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

董明瑋

STEM主要指的是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)這四門學(xué)科的總稱，通過學(xué)習(xí)科學(xué)，能夠?qū)πW(xué)生詳細闡述世界的客觀規(guī)律;通過學(xué)習(xí)技術(shù)和工程，能夠使小學(xué)生在充分遵循自然發(fā)展規(guī)律原則的基礎(chǔ)上，合理改造世界，有效實現(xiàn)人與自然和諧相處的目標(biāo)，將社會發(fā)展過程中存在的矛盾和問題有效解決;通過學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，能夠使小學(xué)生具備扎實的基礎(chǔ)，為后續(xù)學(xué)習(xí)技術(shù)與工程學(xué)科相關(guān)知識提供幫助。小學(xué)數(shù)學(xué)無論是教學(xué)模式還是教學(xué)理念都發(fā)生了翻天覆地的變化，將小學(xué)數(shù)學(xué)與STEM理念進行充分融合的模式，已經(jīng)成為提高小學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)以及小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)效率的重要途徑。通過STEM理念的積極引領(lǐng)，能夠使小學(xué)生在不斷解決數(shù)學(xué)問題的過程中，自身的實踐能力和創(chuàng)新能力得到進一步提升，強化小學(xué)生的數(shù)學(xué)知識認知水平和文化認知水平。激發(fā)小學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)積極性、提高教師教學(xué)效能的同時，使小學(xué)生在數(shù)學(xué)教學(xué)中健康發(fā)展。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念是近些年來誕生的一種新興的教育理念，它最初起源于美國，目前對于國內(nèi)的教育也產(chǎn)生了深遠影響。STEM教育與傳統(tǒng)的應(yīng)試教育之間存在著本質(zhì)的區(qū)別，相較于后者，它更加強調(diào)實踐性與綜合性，與當(dāng)下我國所倡導(dǎo)的素質(zhì)教育有著異曲同工之妙。STEM教育突破了以往應(yīng)試教育中單純講授理論知識的局限，更加凸出跨學(xué)科融合，擺脫了對傳統(tǒng)教學(xué)中教材的束縛，轉(zhuǎn)向現(xiàn)實生活學(xué)習(xí)中的實際問題，努力探尋解決現(xiàn)實問題的有效措施，以理論知識的實際應(yīng)用以及學(xué)生創(chuàng)新能力的提升為核心，更加強調(diào)全能型人才的培養(yǎng)。STEM教育是一種以培養(yǎng)學(xué)生積極探究能力為主的教育模式，具有跨學(xué)科性、實踐性、互動性等特征，它對于解決現(xiàn)階段我國中小學(xué)教育教學(xué)中忽視學(xué)生實踐與探究能力培養(yǎng)的問題具有積極影響。

STEM是英語中科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)四個單詞首字母的縮寫形式，它更注重不同學(xué)科之間的融合發(fā)展，并且尤為注重以工程為主體的設(shè)計以及制造活動去化解現(xiàn)實中具體的問題與矛盾。它屬于一種以實踐活動、問題解決為核心的教育模式，強調(diào)學(xué)生的實際操作與主動探究，這與小學(xué)生以形象思維為主的身心發(fā)展特點相契合，和他們利用直觀感知學(xué)習(xí)知識經(jīng)驗的認知方式相匹配。作為國內(nèi)踐行STEM教育理念的核心分支，小學(xué)數(shù)學(xué)依靠STEM教育理念獲得了長足進步，如何將這一全新教育理念的潛在價值在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中更好地發(fā)揮出來，確保學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，如何更好地提高自身的STEM素養(yǎng)，已成為目前國內(nèi)教育領(lǐng)域人們重點關(guān)注的話題。因此，相關(guān)專業(yè)人士需要加強對這種全新教育理念的深入分析，進而利用STEM教育模式培養(yǎng)更多高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才，為我國經(jīng)濟社會的高質(zhì)量發(fā)展提供更多優(yōu)質(zhì)人才。

