“STEM”視角下的初中數(shù)學教學路徑探討

黃仕斯

【摘要】“STEM”教育理念當前受到了人們極大的關(guān)注.在初中數(shù)學教學過程中，教師需要將數(shù)學教學內(nèi)容與工程、技術(shù)、科學等知識更好地融合起來，使學生的學習空間得到拓展，并且讓學生在掌握數(shù)學知識時構(gòu)建更加生動與立體的知識體系.本文主要是探討如何在“STEM”視角下，將工程、技術(shù)、科學應(yīng)用在數(shù)學當中，最終使數(shù)學教學路徑得到拓展，這也是當前教學所面臨的一個重點問題.

【關(guān)鍵詞】初中數(shù)學;“STEM”視角;數(shù)學教學;核心素養(yǎng)

引 言

“STEM”教學模式受到教育部門的廣泛關(guān)注，并且受到研究部門的高度重視，它作為一種新型的課程形態(tài)，主要是由數(shù)學、工程、技術(shù)、科學等相互融合起來的，并且使得數(shù)學教學平臺更加寬闊.在數(shù)學教學過程中，教師可以利用“STEM”教育理念開展教學，將學生放在一個更加立體的學習環(huán)境下，不斷提高學生的核心素養(yǎng)[1].

一、“STEM”教育內(nèi)涵

“STEM”由Science、Technology、Engineering、Mathematics的首字母縮寫而成，包含了數(shù)學、工程、技術(shù)、科學等領(lǐng)域.“STEM”教育理念早在最初的階段只有四種內(nèi)涵，因此只用到了四個英文字母的縮寫，但是隨著教育的發(fā)展，“STEM”教育理念又被不斷創(chuàng)新，逐漸演變成“STEAM”，又加入了一個新的英文單詞縮寫“A”（Arts），這使得“STEM”教育理念更加完善，成為包容性更強的跨學科綜合素質(zhì)教育理念.

“STEM”教育可以分為五個階段：一是建立相互合作關(guān)系;二是組織開展團隊合作;三是對項目方案進行開發(fā);四是設(shè)計與開發(fā)系統(tǒng);五是對系統(tǒng)進行調(diào)整.因此教師在對這些項目進行學習的過程中，也能為學生提供更加真實的體驗，幫助學生了解數(shù)學、工程、技術(shù)、科學等多個領(lǐng)域，使得學生可以具備批判性思維，并且善于分析各項知識，達到提升學生互助學習和自主探究能力的目的[2].

二、“STEM”視角下初中數(shù)學教學的作用

數(shù)學是義務(wù)教育階段一個非常重要的學習科目，但是在小學和初中階段，數(shù)學卻有著不同的教學要求和教學目標.在小學階段，學生學習數(shù)學知識只需要掌握簡單的運算就可以了，而初中階段數(shù)學科目的學習就要求學生不但要能對空間幾何知識有足夠的理解與運用，還要熟練運用很多復雜的方程式解題.在人類的科學發(fā)展過程中，數(shù)學知識起到了非常大的作用，尤其在物理、化學、航天科學、醫(yī)學等重要領(lǐng)域都有著非常大的作用與影響.教師將“STEM”理念融入初中數(shù)學課堂教學中，在講解數(shù)學知識時，穿插其他科目的科學知識，從而帶動學生學習，激發(fā)學生的好奇心和求知欲，使學生意識到學好數(shù)學對于自身今后發(fā)展的重要性，使學生能夠自覺主動地學習數(shù)學知識.

在初中數(shù)學課堂教學中，教師可以引導學生利用方程式、代數(shù)等所學習的數(shù)學知識來解答一些較為簡單的物理問題，鍛煉學生運用數(shù)學知識解決綜合性問題的能力，培養(yǎng)學生發(fā)散思維與獨立思考的能力.“STEM”教育理念在數(shù)學教學領(lǐng)域中的運用彌補了以往應(yīng)試教育背景下無法擴展學生知識面的缺點，將課本中抽象的理論知識與其他科目知識交互結(jié)合表達出來，使學生在愉快學習的同時切身感受到數(shù)學這門學科的獨特魅力.

