STEAM視域下的小學(xué)數(shù)學(xué)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐研究

張榮桂

(合肥市南園學(xué)校 安徽合肥 230000)

STEAM教育是系統(tǒng)地、規(guī)范地培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、藝術(shù)素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)的教育，STEAM教育的推廣和實(shí)施可以促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展和學(xué)生高級(jí)思維能力的培養(yǎng)，開(kāi)展STEAM教育是當(dāng)前教育領(lǐng)域普遍關(guān)注的焦點(diǎn)，也是當(dāng)今教育改革發(fā)展的重要任務(wù)。STEAM視域，具有契合小學(xué)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)教育的訴求，豐富小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)理論依據(jù)的優(yōu)勢(shì)。STEAM視域下的小學(xué)數(shù)學(xué)課程設(shè)計(jì)整合小學(xué)數(shù)學(xué)、科學(xué)、信息技術(shù)等多學(xué)科課程資源，豐富了小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容。在教學(xué)實(shí)踐中，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)輕松和諧的學(xué)習(xí)環(huán)境，可以多元發(fā)展學(xué)生的思維，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)和實(shí)踐能力。本文從STEAM視域下的小學(xué)數(shù)學(xué)課程設(shè)計(jì)、教學(xué)方式、評(píng)價(jià)方式三個(gè)方面展開(kāi)闡述。

一、STEAM視域下的小學(xué)數(shù)學(xué)課程設(shè)計(jì)

STEAM教育倡導(dǎo)學(xué)科整合和跨學(xué)科教學(xué)。STEAM視域下的課程設(shè)計(jì)，就是基于STEAM教育理念，系統(tǒng)考量教育教學(xué)內(nèi)容中的各種有效元素，開(kāi)展從底層到頂層的學(xué)科融合，使學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中融合所學(xué)知識(shí)的一種教學(xué)設(shè)計(jì)。數(shù)學(xué)作為一門基礎(chǔ)的工具性學(xué)科，與科學(xué)、信息技術(shù)等學(xué)科整合有利于拓展學(xué)生的認(rèn)知渠道，提高學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力。因此，在小學(xué)數(shù)學(xué)課程設(shè)計(jì)中，轉(zhuǎn)變教學(xué)理念，打破學(xué)科壁壘，可以整合多學(xué)科教學(xué)資源，開(kāi)發(fā)以問(wèn)題、主題或項(xiàng)目為核心的整合性課程。

(一)挖掘小學(xué)數(shù)學(xué)課程中的STEAM教育元素

依據(jù)義務(wù)教育階段的數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)學(xué)課程內(nèi)容設(shè)置“數(shù)與代數(shù)”“圖形與幾何”“統(tǒng)計(jì)與概率”“綜合與實(shí)踐”四個(gè)模塊，這些知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，教師教授單一的數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)，教學(xué)方式是以教師講授為主。其實(shí)，教材中的很多內(nèi)容完全可以與其他學(xué)科進(jìn)行整合，滲透STEAM教育元素，使學(xué)習(xí)的內(nèi)容富有趣味性。例如，教學(xué)二年級(jí)數(shù)學(xué)“認(rèn)識(shí)時(shí)、分、秒”時(shí)，教師可以指導(dǎo)學(xué)生動(dòng)手制作一個(gè)鐘面，通過(guò)制作鐘面的勞動(dòng)過(guò)程掌握有關(guān)“時(shí)、分、秒”的知識(shí)，準(zhǔn)確地認(rèn)識(shí)時(shí)間；教學(xué)二年級(jí)數(shù)學(xué)“角的認(rèn)識(shí)”和四年級(jí)數(shù)學(xué)“角的畫法”時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)折紙飛機(jī)操作活動(dòng)，讓學(xué)生折出指定度數(shù)的角，通過(guò)這一實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生不僅能認(rèn)識(shí)“角”的特征，還能輕松地掌握“角”的畫法；教學(xué)六年級(jí)“比的認(rèn)識(shí)”時(shí)，教師可以整合五年級(jí)科學(xué)課本“配制溶液”這一單元內(nèi)容，通過(guò)配制不同濃度的溶液使學(xué)生理解“比的前項(xiàng)”“比的后項(xiàng)”“比值”這三個(gè)概念以及它們之間的關(guān)系。我們?cè)谶M(jìn)行課程設(shè)計(jì)的時(shí)候，可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的特點(diǎn)滲透STEAM教育。

