STEM 教育與小學數(shù)學的融合教學初探
——以《風箏軸對稱結構》一課教學為例

蔡梅珍 陳 蓉

（廈門市民立小學，福建 廈門 361001）

傳統(tǒng)的數(shù)學課堂通常是按照教材內容創(chuàng)設情境，解析出相應的知識點，通過一定的案例進行重難點的剖析，最后借助大量習題鞏固，使學生掌握該知識點。但學生學到的知識往往是碎片化的，在生活中很難將學過的知識融會貫通，達到學以致用、培養(yǎng)創(chuàng)造力的目的。［1］《義務教育數(shù)學課程標準（2011 年版）》指出，開展數(shù)學教學活動要打破學科限制，將其他相關的學科內容融入其中，豐富教學內容，使學生融會貫通，并提出培養(yǎng)學生數(shù)學能力的要求。

STEM 教育強調學科間的交叉和融合，將培養(yǎng)學生的思維能力、實踐能力、創(chuàng)新能力作為重點，與數(shù)學課程標準中提出的教學要求不謀而合。余勝泉教授曾說過，STEM 教育實質上是一種面向真實問題的跨學科學習。［2］所以，在數(shù)學課堂上，教師要創(chuàng)設包含數(shù)學知識的綜合性項目，以基于項目的學習提出關鍵性問題，讓學生接觸到所需要運用的數(shù)學概念；基于學情細化為驅動性問題，通過搭建腳手架形成問題主線，［3］為學生提供多種交流的機會；通過創(chuàng)設實踐探究環(huán)節(jié)讓學生親身經(jīng)歷過程，使其思維具有可見性；最后讓學生回歸問題本身，運用所學概念解決現(xiàn)實問題，使知識應用得以深化。

廈門市民立小學2018 年起開展以項目化學習為基礎的STEM 課程的研究，探索STEM 教育視域下的跨學科學習。下面以《風箏軸對稱結構》一課為例，探討STEM 教育與小學數(shù)學的融合教學。

一、鏈接生活，融入數(shù)學概念，創(chuàng)設綜合性項目

STEM 教育主張引導學生運用所學概念解決現(xiàn)實問題。在教學時，為了讓學生充分經(jīng)歷數(shù)學活動，教師應在生活中尋找與學科知識相關聯(lián)的題材，建立學科知識與生活的鏈接，創(chuàng)設綜合性項目，營造運用數(shù)學知識解決問題的環(huán)境，打通學科間的壁壘。這使得學生在真實情境中產(chǎn)生學習數(shù)學的興趣，能夠運用數(shù)學知識、模型、思想方法初步解決生活問題，使數(shù)學知識的學習有具體的承載模型，更加立體化與生動化。

《風箏軸對稱結構》一課從放風箏活動開始，在放飛風箏的過程中，學生觀察到：風箏面搖搖擺擺，一到拐彎處，風箏就落了下來。通過分析與思考，得出三個結論：（1）放飛風箏要到四周無高大建筑、物體的地方放飛；（2）風向要穩(wěn)定，要逆向飛行；（3）風箏結構要對稱、穩(wěn)定。自然產(chǎn)生問題：“要保證順利飛行，風箏需要什么樣的結構？”從而提出設計一款結構對稱的風箏的現(xiàn)實性問題，將數(shù)學軸對稱知識融入設計風箏的項目中，使學習即不脫離數(shù)學學科本身，又能進一步體現(xiàn)數(shù)學的價值。

二、搭建腳手架，形成問題主線，驅動問題交流

STEM 教育強調在開展教學活動的過程中，學生要遷移知識和經(jīng)驗，使新舊知識相互碰撞，實現(xiàn)知識間的融會貫通。教師圍繞驅動問題，在學生學習的障礙、困難處搭建腳手架，形成遞進的一系列問題。引導學生沿著問題主線，在小組中交流互動，探尋本質特征，遷移運用知識經(jīng)驗。教師通過對內容、方法、思路等方面的追問，讓學生進行充分的思辨與表達，拓展學生的探索空間，發(fā)展學生的思維能力。［4］