三、“STEM”視角下的初中數(shù)學教學內(nèi)容

（一）掌握數(shù)學方法，體會思想內(nèi)涵

課程標準明確指出：課程內(nèi)容不僅要體現(xiàn)出數(shù)學教學效果，也需要將數(shù)學思想方法傳授給學生，教師在塑造課程內(nèi)容時應(yīng)當重視過程、重視經(jīng)驗、重視直觀.數(shù)學學習不僅可以幫助學生掌握科學方法、提高知識儲備，也能幫助學生領(lǐng)悟數(shù)學的奧秘.比如在學習“圓”這部分內(nèi)容時，學生需要掌握圓的對稱性、垂徑定理、推導方法，學會添加輔助線等.學生在解決問題時也需要將數(shù)學思想加入其中，比如轉(zhuǎn)化思想，在求解“圓”的面積時，應(yīng)當將不規(guī)則圖形面積轉(zhuǎn)變成規(guī)則圖形面積的和或者差，最終得到答案.通過學習多重知識，學生可以將未知的知識轉(zhuǎn)為已知，層層剖析復雜抽象的問題，將特殊問題進行拆分，最終提升問題分析能力和解決能力[3].

（二）融合數(shù)學與科學，培養(yǎng)學生的務(wù)實精神

在將知識傳授給學生的過程中，教師需要對課程內(nèi)容進行整合，并且將科學知識滲透其中，使學生在解決數(shù)學問題的同時也能提高自身的綜合素養(yǎng).比如在學習“反比例函數(shù)”這部分內(nèi)容時，教師在設(shè)計課程的過程中，需要舉出多個例子，使學生了解到許多數(shù)學知識來源于物理，幫助學生了解這些問題的背景，這也成為學生更好解決數(shù)學問題的前提.教師將數(shù)學問題與物理知識相結(jié)合，隨后利用數(shù)學方法解決物理問題.在反比例函數(shù)的教學過程中，教師會應(yīng)用到時間、速度、路程等關(guān)系，這也是學生接觸反比例函數(shù)的重點.換個思維考慮，凡是可以利用a=bc進行表示的物理問題，我們都可以利用正比例函數(shù)或者反比例函數(shù)去重新認識它.在數(shù)學問題的探究過程中，學生要秉承嚴謹?shù)膽B(tài)度，通過交流合作、邏輯推理、圖形變換、實驗操作、觀察度量等多種方法，找到圖形的本質(zhì).比如在學習“圓心角與圓周角關(guān)系”這部分內(nèi)容時，教師可以設(shè)計出這樣一個環(huán)節(jié)，將學生分成多個小組，每組的每位同學都需要親自動手操作，畫出⊙O中的弧AB所對應(yīng)的圓心角與圓周角，隨后小組合作采用對比發(fā)現(xiàn)的方法，找到“同弧所對圓周角是所對圓心角一半”這個規(guī)律.學生通過親自動手操作、仔細觀察、相互合作等，可以找到規(guī)律，并且將邏輯推理與直觀操作更好地結(jié)合起來，使理論推導變?yōu)閷W生探究的延續(xù)過程，最終培養(yǎng)學生的務(wù)實精神.

（三）整合數(shù)學與技術(shù)，培養(yǎng)學生的信息素養(yǎng)

課程標準強調(diào)：需結(jié)合實際情況來設(shè)計并開展數(shù)學課程，配合現(xiàn)代信息技術(shù)進行課程整合，以此提升教學的有效程度;應(yīng)當考慮到信息技術(shù)對于數(shù)學教學內(nèi)容與方法所帶來的影響，努力開發(fā)更多資料，保證學生可以主動投入到探索性學習活動當中來.所以在教學過程中，教師應(yīng)當學會使用信息技術(shù)這一工具.比如在學習“直線與圓”這部分內(nèi)容時，涉及一項重點知識“直線到圓心距離與圓的半徑關(guān)系”，教師在對該知識進行講解時，應(yīng)當將計算機技術(shù)加入其中，同時設(shè)置一系列探究活動，保證運動過程可以“動起來”.在運動過程中，學生能夠發(fā)現(xiàn)直線到圓心距離與圓半徑所存在的關(guān)系，計算機所具備的測量功能可以確定其存在的數(shù)量關(guān)系.教師應(yīng)當將信息技術(shù)融入課堂當中來，保證學生可以更加真實地感受到知識的產(chǎn)生過程，并且掌握知識之間所存在的聯(lián)系.同時，教師也需要構(gòu)建云平臺，保證反饋與教學可以實現(xiàn)一體化，利用信息技術(shù)為學生布置作業(yè)，并可以通過網(wǎng)絡(luò)批改學生的作業(yè)，利用視頻解答學生提出的疑惑，以此可以有效減輕學生的學習負擔.教師還可以利用視頻與家長交流，幫助家長了解學生的在校表現(xiàn)，不斷提高“家訪”的頻率，對教學措施做好調(diào)整.

