數(shù)中之術(shù)，學(xué)科融合

陳煜

[摘? 要] 初中數(shù)學(xué)教學(xué)中涉及的概念較抽象，數(shù)學(xué)知識原理較多，學(xué)生不易理解和掌握. STEM教育的跨學(xué)科、多學(xué)科的融合理念，將科學(xué)、技術(shù)、工程方面的知識融入數(shù)學(xué)學(xué)科，將抽象問題轉(zhuǎn)化為具象問題，提升學(xué)生的探究能力，培養(yǎng)學(xué)生解決問題的應(yīng)用能力. 初中數(shù)學(xué)教師應(yīng)深入挖掘STEM教育背后的內(nèi)在價值，在課堂教學(xué)中將其他學(xué)科知識與數(shù)學(xué)知識有效融合，豐富數(shù)學(xué)教學(xué)的價值內(nèi)涵，在教學(xué)中進(jìn)行STEM教育的實(shí)踐與思考.

[關(guān)鍵詞] 初中數(shù)學(xué);STEM教育;內(nèi)在價值;課堂教學(xué);實(shí)踐與思考

社會不斷發(fā)展進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)迅速更迭，為各個行業(yè)帶來了新的發(fā)展機(jī)遇與挑戰(zhàn). 在當(dāng)前的初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，引入STEM教育理念具有較強(qiáng)的應(yīng)用價值. STEM教育主要融合科學(xué)知識、先進(jìn)技術(shù)、工程應(yīng)用、數(shù)學(xué)知識等，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科融合. 在數(shù)學(xué)學(xué)科中引入STEM教育理念，既是學(xué)科需要也是時代需要，其致力于促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展，提升學(xué)生的綜合應(yīng)用水平.

分析STEM教育理念的內(nèi)在價值

STEM教育理念，致力于推動學(xué)生在4個學(xué)科領(lǐng)域（科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)）有所作為，并培養(yǎng)學(xué)生能夠有效解決現(xiàn)代社會中個人健康、環(huán)境、能源、消費(fèi)等相關(guān)問題. 運(yùn)用STEM教育理念大概包含5個過程：建立合作關(guān)系、組織團(tuán)隊(duì)、開發(fā)項(xiàng)目、設(shè)計(jì)與開發(fā)、調(diào)整系統(tǒng)支持.

展開來講：首先，科學(xué)主要是對自然世界的研究，其中包括生物知識、物理知識、化學(xué)知識等，以及對事實(shí)與準(zhǔn)則的應(yīng)用. 其次，技術(shù)主要應(yīng)用于一些創(chuàng)造性、技術(shù)性的成果. 再次，工程主要是為實(shí)現(xiàn)人們對社會物質(zhì)需要創(chuàng)作的活動. 在數(shù)學(xué)教學(xué)中融入工程教育主要是為學(xué)生合理設(shè)計(jì)一些滿足學(xué)生需求的學(xué)習(xí)方案，用數(shù)學(xué)思維解決相關(guān)問題. 最后，數(shù)學(xué)是一門集圖像、文字、數(shù)字、數(shù)量關(guān)系、空間位置、幾何圖形等為一體的學(xué)科. 數(shù)學(xué)教學(xué)主要是按照自身的猜想，并通過相關(guān)理論進(jìn)行證明的過程，是國家基礎(chǔ)教育的關(guān)鍵部分，貫穿于大多數(shù)課程.

在實(shí)際教學(xué)中，數(shù)學(xué)知識抽象性較強(qiáng)，并會應(yīng)用到一些復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式與原理等，對學(xué)生邏輯思維的要求較強(qiáng). 在這種情況下，采取STEM教育理念，不僅可以將抽象的數(shù)學(xué)知識具體化，激發(fā)數(shù)學(xué)教學(xué)的活力，同時還可以幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識，提升初中數(shù)學(xué)的應(yīng)用技能. 所以，在數(shù)學(xué)教學(xué)中融入科學(xué)、技術(shù)、工程的相關(guān)知識，可以保證學(xué)生完成學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)數(shù)學(xué)教學(xué)效果.

初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)與STEM教育理念的有效融合的實(shí)踐與思考

數(shù)學(xué)科目，作為我國基礎(chǔ)教育的關(guān)鍵部分，在初中數(shù)學(xué)教學(xué)應(yīng)該有效融入科學(xué)知識、技術(shù)理念、工程教育等相關(guān)內(nèi)容，增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)綜合思維，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)解題能力.

