基于STEM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略研究

胡東平

摘 要：STEM教育作為全球關(guān)注的熱點內(nèi)容，強調(diào)學(xué)科間的交叉融合，著重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識與動手實踐能力，因此在學(xué)校教育過程中應(yīng)用STEM教育理念也是開展素質(zhì)教育的體現(xiàn)。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用這一教育理念，要求教師始終堅持跨學(xué)科原則進行課堂教學(xué)活動的設(shè)計。無論是在數(shù)學(xué)課堂的前置性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，還是課堂教學(xué)內(nèi)容、活動的具體設(shè)計與組織以及課外的綜合實踐活動，都要在體現(xiàn)跨學(xué)科的理念的同時引導(dǎo)小學(xué)生創(chuàng)新意識、合作意識等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提升，實現(xiàn)小學(xué)生的全面發(fā)展。

關(guān)鍵詞：STEM理念;小學(xué)數(shù)學(xué);教育理念

中圖分類號：G62 ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-9132（2022）14-0053-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.14.018

在小學(xué)的學(xué)校教育中，數(shù)學(xué)學(xué)科往往是教師關(guān)注的重點，但往往也是教學(xué)的難點所在。所以了解教學(xué)中存在的問題，通過應(yīng)用新的教育理念創(chuàng)新教學(xué)并提高教學(xué)效果就成為當(dāng)前大部分小學(xué)數(shù)學(xué)教師的共同任務(wù)與目標(biāo)。

一、STEM教育理念的概念及積極意義

STEM教育理念是當(dāng)前教育教學(xué)環(huán)境下應(yīng)用逐漸廣泛的一種新興的教學(xué)理念。對于STEM的定義，20世紀(jì)90年代后期，美國國家科學(xué)基金會（NFS）給出的定義是：STEM不僅包含科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和計算機科學(xué)共同的策略，而且包括社會科學(xué)（如心理學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、社會學(xué)和政治學(xué)）[1]。其中，科學(xué)、數(shù)學(xué)、工程和計算機這四個學(xué)科被稱為元學(xué)科（Meta-Discipline），相互之間具有緊密的聯(lián)系，互為基礎(chǔ)與發(fā)展。但隨著各方面對這一理念的不斷深入研究和探索，其中所強調(diào)的跨學(xué)科綜合不再僅僅局限于這四門學(xué)科，而是包含當(dāng)前階段學(xué)生所需要的各門學(xué)科。同時，基于這一理念所展開的教學(xué)過程并不是簡單地將這些學(xué)科疊加起來，而是把相互獨立的學(xué)科的內(nèi)容、教學(xué)形式等進行有機整合，從而形成一個整體。這種跨學(xué)科的綜合教學(xué)內(nèi)容能夠培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)、探究并解決問題的能力，這才是STEM素養(yǎng)的真實體現(xiàn)。而應(yīng)用STEM教育理念對當(dāng)前學(xué)校教育的學(xué)科教學(xué)進行創(chuàng)新與改革的目的就在于培養(yǎng)具有STEM素養(yǎng)的創(chuàng)新型人才。

具體而言，在當(dāng)前的學(xué)校教育中應(yīng)用STEM教育理念的積極意義主要表現(xiàn)在學(xué)生個人發(fā)展和課堂教學(xué)水平提升兩個方面：（1）從學(xué)生個人發(fā)展的角度來說，應(yīng)用STEM教育理念進行課堂教學(xué)內(nèi)容、活動的設(shè)計既能夠引導(dǎo)學(xué)生形成跨學(xué)科學(xué)習(xí)的理念和習(xí)慣，也有助于學(xué)生多學(xué)科綜合的知識體系的形成，從而強化學(xué)生的基礎(chǔ)知識和學(xué)習(xí)能力，提高學(xué)生在課上課下的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。（2）從提升課堂教學(xué)水平的角度來說，則主要是指STEM教學(xué)理念下強調(diào)學(xué)科綜合，強調(diào)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。所以，教師要對課堂教學(xué)的模式、活動形式、知識內(nèi)容等多個方面進行創(chuàng)新和改革，使課堂教學(xué)能夠與學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣、基本學(xué)習(xí)情況、學(xué)習(xí)能力等等更為契合，從而發(fā)揮更強的教學(xué)能力。因此，這一教學(xué)理念的應(yīng)用能夠起到提高課堂教學(xué)水平的作用。

二、基于STEM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略

（一）STEM理念下的多學(xué)科交叉課前預(yù)習(xí)

