STEM教育理念融入高中數(shù)學(xué)活動(dòng)課程實(shí)踐研究

宋曉政 李峰

（甘肅省白銀市第八中學(xué)，甘肅 白銀）

隨著新課程改革在數(shù)學(xué)課堂上的深化與發(fā)展，教師格外注重活動(dòng)課程的科學(xué)設(shè)計(jì)、精心實(shí)施與創(chuàng)新完善，力求凸顯活動(dòng)課程的主體性、實(shí)踐性、拓展性與創(chuàng)新性。為此，教師開(kāi)始將STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程之中，借助STEM教育理念的先進(jìn)性、整合性、體系性與拓展性助力數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的提質(zhì)增效、探究拓展與創(chuàng)新發(fā)展，為高中生創(chuàng)建一個(gè)主體實(shí)踐、理論驗(yàn)證的科學(xué)認(rèn)知平臺(tái)[1]。

一、STEM教育理念與數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的契合性

在課堂教學(xué)中，數(shù)學(xué)活動(dòng)課程需要高中生利用自己所學(xué)的課程知識(shí)以及理論積累開(kāi)展一系列主體實(shí)踐活動(dòng)，并以此將個(gè)人在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)過(guò)程中積累的數(shù)學(xué)知識(shí)、自然規(guī)律以及理論積累應(yīng)用于實(shí)踐探究之中。因此，數(shù)學(xué)活動(dòng)課程具有非常強(qiáng)的實(shí)踐性、主體性、探究性以及拓展性，需要高中生完成對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)踐驗(yàn)證、規(guī)律應(yīng)用以及主體感悟等二次自主學(xué)習(xí)活動(dòng)。

由此可見(jiàn)，數(shù)學(xué)活動(dòng)課程給高中生提供了充足的實(shí)踐空間、合作機(jī)會(huì)與拓展可能，因而為STEM教育理念創(chuàng)設(shè)了非常完美的融入平臺(tái)與兼容區(qū)域。STEM教育理念與數(shù)學(xué)活動(dòng)課程具有非常大的相似性，都強(qiáng)調(diào)課程知識(shí)的實(shí)踐運(yùn)用與主體感悟，也強(qiáng)調(diào)高中生在實(shí)踐認(rèn)知過(guò)程中主觀能動(dòng)性的切實(shí)激發(fā)，更強(qiáng)調(diào)高中生對(duì)課程知識(shí)的拓展認(rèn)知與體系架構(gòu)，能夠促進(jìn)高中生思維方式的創(chuàng)新發(fā)展[2]。

二、STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的實(shí)踐

STEM教育理念與數(shù)學(xué)活動(dòng)課程具有非常高的契合度，因而教師可以立足STEM教育理念去科學(xué)設(shè)計(jì)與周密實(shí)施數(shù)學(xué)活動(dòng)課程，優(yōu)化高中生的認(rèn)知環(huán)境。

（一）立足STEM教育理念設(shè)計(jì)活動(dòng)課程

活動(dòng)課程是高中生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行主體認(rèn)知、切身感悟、實(shí)踐運(yùn)用的生活化活動(dòng)區(qū)域，旨在實(shí)現(xiàn)高中生的理論驗(yàn)證、思維啟迪、思路更新、視野拓展、知識(shí)積累等目的。因此，教師可以立足STEM教育理念，提升數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的設(shè)計(jì)性、拓展性、外延性以及實(shí)操性，為高中生提供更多更好的心智啟迪、思維拓展與思想創(chuàng)新，真正凸顯數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的“活”與“動(dòng)”這兩大特點(diǎn)[3]。