(二)小學(xué)數(shù)學(xué)與其他學(xué)科的整合

小學(xué)數(shù)學(xué)課程設(shè)計(jì)中的“學(xué)科跨界整合”，并非簡(jiǎn)單地堆砌學(xué)科知識(shí)，而是把握各學(xué)科知識(shí)內(nèi)部錯(cuò)綜復(fù)雜、交互融合的內(nèi)在聯(lián)系，將數(shù)學(xué)知識(shí)和科學(xué)、信息技術(shù)等學(xué)科知識(shí)進(jìn)行整合。課程內(nèi)容組織嚴(yán)格遵循“整合性”要求，設(shè)置符合小學(xué)生年齡段的課程主題。

STEAM融入數(shù)學(xué)課程應(yīng)基于數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)，有效完成STEAM教育目標(biāo)任務(wù)。STEAM視域下的課堂教學(xué)目標(biāo)不同于常規(guī)的課堂教學(xué)目標(biāo)，而是小學(xué)數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)等多學(xué)科基本知識(shí)、基本技能、基本方法的交互整合，超越了具體學(xué)科或工作領(lǐng)域，落實(shí)到解決真實(shí)世界復(fù)雜性問(wèn)題上。因此，STEAM視域下的課堂教學(xué)目標(biāo)具有多元化、多維度的特性，注重學(xué)生多學(xué)科的知識(shí)技能學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

根據(jù)STEAM教學(xué)目標(biāo)可以設(shè)計(jì)以下兩種課型：數(shù)學(xué)單科的STEAM課程和主題式STEAM課程。數(shù)學(xué)單科的STEAM課程是指將STEAM融入數(shù)學(xué)課堂，教師在教學(xué)預(yù)設(shè)中加入其他學(xué)科知識(shí)，或在教學(xué)方式上采用項(xiàng)目學(xué)習(xí)或工程設(shè)計(jì)的方式。主題式STEAM課程是這樣設(shè)計(jì)的：以數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)為核心，再選擇科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)等學(xué)科知識(shí)作為補(bǔ)充，對(duì)單元教材進(jìn)行整合，形成STEAM教學(xué)單元的教學(xué)目標(biāo)。在預(yù)設(shè)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)、制定STEAM教學(xué)目標(biāo)的時(shí)候，要從多方面考慮學(xué)科知識(shí)要求和學(xué)生素質(zhì)培養(yǎng)要求，要求整體設(shè)計(jì)，以引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)悟共通概念，準(zhǔn)確、合理地制訂教學(xué)目標(biāo)。此外，將傳統(tǒng)的教學(xué)方式轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅刂R(shí)和素養(yǎng)相結(jié)合的多元化教學(xué)方式。根據(jù)義務(wù)教育階段小學(xué)數(shù)學(xué)課程內(nèi)容四個(gè)模塊知識(shí)的特點(diǎn)，STEAM小學(xué)數(shù)學(xué)課型分短課時(shí)和長(zhǎng)課時(shí)兩種。其中“數(shù)與代數(shù)”“統(tǒng)計(jì)與概率”模塊適合采用短課時(shí)的典型實(shí)踐課程形式；“圖形與幾何”“綜合與實(shí)踐”模塊適合采用長(zhǎng)課時(shí)的主題式STEAM課程形式。主題式STEAM課程一般教學(xué)時(shí)長(zhǎng)較長(zhǎng)(至少需要80分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間)，在課堂上展開(kāi)教學(xué)需要兩節(jié)課時(shí)間，所以主題式STEAM課程更適合作為學(xué)校的校本課程，可以開(kāi)發(fā)為學(xué)校STEAM課程教學(xué)資源。

