提高STEM教育理念融入教學(xué)的有效性

◇李萍葉（甘肅：寧縣早勝第二小學(xué)）

數(shù)學(xué)知識(shí)具有很強(qiáng)的抽象性、規(guī)律性、推理性以及邏輯性，需要學(xué)生以數(shù)學(xué)知識(shí)為信息基礎(chǔ)，開(kāi)展具有一定認(rèn)知難度的抽象思維活動(dòng)與邏輯思維活動(dòng)。因此，數(shù)學(xué)知識(shí)擁有“人類(lèi)思維舞蹈”的美譽(yù)，能夠充分展示學(xué)生的認(rèn)知能力、思維能力、處理能力、判斷能力以及發(fā)展能力，因而為STEM 教育理念的科學(xué)融入提供了強(qiáng)大的主體支持、思維保障以及能力輔助，開(kāi)啟了數(shù)學(xué)教學(xué)新的一頁(yè)。

一、STEM教育理念簡(jiǎn)介

STEM 教育理念，是指教師在課堂教學(xué)過(guò)程中，將科學(xué)（指向于S）、技術(shù)（指向于T）、工程（指向于E）、數(shù)學(xué)（指向于M）四大課程知識(shí)有機(jī)融合，立足一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，從多元化課程知識(shí)角度進(jìn)行深度剖析與生動(dòng)詮釋?zhuān)瑸閷W(xué)生提供多元化、融合化、創(chuàng)新化的數(shù)學(xué)認(rèn)知過(guò)程。STEM 教育理念以四大課程知識(shí)為信息基礎(chǔ)，能夠極大地提升數(shù)學(xué)課堂上信息交互的密度、頻度、強(qiáng)度與效度，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)思維縱橫、靈感碰撞、思想交流的開(kāi)放化認(rèn)知環(huán)境。

二、STEM教育理念特點(diǎn)

STEM 教育理念具有突出的多元性。在數(shù)學(xué)課堂上，教師立足STEM 教育理念，用多種課程知識(shí)去詮釋一個(gè)數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)在規(guī)律，為學(xué)生提供多元化知識(shí)闡釋方法，使學(xué)生獲得豐富多彩的知識(shí)詮釋與認(rèn)知體驗(yàn)。因此，STEM 教育理念擁有多元化的輸出信息，能有效訓(xùn)練與提升學(xué)生的發(fā)散思維。

STEM 教育理念具有突出的新奇性。在數(shù)學(xué)課堂上，學(xué)生已經(jīng)習(xí)慣于課程知識(shí)的數(shù)學(xué)講解與固化思維，因而在接觸STEM 教育理念時(shí)，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的新奇感與趣味性，隨即產(chǎn)生較強(qiáng)的獵奇心理與探究意識(shí)。學(xué)生能夠在獵奇心理的驅(qū)動(dòng)下產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知意識(shí)與參與動(dòng)機(jī)，提升主體認(rèn)知關(guān)注度。

STEM 教育理念具有突出的趣味性。在數(shù)學(xué)課堂上，豐富多彩的知識(shí)講解能夠?yàn)閷W(xué)生打開(kāi)一個(gè)知識(shí)的“萬(wàn)花筒”，幫助學(xué)生感知教師思維的發(fā)散性、多元性以及創(chuàng)新性，進(jìn)而形成良好的參與積極性與探究主動(dòng)性。因此，STEM 教育理念能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知興趣，催發(fā)學(xué)生的生命活力。

STEM 教育理念具有突出的實(shí)效性。在數(shù)學(xué)課堂上，學(xué)生能夠?qū)σ粋€(gè)知識(shí)點(diǎn)獲得兩次或更多的知識(shí)闡釋?zhuān)軌驈亩鄠€(gè)角度去感知同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的信息內(nèi)涵，因而能夠取得良好的探究成果。因此，STEM 教育理念能夠幫助學(xué)生從多個(gè)方面看待同一個(gè)知識(shí)點(diǎn)，在“橫看成嶺側(cè)成峰”中提升學(xué)生的認(rèn)知效果。