對于素質(zhì)教育理念下的小學(xué)教學(xué)而言，教師不僅要關(guān)注小學(xué)生學(xué)科知識的教學(xué)，還需要關(guān)注小學(xué)生學(xué)習(xí)習(xí)慣和學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)和提升。因此，在小學(xué)的數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，課前的預(yù)習(xí)、導(dǎo)入等準(zhǔn)備環(huán)節(jié)也至關(guān)重要。教師課前的充分準(zhǔn)備，不僅能夠有效提高課堂上的教學(xué)效率，還能夠引導(dǎo)小學(xué)生進行自主性的、高效率的預(yù)習(xí)活動，從而提高小學(xué)生在數(shù)學(xué)課堂上的學(xué)習(xí)質(zhì)量和效率。正是因為課前預(yù)習(xí)、準(zhǔn)備的重要性，所以教師在應(yīng)用STEM教育理念進行小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新時，就應(yīng)該先從課前預(yù)習(xí)的這一環(huán)節(jié)出發(fā)。教師根據(jù)STEM教育理念構(gòu)建綜合性數(shù)學(xué)課堂，實際上就是將數(shù)學(xué)學(xué)科與科學(xué)學(xué)科、技術(shù)學(xué)科、工程學(xué)科等進行有機融合，旨在打破各學(xué)科之間的界限，拓展學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中的認(rèn)知面，提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)與學(xué)習(xí)能力[2]。所以，教師在這一理念下進行小學(xué)課前預(yù)習(xí)的設(shè)計與引導(dǎo)，主要就是通過多學(xué)科交叉引入數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)內(nèi)容，讓小學(xué)生在課堂開始之前完成舊知識內(nèi)容的復(fù)習(xí)鞏固與新知識的簡單了解。

以義務(wù)教育教科書人教版六年級的“位置與方向”這一章節(jié)的教學(xué)為例，教師在進行課堂教學(xué)之前，需要先了解本章節(jié)中核心的教學(xué)內(nèi)容，也就是用角度與長度單位來確定物體的位置與方向。然后以此為基礎(chǔ)，回顧本學(xué)科相關(guān)的前置知識內(nèi)容以及其他學(xué)科中已經(jīng)學(xué)過的相關(guān)的知識內(nèi)容。在語文學(xué)科中，教師可以與古詩《黃鶴樓送孟浩然之廣陵》相結(jié)合，讓小學(xué)生回顧古詩詞中關(guān)于位置與距離、時間的描寫，結(jié)合古代地圖進行距離與方向的確定。在科學(xué)學(xué)科中，教師則可以結(jié)合義務(wù)教育教科書人教版四年級的“考察前的準(zhǔn)備”這一章節(jié)中的知識內(nèi)容來設(shè)計預(yù)習(xí)任務(wù)。而與英語學(xué)科結(jié)合，教師則可以選擇“How can I get there”這一單元的相關(guān)場景、單詞和句型等來進行課前預(yù)習(xí)內(nèi)容的設(shè)計。在結(jié)合多個學(xué)科的基礎(chǔ)上確定數(shù)學(xué)課堂課前預(yù)習(xí)的內(nèi)容，既能夠借助于豐富的內(nèi)容吸引小學(xué)生，使其積極自主地完成課前預(yù)習(xí)的任務(wù)，也能夠引導(dǎo)小學(xué)生完成多學(xué)科知識內(nèi)容的回顧，形成跨學(xué)科學(xué)習(xí)的習(xí)慣以及知識體系，使小學(xué)生對于學(xué)科知識的積累更為扎實，為后續(xù)階段的高效率學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)。

（二）STEM理念下的輔助整合式課堂教學(xué)

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，知識內(nèi)容本身具有抽象性，使小學(xué)生在理解相關(guān)數(shù)學(xué)概念、公式等的過程中存在障礙，是影響小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)效果的主要問題之一。因此從這一角度來說，提高數(shù)學(xué)課堂教學(xué)水平的有效方式之一就是將抽象的知識內(nèi)容形象化，輔助小學(xué)生理解學(xué)習(xí)。形象化教學(xué)抽象知識點，能夠讓學(xué)生在課堂中提升自身的邏輯思維能力，并將知識的結(jié)構(gòu)簡化，從而有效提高學(xué)習(xí)效率。當(dāng)STEM教育被引入小學(xué)數(shù)學(xué)課堂時，其能夠提供一種跨學(xué)科的學(xué)習(xí)方式，幫助學(xué)生在數(shù)學(xué)問題解答過程中運用科學(xué)工具[3]。因此，基于STEM教育理念的輔助整合式課堂，有利于實現(xiàn)小學(xué)生的高效學(xué)習(xí)，從而強化課堂教學(xué)的效果。具體來說就是，將各學(xué)科常用的教學(xué)輔助手段與小學(xué)的數(shù)學(xué)教學(xué)相結(jié)合，使其在解讀抽象化數(shù)學(xué)知識的過程中發(fā)揮作用。549A1CD5-D78D-4329-A4D1-DDCBBDD75FAD