例如，在教學(xué)“認(rèn)識(shí)萬(wàn)以內(nèi)數(shù)”這一節(jié)課時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)一個(gè)短課時(shí)的STEAM課程“制作數(shù)字進(jìn)位器”，通過(guò)“制作數(shù)字進(jìn)位器”的項(xiàng)目學(xué)習(xí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)萬(wàn)以內(nèi)數(shù)的組成、讀寫、十進(jìn)制進(jìn)率等?！皥D形與幾何”教學(xué)模塊有些單元的知識(shí)可以整合成一個(gè)主題式STEAM課程。比如為了探究長(zhǎng)方體、正方體和圓柱的表面積、體積的計(jì)算公式，我們可以設(shè)計(jì)一個(gè)“我們學(xué)校的模型圖”制作項(xiàng)目，通過(guò)測(cè)量、計(jì)算、動(dòng)手制作完成作品。在做這個(gè)模型圖的時(shí)候還要用到沙盤、樹(shù)木花草的模型，需要找到固定建筑物模型的材料等。因此，學(xué)生必須開(kāi)動(dòng)腦筋尋找材料，應(yīng)用科學(xué)知識(shí)完成項(xiàng)目制作。同時(shí)，在制作的過(guò)程中培養(yǎng)了學(xué)生的勞動(dòng)技能。

此外，還可以使用教學(xué)軟件、圖形計(jì)算器、數(shù)字化傳感系統(tǒng)、“希沃”白板、智慧課堂等設(shè)備來(lái)輔助教學(xué)，對(duì)相關(guān)的學(xué)習(xí)資料、小視頻、圖片巧妙地加以應(yīng)用，開(kāi)發(fā)出STEAM課程資源。這些資源的運(yùn)用讓學(xué)生有身臨其境的感覺(jué)，使教學(xué)情境更有真實(shí)感，有利于學(xué)生跳出書(shū)本的局限，開(kāi)闊視野，拓寬知識(shí)面。

(三)設(shè)計(jì)基于STEAM教育的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課程

目前，大多數(shù)學(xué)校的STEAM教育主要以項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的形式開(kāi)展，缺乏規(guī)范的、系統(tǒng)的STEAM課程。以小學(xué)數(shù)學(xué)課程為載體設(shè)計(jì)基于STEAM教育的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課程，可以填補(bǔ)這一空白。愛(ài)玩、愛(ài)動(dòng)是小學(xué)生的天性，小學(xué)數(shù)學(xué)課程中“綜合與實(shí)踐”活動(dòng)深受學(xué)生喜愛(ài)，但是“綜合與實(shí)踐”活動(dòng)在課程設(shè)置上每學(xué)期只有一兩個(gè)課時(shí)，不能滿足學(xué)生的需求。因此，我們可以參照“綜合與實(shí)踐”活動(dòng)的模式，設(shè)計(jì)基于STEAM教育的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課程。首先，合理整合課程內(nèi)容，設(shè)計(jì)出寓教于樂(lè)、便于開(kāi)展的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課程。例如，“認(rèn)識(shí)一百以內(nèi)的數(shù)”可以設(shè)計(jì)成“數(shù)字大廈”“數(shù)字方陣”“隨機(jī)數(shù)”等實(shí)踐活動(dòng)課程；“認(rèn)識(shí)平面圖形”可以設(shè)計(jì)成“格點(diǎn)中的圖形”“有趣的七巧板”“拼板游戲”等實(shí)踐活動(dòng)課程；“平移、旋轉(zhuǎn)、軸對(duì)稱”可以設(shè)計(jì)成“五子棋”“剪窗花”“大自然中的對(duì)稱美”等實(shí)踐活動(dòng)課程；還可以用撲克牌算“24點(diǎn)”的方法來(lái)鞏固計(jì)算；等等。其次，在實(shí)施過(guò)程中最好有專門的STEAM實(shí)驗(yàn)室，方便學(xué)生動(dòng)手操作，使學(xué)生能充分、自主地參與活動(dòng)。教育主管部門和學(xué)校應(yīng)該提倡教師研制、開(kāi)發(fā)這樣的教育資源，將數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課程作為校本課程，或?qū)W校“課后三點(diǎn)半”的個(gè)性化課程。當(dāng)前為了落實(shí)“雙減”政策，切實(shí)提升學(xué)校育人水平，一線教師要思考怎樣避免重復(fù)的、機(jī)械的書(shū)寫和計(jì)算，有效地減輕義務(wù)教育階段學(xué)生過(guò)重的作業(yè)負(fù)擔(dān)。那么能不能讓學(xué)生通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)復(fù)習(xí)和鞏固教學(xué)內(nèi)容？STEAM教育為我們提供了契機(jī)，讓學(xué)生們從“做數(shù)學(xué)”變成了“玩數(shù)學(xué)”。因此，開(kāi)展基于STEAM教育的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，不僅可以減輕學(xué)生的學(xué)業(yè)負(fù)擔(dān)，而且為學(xué)生提供了多種多樣的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)和豐富多彩的課程資源。

