我們也會(huì)發(fā)現(xiàn)，有很多數(shù)學(xué)問(wèn)題其實(shí)也可以把它們說(shuō)成是物理問(wèn)題，而很多物理問(wèn)題也可以說(shuō)成是數(shù)學(xué)問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，STEM教育強(qiáng)調(diào)的學(xué)科融合是學(xué)科與實(shí)際生活的深度融合，也是不同學(xué)科之間進(jìn)行高度協(xié)作的過(guò)程，更是學(xué)生在學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)用互間、學(xué)用互補(bǔ)的一個(gè)過(guò)程。

（三）回歸生活進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)

學(xué)習(xí)的重要目標(biāo)之一就是可以通過(guò)學(xué)習(xí)知識(shí)為實(shí)際生活服務(wù)。STEM教育理念能使數(shù)學(xué)與實(shí)際生活的聯(lián)系更緊密。將所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)和生活實(shí)際相結(jié)合能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動(dòng)他們的學(xué)習(xí)積極性。例如，為了使學(xué)生可以將學(xué)到的知識(shí)運(yùn)用到生活中，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生解決問(wèn)題的意識(shí)和創(chuàng)新意識(shí)，可以多讓學(xué)生做一些與實(shí)際生活相關(guān)的實(shí)驗(yàn)。比如下面的這道題：請(qǐng)同學(xué)們?yōu)槔蠋熜沦I(mǎi)的一套房子地面裝修出謀獻(xiàn)策，要求是既美觀、省錢(qián)還實(shí)惠。每一位同學(xué)根據(jù)題目給出的信息找出地面的長(zhǎng)寬高，再根據(jù)地板的價(jià)錢(qián)計(jì)算出最優(yōu)惠的方案。這種問(wèn)題就是與我們的實(shí)際生活緊密關(guān)聯(lián)的，可以幫助學(xué)生解決和處理一些實(shí)際生活中可能會(huì)遇到的問(wèn)題。再者，學(xué)習(xí)方差的知識(shí)時(shí)，教師可以找?guī)讉€(gè)學(xué)生站到講臺(tái)上，觀察和測(cè)量一下他們每個(gè)人的身高，在測(cè)量完成后記錄一下方差，然后再讓他們站到凳子上，觀察方差還是否一樣。由此看來(lái)，數(shù)學(xué)教學(xué)要緊密聯(lián)系實(shí)際的生活環(huán)境，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)有助于他們自主學(xué)習(xí)、合作交流的情境，幫助他們獲得基本的數(shù)學(xué)知識(shí)和技能，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的思維能力，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好數(shù)學(xué)的信心。

三、結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)新時(shí)期背景下初中數(shù)學(xué)的教育要求，STEM教育理念的出現(xiàn)無(wú)疑給初中數(shù)學(xué)教學(xué)打了一劑強(qiáng)心針，為數(shù)學(xué)教育指明了新的發(fā)展方向。站在數(shù)學(xué)教育的本質(zhì)與核心角度來(lái)看，數(shù)學(xué)教育本身就蘊(yùn)含著STEM理念和STEM知識(shí)，只不過(guò)是缺少了系統(tǒng)性的歸納與講解。未來(lái)數(shù)學(xué)教育必須嚴(yán)格按照和重視STEM教育理念，并將其作為數(shù)學(xué)教育的支持體系，推進(jìn)數(shù)學(xué)教育的創(chuàng)新和改革。此外，堅(jiān)持STEM的教育理念，會(huì)讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)展創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神，最終成為一名敢于面向未來(lái)、勇于競(jìng)爭(zhēng)的人才。