例如，在進行義務(wù)教育教科書人教版六年級“百分?jǐn)?shù)”這一部分知識內(nèi)容的教學(xué)時，課堂教學(xué)的難點主要就在于小學(xué)生對百分?jǐn)?shù)這個概念的理解以及百分?jǐn)?shù)與小數(shù)、分?jǐn)?shù)之間的相互轉(zhuǎn)化。在進行教學(xué)設(shè)計時，教師首先需要考慮到數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的趣味性，也就是小學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的激發(fā)。在這一目標(biāo)之下，教師可以利用信息技術(shù)課堂上的手段與技術(shù)，通過動態(tài)課件、微課視頻等方式進行百分?jǐn)?shù)相關(guān)概念的簡單講解，利用小學(xué)生喜愛的動畫形式初步激發(fā)小學(xué)生對于百分?jǐn)?shù)的學(xué)習(xí)興趣。其次，教師要利用小學(xué)生更容易理解和掌握的方式進行百分?jǐn)?shù)概念的解讀，講解三者之間轉(zhuǎn)化的原則。同時，教師可以通過結(jié)合生活應(yīng)用的方式，以實際的案例探究出發(fā)，讓小學(xué)生在解決現(xiàn)實中常見問題的過程中逐步理解百分?jǐn)?shù)、小數(shù)以及分?jǐn)?shù)之間的區(qū)別，掌握其轉(zhuǎn)化的方法。通過這種將輔助教學(xué)手段進行整合的方式進行小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的創(chuàng)新，是STEM教育理念應(yīng)用的體現(xiàn)，同時也是提高課堂教學(xué)有效性的途徑。

（三）STEM理念下的情景整合式課堂教學(xué)

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，情境的創(chuàng)設(shè)與學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解具有十分密切的關(guān)系，情境越復(fù)雜，所具有的探究性就越強。學(xué)生從這些情境中結(jié)合STEM課程理念不僅可以收獲到樂趣，而且可以學(xué)會、學(xué)懂、學(xué)透數(shù)學(xué)的理論知識[4]。而在開展情境教學(xué)時，也需要多方面整合設(shè)計其內(nèi)容及形式。其中，針對情境內(nèi)容的整合，主要包括對小學(xué)生日常生活情境的整合以及對各學(xué)科內(nèi)容的整合。教師在確定數(shù)學(xué)學(xué)科的核心教學(xué)內(nèi)容之后，就可以組織小學(xué)生進行討論，或者通過觀察以及交流對話來了解小學(xué)生的日常生活，發(fā)現(xiàn)其中能夠應(yīng)用該知識內(nèi)容的情境，然后將其作為課堂教學(xué)情境的主要框架。然后，教師可以在其中加入科學(xué)、語文、音樂等其他學(xué)科的相關(guān)內(nèi)容元素，使課堂情境能夠進一步豐富，更容易吸引小學(xué)生的注意力。而針對情境形式的整合，則主要是指傳統(tǒng)課堂上的文字、圖畫、表演等形式與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下多媒體技術(shù)、數(shù)字化資源、網(wǎng)絡(luò)平臺等的結(jié)合。這樣一來，數(shù)學(xué)課堂上的情境就更貼合當(dāng)前環(huán)境下小學(xué)生的知識獲取偏好以及習(xí)慣，從而在課堂上產(chǎn)生更好的教學(xué)效果。

（四）STEM理念下的內(nèi)容整合式課堂教學(xué)

基于STEM教育理念開展小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)，教師要跨學(xué)科設(shè)計教學(xué)，著力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。而跨學(xué)科設(shè)計課堂教學(xué)，不僅需要體現(xiàn)在課堂上的教學(xué)活動形式以及教學(xué)情境的整合上，還需要體現(xiàn)在教學(xué)的內(nèi)容上。也就是說，教師要以小學(xué)數(shù)學(xué)教材中的內(nèi)容為核心，利用其他學(xué)科的相關(guān)知識內(nèi)容向外拓展，進行教學(xué)內(nèi)容的整合。