《風箏軸對稱結構》一課中，當學生提出設計一款結構對稱的風箏的現(xiàn)實性問題時，必然思考什么是軸對稱圖形，它有什么特征？在大腦中搜尋關于軸對稱的已有知識或經(jīng)驗。此時，教師通過諾爾曼.L.韋伯博士的認知的深度等級工具來構建課堂中的提問，搭建以下腳手架，幫助學生自主學習：（1）觀察軸對稱圖形，想一想它們有什么共同特點？（2）對折成功飛行的風箏，你有什么新的發(fā)現(xiàn)？（3）說一說，如何在方格圖上繪制一個軸對稱圖形？（4）如果沒有方格紙，如何保證對應點到對稱軸的距離相等？（5）將原圖旋轉后，你還能找出對應點嗎？通過一系列問題，引發(fā)學生產(chǎn)生更多的問題與想法，由淺入深地明晰軸對稱圖形的特征，把握軸對稱的概念本質，從而構建新知。

三、創(chuàng)設探究環(huán)節(jié)，親歷體驗過程，實現(xiàn)思維可見化

深度學習理論認為，學生要成為學習的主體，就要有“活動”的機會，有“親身經(jīng)歷”與“實踐探究”知識發(fā)現(xiàn)（發(fā)明）、形成、發(fā)展的過程的機會。［4］因此，教師應將教學內容轉化成可操作的“教學材料”，為學生創(chuàng)設親歷體驗的過程，讓學生以主動、獨立思考的方式參與學習，給學生提供清晰觀察自己的學習機會，在不斷拓寬經(jīng)驗和知識的基礎上，親自動手操作。動手操作活動是數(shù)學探究的具體體現(xiàn)，也是學生思維發(fā)展外顯的具體表現(xiàn)。

《風箏軸對稱結構》一課，通過信息技術手段開展探究性學習，運用H5 動畫軟件制作了四道闖關活動，為學生創(chuàng)設多角度探索、理解數(shù)學的情境。第一關，用數(shù)方格的方法繪制軸對稱圖形“菱形”；第二關，在方格上繪制軸對稱圖形“圣誕樹”；第三關，運用軸對稱的方法，在空白窗口繪制軸對稱圖形“圣誕樹”；第四關，任意旋轉圣誕樹的左半邊圖形，完成軸對稱圖形的繪制。在計算機上通過鼠標描點、連線、移動三角板等實踐操作活動，完成軸對稱圖形的繪制。通過四重由淺入深的實踐探究過程，為學生提供個體學習的機會，驅動學生開展多樣化探究，從而清晰地展現(xiàn)學生對軸對稱知識的認知與思考過程，使其思維從直觀發(fā)展至抽象，真正理解軸對稱圖形的特征，掌握軸對稱圖形的繪制方法，從而豐富數(shù)學視角，提高數(shù)學素養(yǎng)。

四、回歸項目，應用概念解決問題，提升綜合能力

新時代背景下，學生不僅要具備解決問題的能力，還要有找到解決問題方法的能力。STEM 教育要求學生從原來的過度強調記憶信息的學習狀態(tài)，轉向學會獲得運用信息并根據(jù)自己的觀察分析來創(chuàng)造新的方法。在數(shù)學課堂上，教師應引導學生在獲取相應的數(shù)學概念后，以項目為載體，以解決問題為驅動力，主動搜尋解決問題的方法策略，融會貫通地應用概念解決現(xiàn)實生活中的現(xiàn)實問題，真正做到學以致用。

《風箏軸對稱結構》一課，在學習軸對稱的新知后，教師讓學生回歸到課前的現(xiàn)實問題：運用所學知識，設計一款結構對稱的風箏。這種回歸式的教學，在一定程度上再次觸發(fā)學生為解決問題而主動求知，促進學生在既定目標下，針對性地提出具體的設計思路及解決問題的方案，為學生創(chuàng)設釋放創(chuàng)意的空間。學生在裁剪風箏骨架及風箏面時，不再是隨意而忙亂的，而會拿出三角板測量長度，尋找對稱軸，運用畫筆描繪對應點，經(jīng)過反復比對后再進行裁剪。他們小心翼翼地相互協(xié)作，將骨架貼在風箏面上，以確保風箏左右對稱，從而解決問題，將所學知識轉化為自身綜合實踐的能力，發(fā)展應用意識和解決問題的能力。

總之，STEM 視域下小學數(shù)學的融合教學，需要教師在STEM 教育理念下，將現(xiàn)實問題與學科知識充分融合，通過驅動性任務引出數(shù)學問題，使學生親身經(jīng)歷，在實踐探究知識的過程中，既能扎實地掌握知識概念，又能發(fā)展學科的核心素養(yǎng)，提升應對未來需求的學習力。