1. 學(xué)會數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)技巧，提升學(xué)生的數(shù)學(xué)思維

教學(xué)中的素質(zhì)教育多次提出，數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容不能局限于解題結(jié)果，而應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生掌握數(shù)學(xué)解題的過程，增強(qiáng)學(xué)生領(lǐng)悟數(shù)學(xué)思想，在實(shí)際教學(xué)中要重視直接經(jīng)驗(yàn)與間接經(jīng)驗(yàn)的積累. 舉例來說，學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)“軸對稱與軸對稱圖形”時，不僅要掌握軸對稱圖形的基本性質(zhì)，還要學(xué)習(xí)如何總結(jié)這些規(guī)律、如何運(yùn)用對稱思想等，提升學(xué)生對圖形的敏感性. 教師要幫助學(xué)生將一些知識化繁為簡，提升學(xué)生分析問題的能力. 再例如，學(xué)習(xí)到初中數(shù)學(xué)“反比例函數(shù)”時，要培養(yǎng)學(xué)生的方程思想，強(qiáng)化學(xué)生對反比例函數(shù)知識的掌握，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識.

2. 促進(jìn)數(shù)學(xué)與科學(xué)的融合，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)求真的精神

在開展數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，可以融合科學(xué)中的相關(guān)知識，幫助學(xué)生有效解決數(shù)學(xué)問題，同時增強(qiáng)學(xué)生的科學(xué)素質(zhì). 數(shù)學(xué)知識中，有許多知識與物理學(xué)科存在著交叉關(guān)系. 舉例來說，學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)“全等三角形”“相似三角形”時，便能應(yīng)用到物理知識中的“鏡像原理”“回聲問題”等相關(guān)知識. 在解題過程中，要有轉(zhuǎn)化思維，將物理中的平面鏡成像原理與數(shù)學(xué)中的相似三角形的對應(yīng)知識進(jìn)行有效融合，在最短的時間內(nèi)解出問題的答案. 對數(shù)學(xué)問題的學(xué)習(xí)與研究，決不能憑借于死記硬背的知識原理解題，而是要以求真務(wù)實(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的精神對數(shù)學(xué)問題進(jìn)行觀察，加強(qiáng)實(shí)踐操作，掌握數(shù)學(xué)中的圖形變化、邏輯推理等各種方法. 舉例來說，學(xué)習(xí)到初中數(shù)學(xué)“等腰三角形的軸對稱”時，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生親自動手操作，畫出對稱軸，并通過小組討論研究等腰三角形與等邊三角形的關(guān)系，分別畫出幾條對稱軸. 通過細(xì)微的觀察，小組成員相互對比，總結(jié)出一定的規(guī)律后由學(xué)生親自動手驗(yàn)證，將直觀的操作與推導(dǎo)出的原理進(jìn)行有效結(jié)合，使推理猜想成為研究得到的結(jié)論.

3. 將技術(shù)與數(shù)學(xué)有效融合，培養(yǎng)學(xué)生的信息應(yīng)用能力

新課標(biāo)曾明確提出，數(shù)學(xué)教學(xué)的設(shè)計(jì)要按照現(xiàn)實(shí)條件，應(yīng)用信息技術(shù)手段，并加強(qiáng)數(shù)學(xué)科目與信息技術(shù)有效融合，提升數(shù)學(xué)教學(xué)的實(shí)效性;要深入挖掘信息技術(shù)的功能與各種作用，引導(dǎo)學(xué)生積極主動投入數(shù)學(xué)教學(xué)活動當(dāng)中. 舉例來說，學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)“統(tǒng)計(jì)表、統(tǒng)計(jì)圖的選用”時，教師可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)開展一些數(shù)學(xué)活動，將統(tǒng)計(jì)圖與統(tǒng)計(jì)表的制作過程以視頻的形式直觀展現(xiàn)給學(xué)生觀看，并通過功能變化引導(dǎo)學(xué)生了解統(tǒng)計(jì)圖與統(tǒng)計(jì)表之間的轉(zhuǎn)換. 在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中合理應(yīng)用信息技術(shù)，可以幫助學(xué)生直觀感受到知識形成的具體過程，并明確知識之間存在的內(nèi)在聯(lián)系. 同時，可以加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)信息化教學(xué)的建設(shè)，保證教學(xué)與反饋更加精準(zhǔn)及時. 教師也可以借助于信息技術(shù)手段布置作業(yè)與任務(wù)，如在網(wǎng)上批改作業(yè)，或通過微課形式化解教學(xué)難點(diǎn)，或通過視頻方式為學(xué)生解答疑問，緩解學(xué)生的課業(yè)負(fù)擔(dān);教師也可以借助于信息技術(shù)通過網(wǎng)絡(luò)平臺與家長及時溝通交流，使家長更好地了解學(xué)生的在校情況，調(diào)整家長與教師信息不對等的情況.