三、STEM教育理念融入數(shù)學(xué)教學(xué)的可行性

數(shù)學(xué)是科學(xué)、工程以及技術(shù)學(xué)科的知識(shí)基礎(chǔ)，在其他三大學(xué)科知識(shí)中都有所應(yīng)用，因而三大學(xué)科知識(shí)也能夠“反向融入”數(shù)學(xué)課堂，并找到一定的兼容空間與釋放渠道。在數(shù)學(xué)知識(shí)中，尤其是應(yīng)用題范疇內(nèi)，學(xué)生能夠在工程問(wèn)題、植樹(shù)問(wèn)題、行程問(wèn)題、年齡問(wèn)題、濃度問(wèn)題等中，或多或少地接觸科學(xué)、工程以及技術(shù)的課程知識(shí)。因此，數(shù)學(xué)與科學(xué)、工程以及技術(shù)具有非常高的契合度與兼容性，從而使STEM 教育理念融入數(shù)學(xué)學(xué)科具有非常大的可行性。

四、STEM教育理念融入數(shù)學(xué)教學(xué)的有效性

STEM 教育理念為數(shù)學(xué)課帶來(lái)了新理念與新方法，能夠幫助學(xué)生獲得耳目一新、賞心悅目的認(rèn)知體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)教學(xué)的提質(zhì)增效與科學(xué)拓展。

（一）創(chuàng)設(shè)開(kāi)放化氛圍

STEM 教育理念倡導(dǎo)教師引領(lǐng)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行發(fā)散思維，立足多個(gè)課程知識(shí)去審視同一個(gè)數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)。這不僅能夠有效訓(xùn)練學(xué)生的發(fā)散思維，更能夠建構(gòu)開(kāi)放自由、輕松快樂(lè)的教學(xué)氛圍。由于學(xué)生需要跟隨教師進(jìn)行多個(gè)課程區(qū)域的知識(shí)探究活動(dòng)，必然需要學(xué)生強(qiáng)大生命活力與能動(dòng)作用的支持，才能夠?qū)崿F(xiàn)STEM 教育理念的預(yù)定目標(biāo)。因此，STEM 教育理念是一個(gè)實(shí)施難度較大的教育活動(dòng)，可通過(guò)營(yíng)造開(kāi)放氛圍，激發(fā)生命能動(dòng)實(shí)現(xiàn)目的。

例如，在人教版六年級(jí)下冊(cè)第一章《負(fù)數(shù)》一課的課堂教學(xué)過(guò)程中，在數(shù)學(xué)范疇中，“負(fù)數(shù)”是與“正數(shù)”意義相反的數(shù)字區(qū)域，如，“2”的相反數(shù)是“-2”。另外，在數(shù)軸上“正數(shù)”在正方向一側(cè)，一般在0 的右邊，而“負(fù)數(shù)”則一般在0 的左邊。在“負(fù)數(shù)”中，負(fù)號(hào)后面的數(shù)越大，表示的數(shù)值反而越小，如，“-5”>“-15”。教師可以立足工程學(xué)知識(shí)去解釋“負(fù)數(shù)”，如，一個(gè)項(xiàng)目工程中輸入10噸水泥，為“+10”，用掉10 噸水泥，則為“-10”。教師可以立足物理學(xué)知識(shí)解釋“負(fù)數(shù)”，如，室外氣溫是零下10 攝氏度，就是“-10 攝氏度”。這樣，教師不僅能立足多種課程知識(shí)去詮釋“負(fù)數(shù)”的知識(shí)內(nèi)涵，還能為學(xué)生提供豐富多彩的生活實(shí)例加以說(shuō)明，因而能夠在數(shù)學(xué)課堂上營(yíng)造開(kāi)放的氛圍。

（二）開(kāi)發(fā)多元化資源

STEM 教育理念立足多個(gè)學(xué)科知識(shí)去詮釋一個(gè)問(wèn)題，自然需要為學(xué)生提供多元化教學(xué)資源，幫助學(xué)生從多個(gè)角度去理解同一個(gè)問(wèn)題。這樣，學(xué)生就會(huì)接觸豐富多彩的教學(xué)資源，而且是多個(gè)學(xué)科的資源，因而有助于學(xué)生積累多學(xué)科信息，也有助于學(xué)生拓展知識(shí)視野，夯實(shí)多學(xué)科知識(shí)基礎(chǔ)。因此，STEM 教育理念能夠?yàn)閷W(xué)生提供多種類(lèi)、多學(xué)科的教學(xué)資源，幫助學(xué)生見(jiàn)多識(shí)廣，培養(yǎng)多元化認(rèn)知興趣。