例如，在人教版必修一第一章第三節(jié)“函數(shù)的基本性質(zhì)”的活動(dòng)課設(shè)計(jì)中，教師需要考量函數(shù)知識(shí)的“奇偶性”“單調(diào)性”“周期性”等內(nèi)容，帶領(lǐng)高中生完成多個(gè)知識(shí)模塊內(nèi)的理論探究、性質(zhì)感知與規(guī)律總結(jié)，因此，教師可以將STEM教育理念融入其中，立足工程學(xué)的相關(guān)知識(shí)去設(shè)計(jì)相關(guān)活動(dòng)過(guò)程以及具體探究?jī)?nèi)容，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的布局合理、活動(dòng)有序、環(huán)環(huán)相扣、循序漸進(jìn)。為此，教師可以在數(shù)學(xué)活動(dòng)課程設(shè)計(jì)之中將“函數(shù)的基本性質(zhì)”作為第一級(jí)探究項(xiàng)目，然后再將“奇偶性”“單調(diào)性”“周期性”等函數(shù)的基本性質(zhì)作為第二級(jí)探究題目，最后，教師再帶領(lǐng)高中生一一探究“奇偶性”“單調(diào)性”“周期性”等數(shù)學(xué)知識(shí)的具體內(nèi)容，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的目的。因此，STEM教育理念中的“工程學(xué)”知識(shí)能夠幫助教師構(gòu)建科學(xué)、高效、有序、分級(jí)的“函數(shù)的基本性質(zhì)”的活動(dòng)課，有助于提升數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的指導(dǎo)性、策略性與實(shí)效性，為高中生提供一個(gè)科學(xué)高效的成長(zhǎng)環(huán)境。

（二）立足STEM教育理念開(kāi)展活動(dòng)課程

在數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的開(kāi)展過(guò)程中，教師要努力實(shí)現(xiàn)“活”與“動(dòng)”這兩大特點(diǎn)，讓高中生思想活、思維活、思路活，還要實(shí)現(xiàn)高中生的動(dòng)眼觀察、動(dòng)腦思考、動(dòng)嘴交流、動(dòng)手積累，充分釋放高中生的生命活力。因此，教師可以立足STEM教育理念，科學(xué)推進(jìn)高中生的主體實(shí)踐、積極思考、大膽探究以及思維拓展，借助實(shí)訓(xùn)化認(rèn)知方式有效培養(yǎng)高中生的課程融合理念以及拓展創(chuàng)新思維[4]。

例如，在人教版必修二第一章第二節(jié)“空間幾何體的三視圖和直觀圖”的活動(dòng)課開(kāi)展中，教師使用多媒體設(shè)備去展示本節(jié)活動(dòng)課需要探究的知識(shí)范疇，如“空間幾何體的結(jié)構(gòu)特征”“中心投影與平行投影”以及“三視圖與直觀圖”等，幫助高中生慢節(jié)奏地掌握這三個(gè)知識(shí)模塊的具體內(nèi)容，以此培養(yǎng)高中生的空間觀念、立體感以及想象能力，充分展示科學(xué)技術(shù)的實(shí)效價(jià)值。這樣，教師就立足STEM教育理念中的“科學(xué)”與“技術(shù)”兩大知識(shí)元素為高中生呈現(xiàn)了直觀化、虛擬化、簡(jiǎn)易化以及趣味化的認(rèn)知界面，自然能夠幫助高中生感受到科學(xué)技術(shù)的神奇魅力，因而能夠推動(dòng)數(shù)學(xué)活動(dòng)課程走向提質(zhì)增效與創(chuàng)新發(fā)展。STEM教育理念為數(shù)學(xué)課堂教學(xué)輸送了科學(xué)技術(shù)的先進(jìn)支持與理念指導(dǎo)，非常有助于數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的提質(zhì)增效與科學(xué)轉(zhuǎn)型，有力推動(dòng)數(shù)學(xué)活動(dòng)課程實(shí)效化發(fā)展。

（三）立足STEM教育理念創(chuàng)新活動(dòng)課程

數(shù)學(xué)活動(dòng)課程是高中生進(jìn)行理論驗(yàn)證、思維拓展、能力培養(yǎng)以及素質(zhì)發(fā)展的主體成長(zhǎng)空間，對(duì)培養(yǎng)與提升高中生的思維素養(yǎng)與創(chuàng)新精神作用巨大。因此，教師應(yīng)立足STEM教育理念，借助STEM教育理念的整合性、多元性、拓展性以及創(chuàng)新性去啟迪與強(qiáng)化高中生的開(kāi)放思維、求異思維、拓展思維與創(chuàng)新思維，切實(shí)將數(shù)學(xué)活動(dòng)課程打造成為思想交鋒、思維碰撞、思路交匯的創(chuàng)新性活動(dòng)平臺(tái)。