二、采用多樣化的教學(xué)方式

(一)跨學(xué)科課堂教學(xué)方式

STEAM教育注重培養(yǎng)學(xué)生通過(guò)動(dòng)手實(shí)踐解決實(shí)際問(wèn)題的能力。在課堂教學(xué)中，教師的教學(xué)方式、教學(xué)策略和學(xué)生的學(xué)習(xí)活動(dòng)、學(xué)習(xí)方式都要有所改變。教學(xué)中需要把握學(xué)科結(jié)構(gòu)和跨學(xué)科融合之間的平衡，從單一的學(xué)科教學(xué)走向跨多學(xué)科的整合教學(xué)，不僅要傳授學(xué)科知識(shí)，還要通過(guò)教學(xué)方式、學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，通過(guò)STEAM課程體系的構(gòu)建、重塑，形成一種新的學(xué)習(xí)系統(tǒng)。在教學(xué)實(shí)踐中師生雙方要明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)一個(gè)能讓學(xué)生動(dòng)手體驗(yàn)的課堂，師生雙方共同設(shè)計(jì)以人為本的學(xué)習(xí)方式，進(jìn)一步創(chuàng)造一個(gè)有利于學(xué)生自主學(xué)習(xí)、自主探究、合作互動(dòng)的學(xué)習(xí)空間。在課堂教學(xué)中采用問(wèn)題導(dǎo)向、項(xiàng)目學(xué)習(xí)、模擬與體驗(yàn)、探究等基于實(shí)踐的教學(xué)方式，尊重學(xué)生已有的生活、學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)，讓學(xué)生經(jīng)歷猜想、動(dòng)手操作、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證或數(shù)據(jù)論證等過(guò)程，逐步構(gòu)建和獲得新知。也就是讓學(xué)生通過(guò)探究或發(fā)現(xiàn)的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)所學(xué)知識(shí)的內(nèi)化、遷移乃至創(chuàng)新，提升學(xué)科綜合素養(yǎng)。

(二)以學(xué)生為中心的學(xué)習(xí)方式

STEAM教育基于建構(gòu)主義理論，提倡學(xué)習(xí)者在實(shí)踐中對(duì)新概念形成自己的理解。因此，STEAM教育強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性。STEAM課堂教學(xué)活動(dòng)以學(xué)生為中心，從真實(shí)情境出發(fā)，整合各學(xué)科知識(shí)來(lái)解決問(wèn)題。主題式STEAM課程教學(xué)以數(shù)學(xué)學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)為抓手，為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐和深入理解科學(xué)概念的機(jī)會(huì)，以真實(shí)的情境融入教學(xué)中，使數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)既有趣又有味。STEAM課程學(xué)習(xí)要求學(xué)生用自己的雙手做事，以發(fā)展特定的知識(shí)或特定的技能，實(shí)際上是體驗(yàn)式學(xué)習(xí)。這不僅是學(xué)習(xí)，也是經(jīng)歷和體驗(yàn)創(chuàng)造，能激發(fā)學(xué)生的思維，培養(yǎng)他們的好奇心，提升他們的求知欲，以其獨(dú)特的途徑來(lái)提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)展其創(chuàng)造性思維。