二、利用STEM理念設(shè)計小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的注意事項

（一）凸顯STEM理念的跨學(xué)科特征

根據(jù)專業(yè)人士展開的實際驗證能夠知道，STEM理念具有明顯的跨學(xué)科特征，因此，在利用STEM理念設(shè)計小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的過程中，教師要將關(guān)注焦點從傳統(tǒng)學(xué)科之間獨立性逐漸轉(zhuǎn)移到對每一門學(xué)科知識內(nèi)在邏輯以及不同學(xué)科交叉融合的高度關(guān)注。也就是說，STEM理念不僅要將單一學(xué)科的知識內(nèi)容傳授給學(xué)生，還要加強對不同學(xué)科之間的有效交叉融合，將學(xué)生在實際生活中具有較高挑戰(zhàn)性和趣味性的具體問題結(jié)合其中，將數(shù)學(xué)學(xué)科作為平臺，其他學(xué)科作為工具。在帶領(lǐng)學(xué)生解決某個具體數(shù)學(xué)問題的過程中，教師要盡可能將工程、科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容進行有效整合，為學(xué)生解決相關(guān)問題提供幫助，確保各個學(xué)科的知識技能得到融會貫通的同時，將傳統(tǒng)單一學(xué)科的局限性徹底打破。不僅能夠使小學(xué)生具備從不同角度入手分析問題、解決問題的能力，而且還能使傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和模式得到徹底改善。

（二）對教師的角色進行重新定位

在傳統(tǒng)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，通常以教師為主體，開展?jié)M堂灌的教學(xué)模式，然而，將STEM理念合理融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中之后，教師的角色定位發(fā)生了徹底改變，由傳統(tǒng)主導(dǎo)者成為指導(dǎo)者、引導(dǎo)者、管理者、組織者。這是因為在STEM理念下，學(xué)生是教育的主體力量，而且STEM理念并不是要求學(xué)生掌握多元化學(xué)科的知識內(nèi)容，而是要求學(xué)生具備將多元化學(xué)科知識內(nèi)容進行融會貫通的能力，從而在分析某一特定問題的過程中，能夠靈活運用相關(guān)學(xué)科知識，將具體問題妥善解決。這樣學(xué)生不僅能夠?qū)鉀Q具體問題所涉及的知識內(nèi)容進行主動學(xué)習(xí)，而且還能進一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐能力。另外，在STEM理念下，小學(xué)數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容具有的復(fù)雜性和發(fā)散性特征越來越明顯，教師雖然不再是傳統(tǒng)教育模式中知識傳授者的身份，但必須充分發(fā)揮自身數(shù)學(xué)知識掌舵者的能力，對學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識進行整體引導(dǎo)和掌控，并結(jié)合實際情況作出正確反饋。

（三）提高社會對STEM理念的支持力度

在落實STEM理念各項措施的過程中，不僅要加強對校內(nèi)教學(xué)的充分利用，還要積極開展校外教學(xué)，輔助學(xué)生將校內(nèi)和校外學(xué)習(xí)的知識進行有效整合，使學(xué)生掌握豐富的跨學(xué)科知識與技能，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐經(jīng)驗。小學(xué)生不僅要在數(shù)學(xué)課堂中接受STEM教育，而且還要將掌握的知識內(nèi)容進行吸收與內(nèi)化，使實際生活中遇到的數(shù)學(xué)問題得到有效解決。由于學(xué)校的活動場地范圍、資源有限，因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)該與社會機構(gòu)進行積極合作，對不同教育機構(gòu)專業(yè)人員的豐富實踐經(jīng)驗加以利用，從而對學(xué)生提出具有較高針對性和有效性的指導(dǎo)意見。不僅能擴展和豐富學(xué)生的視野和認知，而且還能加強和提高學(xué)生靈活運用所學(xué)知識的意識與能力。