例如，在人教版必修二第二章第三節(jié)“直線、平面垂直的判定及其性質(zhì)”的活動(dòng)課創(chuàng)新中，教師可立足STEM教育理念去創(chuàng)新活動(dòng)過(guò)程。如為高中生提供一些質(zhì)地較薄、硬度較高、較為透明的塑料板，以及一些筆直的細(xì)鐵絲，借助這些實(shí)物去代替“直線”與“平面”，帶領(lǐng)高中生在實(shí)物化、生活化的認(rèn)知情境中創(chuàng)造性地進(jìn)行數(shù)學(xué)認(rèn)知與空間感知。如利用鐵絲與塑料板去研究直線與平面的關(guān)系，利用塑料板上畫(huà)直線去研究?jī)蓚€(gè)“平面”之間的關(guān)系，因此，“鐵絲”與“塑料板”承載了STEM教育理念中的工程學(xué)知識(shí)，為高中生創(chuàng)設(shè)了一個(gè)項(xiàng)目化學(xué)習(xí)的探究機(jī)會(huì)，利用創(chuàng)新元素優(yōu)化了數(shù)學(xué)活動(dòng)課程。

三、STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的補(bǔ)充

第一，教師要注意STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的自然性與順暢性。在數(shù)學(xué)課堂上，教師應(yīng)以數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)為探究起點(diǎn)，積極在科學(xué)、工程、技術(shù)等課程范疇內(nèi)尋求知識(shí)關(guān)聯(lián)區(qū)域，并利用其他課程知識(shí)對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行全新解讀。這樣，STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程才會(huì)順暢自然，而且不會(huì)打斷高中生原有的主體思維活動(dòng)，便于高中生的主體悅納、積極配合、主動(dòng)踐行與切身感悟。

第二，教師要注意STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的主體性與實(shí)踐性。在數(shù)學(xué)課堂上，教師要引導(dǎo)高中生切身體驗(yàn)STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的可行性與實(shí)效性，以此強(qiáng)化高中生的思維方式與探究習(xí)慣。因此，教師要在STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的過(guò)程中推動(dòng)高中生一點(diǎn)點(diǎn)地接觸、理解與掌握STEM教育理念，借助自身的主觀能動(dòng)性以及生命發(fā)展?jié)撃苋碛蠸TEM理念。

第三，教師要注意STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的自主性與開(kāi)放性。在數(shù)學(xué)課堂上，教師要?jiǎng)?chuàng)設(shè)開(kāi)放自由、輕松快樂(lè)的教學(xué)氛圍，借助無(wú)拘無(wú)束的寬松氛圍去激發(fā)高中生最強(qiáng)大的生命活力與能動(dòng)作用。這樣，高中生才會(huì)在STEM教育理念方面擁有強(qiáng)大的認(rèn)知能力、思維能力、處理能力以及交流能力，能夠在主體實(shí)踐與切身感悟中慢慢掌握STEM教育理念。

第四，教師要注意STEM教育理念融入數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的拓展性與創(chuàng)新性。在數(shù)學(xué)課堂上，STEM教育理念與傳統(tǒng)教學(xué)理念格格不入，因而教師需要摒棄傳統(tǒng)思維模式，深度考量STEM教育理念的兼容性、拓展性與創(chuàng)新性，努力推動(dòng)STEM教育理念與數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的融合。因此，教師要以拓展思維與創(chuàng)新思維科學(xué)認(rèn)識(shí)STEM教育理念，更要?jiǎng)?chuàng)造性地培養(yǎng)高中生良好的思維素養(yǎng)。

綜上所述，數(shù)學(xué)活動(dòng)課程是高中生信息獲取、知識(shí)詮釋、視野拓展、思維訓(xùn)練以及能力發(fā)展的實(shí)踐性認(rèn)知平臺(tái)，也是有效培養(yǎng)高中生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的活動(dòng)基地。因此，教師應(yīng)積極引進(jìn)STEM教育理念，去設(shè)計(jì)、開(kāi)展、創(chuàng)新數(shù)學(xué)活動(dòng)課程，利用STEM教育理念的先進(jìn)性、整合性、拓展性與創(chuàng)新性切實(shí)提升數(shù)學(xué)活動(dòng)課程的質(zhì)量。這樣，高中生就會(huì)獲得一個(gè)主體實(shí)踐、思維拓展、探究創(chuàng)新、自主成長(zhǎng)的人性化認(rèn)知空間，進(jìn)而加速發(fā)展。