4. 促進(jìn)工程與數(shù)學(xué)的整合，構(gòu)建生活化教學(xué)模式

開展數(shù)學(xué)知識教學(xué)，絕不能局限于課本教材與理論，而應(yīng)該多開展一些綜合性實(shí)踐教學(xué)活動，提升學(xué)生的綜合運(yùn)用能力以及實(shí)際解決問題的能力. 教師可以設(shè)計(jì)一些具有綜合性的數(shù)學(xué)題，同時組織學(xué)生成立小組進(jìn)行商討解決，提升學(xué)生的發(fā)散性思維. 事實(shí)上，一些數(shù)學(xué)題及教學(xué)內(nèi)容與我們現(xiàn)實(shí)生活中的工程問題存在著不可分割的聯(lián)系. 舉例來說，學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)“主視圖、左視圖、俯視圖”時，教師可以選擇一些立體圖形引導(dǎo)學(xué)生將圖形的簡單視圖畫出來，或搭配一些選項(xiàng)讓學(xué)生選取出來，這種方法與工程建模極其相似——開展工程建設(shè)時首先要確定工程各角度的視圖，然后綜合比對相關(guān)建設(shè)的比例等.

5. 有效應(yīng)用STEM教育理念，促進(jìn)多學(xué)科融合

數(shù)學(xué)學(xué)科作為一門基礎(chǔ)學(xué)科，是科學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科的出發(fā)點(diǎn)，這些科目也是學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的最終歸宿. 縱觀當(dāng)前我國中小學(xué)教育教學(xué)現(xiàn)狀，大多數(shù)科目對工程知識與科學(xué)知識的應(yīng)用較少，所以應(yīng)加強(qiáng)工程教育，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神. 例如，在數(shù)學(xué)活動課“測量兩地間的距離”中，教師帶領(lǐng)學(xué)生在校內(nèi)或校外測量目標(biāo)兩地的距離，不僅需要數(shù)學(xué)中全等、相似的相關(guān)知識，還需要學(xué)生掌握測距儀、水平儀等工程工具的操作技術(shù). 在實(shí)踐操作中感悟多次測量減小誤差的科學(xué)求真精神，豐富學(xué)生的地理人文知識，感受數(shù)學(xué)知識在其他學(xué)科的廣泛運(yùn)用. 在數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生利用圖紙的形式掌握數(shù)學(xué)理論知識，并按照數(shù)學(xué)教材構(gòu)建特色化的數(shù)學(xué)課程，要注重本地教學(xué)資源的開發(fā)，整合相關(guān)地區(qū)的教學(xué)資源，加強(qiáng)交流溝通，打造新型STEM數(shù)學(xué)教育理念，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

在初中教學(xué)中對STEM教育理念的應(yīng)用，主要強(qiáng)調(diào)多學(xué)科的融合發(fā)展，注重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力、應(yīng)用能力等. 數(shù)學(xué)教師應(yīng)該創(chuàng)新教育理念，有效提高對STEM教育理念的重視程度，構(gòu)建相應(yīng)的教學(xué)情境模式，引導(dǎo)學(xué)生加強(qiáng)交流合作，并不斷探求新知識，由此更好地享受學(xué)習(xí)知識的過程，提升學(xué)生的核心素養(yǎng). 在未來，STEM教育理念將創(chuàng)新數(shù)學(xué)教學(xué)新格局，使教師可以更靈活地應(yīng)用科學(xué)知識、技術(shù)知識、工程知識等，并在數(shù)學(xué)函數(shù)知識、方程知識、幾何知識等方面都有所研究，簡化一些數(shù)學(xué)原理，增強(qiáng)數(shù)學(xué)知識的實(shí)用性，促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)的長遠(yuǎn)發(fā)展.