STEM理念下小學(xué)數(shù)學(xué)與信息技術(shù)的深度融合研究

趙紅敏

STEM理念是指通過課程設(shè)計(jì)將科學(xué)、技術(shù)、工程與數(shù)學(xué)四門學(xué)科融合在一起，進(jìn)而提升學(xué)生的設(shè)計(jì)、合作、實(shí)踐、創(chuàng)新能力等。它試圖通過一個(gè)跨學(xué)科項(xiàng)目的設(shè)計(jì)，消除傳統(tǒng)學(xué)科中各個(gè)學(xué)科知識(shí)相互分離的現(xiàn)象。讓學(xué)生在具體教學(xué)實(shí)踐中，綜合學(xué)習(xí)使用四門學(xué)科的知識(shí)來解決實(shí)際生活中的問題。

在這一理念的影響下，本研究選擇了STEM中最容易結(jié)合的兩個(gè)學(xué)科——信息技術(shù)與數(shù)學(xué)——進(jìn)行跨學(xué)科知識(shí)融合。本研究將從以下幾個(gè)方面進(jìn)行嘗試探索。

一、化抽象知識(shí)為具體操作

化抽象知識(shí)為具體的軟件操作是指在數(shù)學(xué)教學(xué)中圖形與幾何的部分可以利用相應(yīng)的計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行操作，從而讓學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識(shí)，同時(shí)學(xué)會(huì)相應(yīng)的軟件操作。比如小學(xué)數(shù)學(xué)教材《圖形的旋轉(zhuǎn)和平移》一節(jié)，可與粵教版信息教材《圖像變變變——畫圖中的旋轉(zhuǎn)與對(duì)稱》相結(jié)合。圖形的旋轉(zhuǎn)、平移和對(duì)稱是小學(xué)低年段應(yīng)該學(xué)習(xí)掌握的數(shù)學(xué)圖形知識(shí)，同時(shí)也是畫圖軟件必須要掌握的信息技術(shù)操作技能。因此可以在電腦室進(jìn)行這節(jié)數(shù)學(xué)課的講授和操作，通過軟件操作幫助理解和驗(yàn)證不同角度旋轉(zhuǎn)后圖像的變化，比實(shí)體手動(dòng)操作更加精確和方便，可反復(fù)操作驗(yàn)證，加深對(duì)數(shù)學(xué)中旋轉(zhuǎn)和對(duì)稱的理解和認(rèn)識(shí)。

二、化靜態(tài)計(jì)算為動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)

計(jì)算機(jī)可以很好地幫助學(xué)生提升計(jì)算的準(zhǔn)確度，節(jié)省計(jì)算時(shí)間，把重點(diǎn)放在概念的理解以及感受數(shù)據(jù)的變化對(duì)結(jié)果的影響上。比如數(shù)學(xué)課中《平均數(shù)的再認(rèn)識(shí)》一節(jié)。以前學(xué)習(xí)平均數(shù)，只能通過幾個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較來感受平均數(shù)的變化和影響。但是通過本研究制作的動(dòng)態(tài)HTML5頁面，可以實(shí)現(xiàn)更改任意數(shù)據(jù)來觀察平均數(shù)的變化，也可以實(shí)現(xiàn)平均數(shù)條形圖與折線圖的切換。讓學(xué)生看到平均數(shù)是隨著每個(gè)數(shù)字動(dòng)態(tài)變化的，而且平均數(shù)易受最大數(shù)和最小數(shù)的影響。在改變數(shù)字的過程中，學(xué)生可以操作驗(yàn)證自己對(duì)于平均數(shù)的猜想，理解平均數(shù)和全部數(shù)與其中個(gè)別數(shù)的關(guān)系。

三、化被動(dòng)想象為主動(dòng)練習(xí)

化被動(dòng)為主動(dòng)是指將學(xué)生被動(dòng)的做題狀態(tài)，改變?yōu)橹鲃?dòng)研究。二年級(jí)數(shù)學(xué)教材中關(guān)于時(shí)間的學(xué)習(xí)，學(xué)生可以通過清華同方教育技術(shù)研究院設(shè)計(jì)的虛擬時(shí)鐘軟件進(jìn)行主動(dòng)練習(xí)。該軟件可以通過鼠標(biāo)拖動(dòng)指針來顯示實(shí)時(shí)的時(shí)間數(shù)據(jù)變化，讓學(xué)生看到每個(gè)時(shí)刻的指針位置以及與之對(duì)應(yīng)的數(shù)字時(shí)間。也可以指定相應(yīng)的時(shí)間，讓學(xué)生撥弄指針，軟件自主判斷學(xué)生的操作是否正確，對(duì)學(xué)生形成即時(shí)反饋。還可以讓學(xué)生看時(shí)鐘的指針，寫出時(shí)間，軟件自主判斷學(xué)生所寫時(shí)間是否正確。該軟件操作起來比較便捷，而且能夠及時(shí)給予學(xué)生反饋。

四、化平面數(shù)學(xué)為立體數(shù)學(xué)

數(shù)學(xué)課進(jìn)行立體教學(xué)時(shí)，借助計(jì)算機(jī)三維軟件可以在學(xué)生制作作品的過程中，強(qiáng)化學(xué)生的立體思維。比如六年級(jí)的《搭積木比賽》需要很多小正方體組成三視圖。在現(xiàn)實(shí)中，觀察三視圖需要不改變物體，改變自己的觀察方向，而且由于觀察角度和人的視線余光的問題，會(huì)使觀察的結(jié)果不夠精確。而在3D軟件中學(xué)生只需要操作鼠標(biāo)，就可以看到更多方位的精確畫面，不會(huì)因視線而受到干擾。還有學(xué)習(xí)圓柱、圓錐等立體圖形，可以用信息技術(shù)3D One進(jìn)行展示觀察?？梢噪S意改變底面半徑和高，來觀察物體的變化。通過線框模式可以更好地理解幾何體的周長(zhǎng)、底面、高等與體積面積的關(guān)系。

五、化枯燥的計(jì)算為有趣的輸入比賽

數(shù)學(xué)計(jì)算一般都比較枯燥，為了練習(xí)學(xué)生計(jì)算能力，同時(shí)讓練習(xí)課有趣，可以將數(shù)字與符號(hào)的輸入設(shè)計(jì)成復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算比賽。第一關(guān)先手動(dòng)計(jì)算，得出得數(shù)。第二關(guān)，利用Excel中的公式，通過輸入相應(yīng)計(jì)算公式，驗(yàn)證自己計(jì)算的結(jié)果。第三關(guān)，重新計(jì)算，反思自己在哪一步出錯(cuò)。一節(jié)枯燥的數(shù)學(xué)計(jì)算課就變成了一節(jié)融合信息技術(shù)與數(shù)學(xué)的比賽課。通過人力計(jì)算與電腦計(jì)算的不同，學(xué)生體驗(yàn)出計(jì)算機(jī)計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，快速、準(zhǔn)確。

【本文系廣東省中小學(xué)教師信息技術(shù)應(yīng)用能力提升工程2.0專項(xiàng)科研課題（課題批準(zhǔn)號(hào)： TSGCKT2022059）研究成果】

責(zé)任編輯 李少杰