三、以STEM理念為基礎(chǔ)的小學(xué)數(shù)學(xué)有效教學(xué)途徑

（一）利用數(shù)與形的結(jié)合與轉(zhuǎn)化，引導(dǎo)學(xué)生用圖說話

在開展小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的過程中，數(shù)字和圖形之間往往具有密不可分的聯(lián)系，當(dāng)具體環(huán)境滿足必要條件之后，數(shù)字與圖形之間能夠?qū)崿F(xiàn)完美轉(zhuǎn)化。對于小學(xué)生而言，思維能力正處在全面發(fā)展的關(guān)鍵時期，也是具象思維逐漸向抽象思維轉(zhuǎn)化的重要階段。在此過程中，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生大量看圖、畫圖，使學(xué)生建立用圖說話和解決問題的意識與能力，養(yǎng)成良好的用圖習(xí)慣。能夠提高學(xué)生解決數(shù)學(xué)問題的能力，能有效實現(xiàn)提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的目標(biāo)。例如，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)“圖形運動”相關(guān)知識的過程中，某道數(shù)學(xué)題目中的已知條件中明確指出，一個邊長為3米的正方形沿著某一直線運動，在分別運動3米和5米之后停止，所得到的分別是什么圖形？圖形的體積分別是多少？在指導(dǎo)學(xué)生解決這道數(shù)學(xué)問題的過程中，教師要積極啟發(fā)學(xué)生重點研究平面圖形與立體圖形之間的關(guān)系，建立通過靈活運用平面圖形結(jié)合運動軌跡表現(xiàn)立體圖形的意識與能力。然后，將班級學(xué)生分為幾個小組，要求學(xué)生在小組內(nèi)討論應(yīng)該先畫什么、再畫什么，從而通過掌握圖形先后順序?qū)W習(xí)畫圖。接著引導(dǎo)學(xué)生對制作的圖形進行分析，明確了解通過在平面上移動正方形，就能得到一個正方體或長方體，有效實現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生看圖能力的目標(biāo)。在教學(xué)過程中，教師要盡可能為學(xué)生提供獨立動手操作的機會，引導(dǎo)學(xué)生通過分析已知條件，將自身認為滿足題目中各項已知條件的圖形畫出來，使學(xué)生具備結(jié)合已知條件畫出圖形的能力。通過這樣的方式，能夠使小學(xué)生將已知條件中抽象的文字轉(zhuǎn)化為直觀的圖像，從而加深對題目的充分理解，結(jié)合教師對具體教學(xué)內(nèi)容的合理設(shè)計與安排，通過循序漸進的方式提高小學(xué)生畫圖能力、看圖能力、用圖說話的能力，為幫助小學(xué)生有效解決實際問題奠定堅實基礎(chǔ)。

（二）提出高認知水平的問題，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個能夠釋放創(chuàng)意的平臺

在開展小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的過程中，提出問題的能力通常比回答問題的能力更重要。數(shù)學(xué)教學(xué)過程是一個不斷循環(huán)的活動，是一個不斷提出問題、解決問題的過程，提出的問題與培養(yǎng)小學(xué)生STEM思維之間具有密不可分的聯(lián)系。在課堂教學(xué)中，教師提出的問題對小學(xué)生而言是否具有較高認知水平、能否使小學(xué)生在教師的啟發(fā)下進行了深度思考，直接決定了小學(xué)生是否具有較高的批判性思維、創(chuàng)造性思維、分析性思維。比如，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“比的認識”這一章節(jié)相關(guān)知識點的過程中，某道題目中給出的已知條件為A與B的比為5：6，然后要求學(xué)生以自身實際認知結(jié)合已知條件設(shè)置不同問題。在此過程中，教師可以將前后左右桌的同學(xué)分成一個小組，通過集思廣益，將總結(jié)出的問題按照思維導(dǎo)圖方式進行逐一羅列。通過學(xué)生的分析，得到以下問題：B與A的比為多少？A是B的幾分之幾？B是A的幾分之幾？A比B少了幾分之幾？B比A多了幾分之幾？等。在此過程中，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生提出百分?jǐn)?shù)相關(guān)問題。小學(xué)生在教師的積極引導(dǎo)下，能夠從不同角度入手，對同一個已知條件提出不同問題，使小學(xué)生具備多元化思維，在一道題中尋找出多種答案。通過對小學(xué)生設(shè)計具有較高拓展性的高水平認知問題，能夠激發(fā)小學(xué)生對相關(guān)數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)積極性，從而開展更加深入的研究。