三、靈活應(yīng)用多維評(píng)價(jià)方法

STEAM教育是教育觀念和教學(xué)思路的創(chuàng)新。傳統(tǒng)教育關(guān)注學(xué)生的考試成績(jī)，STEAM教育更關(guān)注學(xué)生的綜合素養(yǎng)。因此，STEAM課程評(píng)價(jià)不同于學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)，在評(píng)價(jià)方式上包括形成性評(píng)價(jià)和終結(jié)性評(píng)價(jià)兩種形式。形成性評(píng)價(jià)是通過(guò)學(xué)生問(wèn)卷調(diào)查、教師課堂教學(xué)量表、學(xué)生課堂狀態(tài)觀察表和知識(shí)檢測(cè)形式來(lái)了解階段性的教學(xué)成果和存在的問(wèn)題，及時(shí)分析存在的問(wèn)題，切實(shí)制定改進(jìn)措施；終結(jié)性評(píng)價(jià)采用展示學(xué)生的書(shū)面報(bào)告、小論文、收集的資料和制作的作品，以及動(dòng)手操作演示、演講等形式。形成性評(píng)價(jià)應(yīng)該遵循“尊重個(gè)體，發(fā)揮個(gè)性，賦予每一位學(xué)生充分發(fā)展的空間”的教育理念。評(píng)價(jià)內(nèi)容細(xì)分為以下三個(gè)方面：

知識(shí)和能力：掌握數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)和跨學(xué)科共通知識(shí)，包括獲取信息的能力、運(yùn)算能力、規(guī)范畫圖的能力、動(dòng)手操作能力、解決實(shí)際問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力。

精神和方法：在實(shí)踐活動(dòng)中有刻苦鉆研的精神、有團(tuán)結(jié)合作的精神、有創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新精神；有挑戰(zhàn)的毅力，敢于冒險(xiǎn)，敢于嘗試錯(cuò)誤；善于總結(jié)經(jīng)驗(yàn)方法，懂得與同伴分享自己的感悟、疑問(wèn)和困惑。

價(jià)值觀：通過(guò)解決問(wèn)題的實(shí)踐活動(dòng)，樹(shù)立正確的人生觀和價(jià)值觀，擁有健康的生活方式、良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣，擁有健全的人格和積極向上的人生態(tài)度。

例如，在教學(xué)三年級(jí)數(shù)學(xué)下冊(cè)“認(rèn)識(shí)年、月、日”這一單元時(shí)，可以讓學(xué)生設(shè)計(jì)暑假兩個(gè)月的月歷表和用24時(shí)計(jì)時(shí)法設(shè)計(jì)假期生活學(xué)習(xí)日程表，通過(guò)這兩種表格的設(shè)計(jì)，使學(xué)生鞏固和運(yùn)用有關(guān)時(shí)間的知識(shí)，合理安排學(xué)習(xí)時(shí)間。

此外，學(xué)生在學(xué)習(xí)偏好、認(rèn)知風(fēng)格、思維特征、學(xué)習(xí)習(xí)慣等方面存在差異，我們不能把這些差異簡(jiǎn)單地視為“好與差”“強(qiáng)與弱”。我們應(yīng)力求有利于學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，尊重個(gè)體，提高學(xué)生的自主性。

結(jié)語(yǔ)

STEAM教育理念為我們開(kāi)展小學(xué)數(shù)學(xué)課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐指明了方向。在教學(xué)實(shí)踐中，小學(xué)數(shù)學(xué)教師要從STEAM視域出發(fā)，開(kāi)展教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生獲得相關(guān)的學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生在相關(guān)領(lǐng)域進(jìn)行深入學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的系統(tǒng)思維、批判思維和創(chuàng)新思維，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力、創(chuàng)新能力和合作能力。