以義務(wù)教育教科書人教版五年級的“圖形的運動”這一章節(jié)的教學(xué)為例，教師就可以將信息技術(shù)、科學(xué)、體育等學(xué)科中與運動相關(guān)知識與數(shù)學(xué)教材中的關(guān)鍵性知識內(nèi)容進行整合，形成一個基于運動內(nèi)容展開的課題，引導(dǎo)學(xué)生在課堂上進行探究性的學(xué)習(xí)。在這一課題中，教師要先確定具體涵蓋的各學(xué)科知識，除了核心的數(shù)學(xué)學(xué)科中的圖形的平移、旋轉(zhuǎn)、對稱之外，還可以結(jié)合科學(xué)中關(guān)于運動的相關(guān)概念的解釋以及勻速直線運動的案例進行講解。與此同時，教師還可以利用信息技術(shù)將物體的運動與圖形的運動以動態(tài)畫面的形式展示出來，從而幫助小學(xué)生理解圖形運動的相關(guān)概念。在確定教學(xué)的主題以及內(nèi)容之后，教師就能夠以此為基礎(chǔ)設(shè)計任務(wù)，由學(xué)生以個人或者小組合作的方式完成課堂上的自主探究。這種內(nèi)容整合的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂，不僅能夠讓小學(xué)生逐步形成跨學(xué)科的知識體系，強化小學(xué)生對于數(shù)學(xué)知識的理解和學(xué)習(xí)效率，還能夠起到提高小學(xué)生學(xué)習(xí)主動性的作用。

（五）STEM理念下的數(shù)學(xué)綜合性實踐活動

小學(xué)綜合實踐活動課程屬于一門培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的課程，在小學(xué)教育教學(xué)中占據(jù)著重要的地位，要求教師重點去培養(yǎng)學(xué)生的實踐能力與創(chuàng)新能力，并引導(dǎo)學(xué)生可以對所學(xué)到的知識點綜合運用，繼而促進學(xué)生的全面發(fā)展，因而一直以來均得到高度的重視[5]。實際上，以數(shù)學(xué)學(xué)科為基礎(chǔ)的綜合性實踐活動往往包含三個關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)：主題確定與活動設(shè)計、小組劃分與活動組織、總結(jié)記錄與課堂展示。而STEM理念所包含的創(chuàng)新、跨學(xué)科等理念需要體現(xiàn)在實踐性活動的整個流程中。

首先，在確定活動的主題以及活動任務(wù)時，教師需要結(jié)合數(shù)學(xué)課堂上的重點教學(xué)內(nèi)容，以知識的實際應(yīng)用為核心建立起數(shù)學(xué)學(xué)科與其他學(xué)科之間的聯(lián)系，從而確定課外實踐活動的主題。其次，在教師完成整體活動的設(shè)計之后，還要對班級內(nèi)的學(xué)生進行小組的科學(xué)劃分，讓小學(xué)生以小組合作的方式參與并且完成整個活動。一般來說，教師要按照能力均衡的原則進行小組劃分。最后，對于課外實踐活動而言，活動的記錄與分享也十分重要，因此教師需要引導(dǎo)小學(xué)生通過多種創(chuàng)新形式記錄活動的過程，并且在課堂上以加強小學(xué)生社會實踐經(jīng)驗為主題引導(dǎo)學(xué)生進行分享與交流。

例如，在義務(wù)教育教科書人教版的小學(xué)科學(xué)教材中，植物、動物、環(huán)境是其中重要的內(nèi)容和主題，培養(yǎng)小學(xué)生的環(huán)保意識則是重要的教學(xué)目標(biāo)之一。而小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科中的統(tǒng)計、四邊形面積、四則運算等知識的實際應(yīng)用情境往往也與這些相關(guān)聯(lián)，因此在STEM教育理念的跨學(xué)科原則之下，教師可以將科學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)科的內(nèi)容相結(jié)合，以“環(huán)境保護”為主題設(shè)計綜合性的數(shù)學(xué)課外實踐活動。而活動的任務(wù)可以包含學(xué)?；蛘呒彝ブ苓叚h(huán)境綠化種植情況的調(diào)查統(tǒng)計、垃圾清理活動所需要的人數(shù)計算、環(huán)境保護宣傳等等。其中，學(xué)?；蛘咝^(qū)內(nèi)的環(huán)境保護宣傳活動可以作為小組成果展示的形式之一。各小組將活動過程中的收獲以板報、宣傳單或者是動畫視頻等形式制作成環(huán)保的宣傳資料，配合講解進行環(huán)保宣傳活動。在這樣的宣傳過程中自然可以看到各小組在實踐活動中的成果，同時也能夠鍛煉小學(xué)生的綜合能力，實現(xiàn)其全面發(fā)展。

三、結(jié)語

在素質(zhì)教育的大背景下，STEM理念在小學(xué)教學(xué)領(lǐng)域已經(jīng)得到了一定的滲透與發(fā)展，并且取得了一定的成效。但當(dāng)前小學(xué)數(shù)學(xué)的教育教學(xué)環(huán)境仍然在不斷變化，這要求我們的教學(xué)創(chuàng)新與改革也應(yīng)該隨之不斷變化。教師應(yīng)該結(jié)合課堂上的現(xiàn)實問題探究STEM教育理念在課堂應(yīng)用的有效方式，從而實現(xiàn)課堂教學(xué)水平的提升與小學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的增強。

參考文獻：

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