（三）充分利用綜合實踐活動，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)運用能力

綜合實踐活動能給學(xué)生提供了一個較為自由和生活化的實踐機會，學(xué)生在活動中可以充分發(fā)揮他們的主體作用，享有非常大的主導(dǎo)權(quán)，能夠?qū)⒆约汉推渌麑W(xué)生融為一體，推動綜合實踐活動的順利開展。教師在此過程中僅僅是一個引導(dǎo)者與幫助者，學(xué)生占據(jù)主體地位，它對于學(xué)生綜合素養(yǎng)的提高具有重要意義。因此，在STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)融合過程中可以充分利用綜合實踐活動。在開展綜合實踐活動時，需要對活動進行科學(xué)合理的安排，教師可以試著把綜合實踐活動課設(shè)置在學(xué)期的開始階段，這樣能夠充分調(diào)動學(xué)生對于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的積極性，進而激發(fā)他們在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)上的內(nèi)在動力，提高綜合實踐活動課的效果。在基于STEM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實踐活動過程中，教師應(yīng)該給學(xué)生創(chuàng)設(shè)合適的學(xué)習(xí)情境，通過教學(xué)情境來提升他們的數(shù)學(xué)問題分析與解決能力，同時，在基于STEM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實踐活動課程中，還能夠提升他們的人際交往能力與合作意識，并為他們未來的高階學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。例如，不少學(xué)生對圓柱體有濃厚興趣，對于這種情況，教師可以借助探究實踐課《神奇的圓柱》給他們盡心深入講解。在平時的學(xué)習(xí)生活中有不少物品都是圓柱體的，如人民大會堂的柱子、輸油管道以及學(xué)習(xí)中用的鉛筆等。這時教師可以問學(xué)生，為何生活中存在這么多的圓柱體？圓柱體的作用是什么？圓柱的表面積和側(cè)面面積公式該怎樣計算？教師在給學(xué)生講解圓柱體的理論知識時，還應(yīng)該兼顧到與之相關(guān)的實踐內(nèi)容或其他學(xué)科的知識，然后讓學(xué)生通過綜合實踐探究來發(fā)現(xiàn)這些問題的答案。如，在回答之所以用圓柱撐重的問題時，他們在實踐探究中找到答案，那是因為圓柱的撐重效果最強。還有些同學(xué)通過多次實踐對比得出圓柱體的表面積計算公式，就是將圓柱體各個面的面積計算出來并將它們相加。甚至有些學(xué)生通過綜合實踐活動和自己的分析大膽提出個人想法，提出在讀書角放置圓柱體的書柜，這樣不僅可以用來收藏書籍，同時還能夠供學(xué)生在讀書過程中坐著。通過這樣的綜實踐活動，學(xué)生對于數(shù)學(xué)知識不僅理解更加深刻，同時他們的數(shù)學(xué)實踐運用能力也會得到極大改善。

（四）將信息技術(shù)與小學(xué)教學(xué)充分融合

在STEM理念背景下，小學(xué)數(shù)學(xué)教師可以在實際教學(xué)時，將現(xiàn)代化信息技術(shù)結(jié)合其中，這是技術(shù)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科之間的充分結(jié)合，不僅能夠使技術(shù)性特征在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中得到突出呈現(xiàn)，而且還能為小學(xué)數(shù)學(xué)教師構(gòu)建高效課堂以及靈動課堂提供支持。比如，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)“圖形的運動”這一單元相關(guān)知識點的過程中，教師可以通過對現(xiàn)代化信息技術(shù)以及多媒體教學(xué)設(shè)備的靈活運用，將汽車勻速行駛、風(fēng)車轉(zhuǎn)動、鐘表擺動、蕩秋千過程中的運動軌跡以動畫、視頻方式展示給小學(xué)生觀看，并要求小學(xué)生對視頻中相關(guān)物體的運動進行仔細觀察，確保小學(xué)生在觀看過程中能夠充分感受到旋轉(zhuǎn)、對稱、平移等一系列與圖形運動有關(guān)的知識點。在此基礎(chǔ)上，鼓勵學(xué)生結(jié)合圖形運動的特點，獨立制作對應(yīng)的圖畫。與此同時，教師還可以要求學(xué)生利用課余時間，通過操作計算機，在互聯(lián)網(wǎng)上搜索大量與圖形運動有關(guān)的資料或視頻，并以小組為單位對這些資料、視頻的內(nèi)容進行分析。這樣不僅能夠使小學(xué)生加強對圖像運動相關(guān)知識內(nèi)容的深刻理解與記憶，還能使小學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)與技術(shù)素養(yǎng)得到同步提升。

四、結(jié)語

通過將STEM理念合理運用到小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，不僅能夠使小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的趣味性和有效性得到進一步提高，而且還能強化教學(xué)效率，提高小學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)。因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師必須對STEM理念在促進小學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)全面發(fā)展過程中具有的重要性給予正確認知和高度重視，積極促進STEM理念與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的有機融合，將小學(xué)各個學(xué)科之間的傳統(tǒng)界限徹底打破，采取能夠滿足小學(xué)生認知需求和興趣的教學(xué)策略提高課堂教學(xué)質(zhì)量。確保在STEM理念的積極引領(lǐng)下，小學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力和學(xué)科素養(yǎng)能夠在教師設(shè)計的數(shù)學(xué)課堂中得到進一步提升。