例如，在人教版六年級(jí)上冊(cè)第四章《比》一課的課堂教學(xué)過(guò)程中，“比”在數(shù)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)解釋為“兩個(gè)數(shù)相除又叫兩個(gè)數(shù)的比，且比有前項(xiàng)與后項(xiàng)之分”。為了幫助學(xué)生更好地理解與掌握“比”，教師可以立足技術(shù)區(qū)域中的比，引導(dǎo)學(xué)生去探究“1:100”與“100:1”之間的區(qū)別，幫助學(xué)生理解“1:100”是對(duì)原物體縮小100 倍，而“100:1”是對(duì)原物體放大100 倍。教師還可以立足工程學(xué)知識(shí)將“比”闡釋為“工程進(jìn)度”。例如，“4: 2”說(shuō)明甲隊(duì)的進(jìn)度快或效率高。教師還可以利用科學(xué)知識(shí)解釋“比”，如，配置溶液時(shí)，“1:500”是指將1 份溶質(zhì)溶于500 份溶液之中。因此，教師在STEM 教育理念中能夠?yàn)閷W(xué)生提供豐富多彩的生活化資源，有效拓展小學(xué)生的視野。

（三）提供拓展化內(nèi)容

STEM 教育理念不僅能夠?yàn)閷W(xué)生提供多元化的教學(xué)資源，還能夠?yàn)閷W(xué)生提供拓展化、外延化的教學(xué)內(nèi)容，以“知識(shí)大爆炸”的形式向四周進(jìn)行知識(shí)輻射，也以此展示數(shù)學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。這樣，STEM 教育理念為學(xué)生提供的數(shù)學(xué)知識(shí)更具有拓展性、發(fā)散性與輻射性，從而幫助學(xué)生積累一個(gè)個(gè)“高度活性”的數(shù)學(xué)知識(shí)，時(shí)刻能夠與其他學(xué)科知識(shí)產(chǎn)生有效關(guān)聯(lián)。因此，STEM 教育理念能夠?yàn)閷W(xué)生提供拓展性、高活性、外延性的高品質(zhì)知識(shí)。

例如，在人教版六年級(jí)上冊(cè)第五章《圓》一課的課堂教學(xué)過(guò)程中，“圓”的數(shù)學(xué)意義為“到定點(diǎn)距離相等的所有點(diǎn)的集合”，因而在平面內(nèi)能夠形成一個(gè)圓，而在立體環(huán)境下形成一個(gè)“球”。教師可以從技術(shù)知識(shí)的角度剖析“圓”，如，任何經(jīng)過(guò)圓心的直線(xiàn)都能夠?qū)ⅰ皥A”一分為二，任何相互垂直的兩條直徑都可以將“圓”四等分，且各部分形狀一樣。教師還可以立足科學(xué)知識(shí)探究“圓”的特性，如，“圓”有無(wú)數(shù)條對(duì)稱(chēng)軸，且所有對(duì)稱(chēng)軸都經(jīng)過(guò)圓心。這樣，學(xué)生就會(huì)發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)、技術(shù)、科學(xué)等課程，在關(guān)于“圓”的某些特性上擁有重合區(qū)域，因而幫助學(xué)生以“圓”為基點(diǎn)去探究其他課程知識(shí)。因此，STEM 教育理念能夠幫助學(xué)生擁有拓展化的探究?jī)?nèi)容，以數(shù)學(xué)知識(shí)為基點(diǎn)，向其他課程區(qū)域延展，幫助學(xué)生積累其他課程的基礎(chǔ)知識(shí)。

（四）引導(dǎo)融合化探究

STEM 教育理念不僅從數(shù)學(xué)角度引導(dǎo)學(xué)生去探究課程知識(shí)，完成本位化教學(xué)活動(dòng)，還會(huì)引導(dǎo)學(xué)生立足其他學(xué)科知識(shí)去理解同一個(gè)探究對(duì)象，因而為學(xué)生提供了多次的主體探究機(jī)會(huì)。小學(xué)生獲得的多次主體探究機(jī)會(huì)，非常有助于學(xué)生在多次類(lèi)似思維活動(dòng)中，逐漸找到多者之間的思維聯(lián)系與區(qū)域融合，推動(dòng)學(xué)生自主找到多學(xué)科知識(shí)的“交集區(qū)域”。因此，STEM 教育理念能夠幫助學(xué)生進(jìn)行融合化探究活動(dòng)，在積極思考中悅納多學(xué)科知識(shí)。