此外，教師還可以利用信息技術(shù)實施分層教學法.分層教學法是指在教學過程中，學生因自身原因存在差異，教師為了實現(xiàn)教學目標而有針對性地實施教學，確保班級中不同層次的學生都能夠達到教學要求.分層教學法在初中數(shù)學課堂教學中也能體現(xiàn)出來，學生對于知識的理解與接受水平存在差異，教師在教學過程中要考慮這些特殊情況，還要保證按時完成教學計劃，在教學期間可以運用信息技術(shù)采取分層教學法.教師可以將學生按照基礎(chǔ)的好壞劃分為幾個小組，利用業(yè)余時間針對基礎(chǔ)較好和基礎(chǔ)較差的學生錄制不同的網(wǎng)課，讓他們根據(jù)能力進行有效復習，并針對不同的學習小組布置與其能力相適應(yīng)的課后作業(yè)，引導基礎(chǔ)較差的學生進行思維邏輯上的提升，將認識由具體、簡單上升為抽象、復雜.在運用分層教學法時，教學方式可以適應(yīng)不同層次學生的特點，最大限度地發(fā)揮學生的能力，有效杜絕惡性競爭的發(fā)生，使學生在良好的學習氛圍中學習知識，進一步提高學習效果.

（四）加強項目研究性學習，為學生提供更多的發(fā)展空間

為了針對學生更好地開展“STEM”教育，提高教育意識，相關(guān)部門應(yīng)當為學生提供更多的校外教育陣地，比如科技展覽館、博物館、實踐基地、科研實驗室等，通過不同路徑幫助學生更好地接觸“STEM”教育.在這個過程中，我們需要做到下述幾點：一是學校需要聯(lián)合家長一起加大“STEM”的教育機會，家長應(yīng)為學生提供更多的資源，比如引導學生多閱讀與科技、數(shù)學有關(guān)的圖書;和同學一起動手做手工藝品;帶領(lǐng)學生一起參觀時尚建筑等.二是教師利用學生課下時間帶領(lǐng)學生共同參與興趣俱樂部，和學生一起探討科學、數(shù)學方面的問題，并且組織學生參與探討工程、中國古詩句中的數(shù)學問題等，例如，清朝數(shù)學家徐子云的詩中寫著：巍巍古寺在云中，不知寺內(nèi)多少僧.三百六十四只碗，看看用盡不差爭.三人共食一只碗，四人共吃一碗羹.請問：寺內(nèi)有多少僧？教師可以用這道題來組織學生采用相互合作的方式完成此題.設(shè)寺僧數(shù)為x，則x3+x4=364，x=624.通過這種課堂活動，學生能夠了解到我國古代就已經(jīng)有很多學者研究分數(shù)的相關(guān)知識了.三是教師在教學中應(yīng)當做到虛實結(jié)合，因為在開展“STEM”教學過程中，我們必須使用大量的科學素材，但是很多學校因為活動經(jīng)費不充足，就會使用一些虛擬平臺，比如利用3D機器人平臺開展“STEM”教育項目，為學生提供更多的教育機會.學?？梢耘c企業(yè)相聯(lián)合，通過校企合作，為學生提供更多參與實踐的機會，利用社會力量使得“STEM”教育得到推廣.

結(jié)束語

綜上所述，我國教育課程從原有的分科教學轉(zhuǎn)變成綜合教學，改革過程中一項最讓人關(guān)注的問題就是如何對課程做好整合.以數(shù)學課程作為基礎(chǔ)，將工程、技術(shù)、科學更好地結(jié)合起來，已成為廣大“STEM”教育工作者不斷努力的方向.“STEM”教育作為跨學科教育，可以使學生的綜合素養(yǎng)得到培養(yǎng)，也能逐漸被學生所接受.

【參考文獻】

[1]賴玉金.“STEM”視角下的初中數(shù)學教學方法研究[J].數(shù)學學習與研究（教研版），2019（23）：57.

[2]劉向萍.基于STEAM理論的初中數(shù)學教學優(yōu)化策略[J].華夏教師，2019（29）：71-72.

[3]黃雄.STEM視域下的初中數(shù)學視域下的初中數(shù)學“綜合與實踐”教學：以“反比例函數(shù)問題”為例[J].教學月刊·中學版（教學參考），2019（5）：11-15.