例如，在人教版六年級(jí)下冊(cè)第四章《比例》一課的課堂教學(xué)過(guò)程中，“比例”，是對(duì)“比”的延伸使用，具體含義為“表示兩個(gè)比相等的式子”?！氨壤痹诂F(xiàn)實(shí)生活中用途廣泛，教師可以在科學(xué)知識(shí)中利用“比例”，按照一定配置比求解出所需要藥液或水的具體質(zhì)量，還可以利用“比例”解決溶解度問(wèn)題、濃度問(wèn)題、配置比問(wèn)題等。教師可以在工程知識(shí)區(qū)域內(nèi)利用“比例”，探究原材料搭配引進(jìn)問(wèn)題、原材料均衡消耗問(wèn)題、人員數(shù)量合理組合問(wèn)題等。教師可以利用技術(shù)知識(shí)去探究“比例”的妙用，如，按照一定比例切分原材料的方法。這樣，學(xué)生就能立足多個(gè)知識(shí)領(lǐng)域進(jìn)行課程探究，有助于提升融合探究能力。

（五）促進(jìn)品質(zhì)化發(fā)展

STEM 教育理念能夠幫助學(xué)生進(jìn)行多課程認(rèn)知、多角度思考、多區(qū)域探究、多能力訓(xùn)練，從而促進(jìn)學(xué)生的品質(zhì)化發(fā)展，切實(shí)提升學(xué)生主體能力與核心素養(yǎng)?？梢?jiàn)，STEM 教育理念為學(xué)生提供了良好的知識(shí)基礎(chǔ)、拓展了課程視野、加強(qiáng)了能力訓(xùn)練、促進(jìn)了素質(zhì)發(fā)展，幫助學(xué)生真正成為會(huì)觀(guān)察、會(huì)學(xué)習(xí)、會(huì)思考、會(huì)整合的優(yōu)秀學(xué)習(xí)者。因此，STEM 教育理念能夠?yàn)閷W(xué)生提供高品質(zhì)的認(rèn)知空間、表現(xiàn)平臺(tái)與交流契機(jī)，實(shí)現(xiàn)學(xué)生的全方面發(fā)展。

例如，在人教版六年級(jí)下冊(cè)第三章《生活與百分?jǐn)?shù)》一課的課堂教學(xué)過(guò)程中，“百分?jǐn)?shù)”是“一種以100 為分母卻不約分的特殊分?jǐn)?shù)”。教師可以在工程知識(shí)中應(yīng)用“百分?jǐn)?shù)”去表示項(xiàng)目工程的進(jìn)程、性?xún)r(jià)比、利潤(rùn)率、原材料消耗等內(nèi)容。教師還可以在技術(shù)知識(shí)中利用“百分?jǐn)?shù)”表示創(chuàng)新率、消耗率、增長(zhǎng)率等內(nèi)容。因此，學(xué)生能夠在多個(gè)知識(shí)領(lǐng)域內(nèi)應(yīng)用與感知“百分?jǐn)?shù)”，從而更好地理解與掌握“百分?jǐn)?shù)”，實(shí)現(xiàn)學(xué)生主體能力與數(shù)學(xué)素養(yǎng)的品質(zhì)化發(fā)展。

綜上所述，STEM 教育理念是一種新興、先進(jìn)、科學(xué)的教育理念，在教學(xué)實(shí)踐中得到了師生群體的普遍認(rèn)可與積極踐行，有力地推動(dòng)了數(shù)學(xué)教學(xué)走向提質(zhì)增效與創(chuàng)新發(fā)展，因而開(kāi)啟了數(shù)學(xué)教學(xué)嶄新的一頁(yè)。因此，教師應(yīng)立足STEM 教育理念的概念內(nèi)容以及活動(dòng)特點(diǎn)，明確STEM教育理念融入數(shù)學(xué)課程的可行性，并通過(guò)STEM教育理念在數(shù)學(xué)課堂上建構(gòu)開(kāi)放化氛圍、多元化資源、拓展化內(nèi)容、融合性探究、品質(zhì)性發(fā)展，以此實(shí)現(xiàn)學(xué)生的高效認(rèn)知、合作探究與快樂(lè)成長(zhǎng)。