融合STEM教育理念的小學數(shù)學綜合實踐活動設(shè)計與實證研究

謝 靜

(揚州市邗江區(qū)實驗學校,江蘇 揚州 225100)

教師應(yīng)該以STEM教育理念為核心開展數(shù)學教學活動,給學生提供豐富的綜合性教學內(nèi)容,創(chuàng)設(shè)貼近現(xiàn)實生活的數(shù)學情境,將學生引領(lǐng)到真實的活動情境中,從而降低學生對新授知識的畏難情緒,充分調(diào)動小學生對新知識的探究欲望.

1 STEM教育理念的概念及意義

STEM教育理念是一種重實踐、跨學科,區(qū)別于傳統(tǒng)注重書本知識的單一學科教學的教育概念.它是以跨學科意識為基礎(chǔ),運用兩種或兩種以上的學科觀念及跨學科觀念,解決真實問題的課程與學習取向.在教學實踐過程中,STEM教育理念具有重要意義.第一,該理念可培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識及批判能力;第二,該理念強調(diào)問題導(dǎo)向,能夠培養(yǎng)學生運用所學知識解決實際問題的能力;第三,該理念實現(xiàn)了學科之間的交互融合,可在一定程度上提高學生的思維整合能力[1].

STEM教育是在建構(gòu)主義理論基礎(chǔ)上衍生出的一種教學形式,它注重現(xiàn)實生活與理論知識的結(jié)合,創(chuàng)新教學模式,讓學生能夠與其他同學分享自己的想法和意見.一般情況下,教師結(jié)合學生的日常生活設(shè)計教學項目,在教學內(nèi)容中融入不同學科和跨學科的知識,所以STEM教育具有跨學科性、情景性、趣味性和合作探究性,能讓學生在實際生活中應(yīng)用結(jié)構(gòu)化的知識理論.STEM教學作為一種綜合性的教學模式,合理運用教學工具收集教學資源,實現(xiàn)學生綜合素養(yǎng)的提升.

總而言之,STEM教育理念有利于引導(dǎo)學生的跨學科學習,完善學生的知識體系.根據(jù)STEM教育理念要求,學生圍繞生活中真實存在的數(shù)學問題,需要運用科學技術(shù),了解科學技術(shù)運用的原理和方法,了解工程項目推進的系統(tǒng)性步驟,深入分析數(shù)學知識的運用,這樣則可以實現(xiàn)“從生活走向數(shù)學,從數(shù)學走向社會”,為適應(yīng)社會發(fā)展構(gòu)建知識體系.實踐探究的過程需要客觀、嚴謹?shù)目茖W態(tài)度,需要堅持不懈的意志品質(zhì),也需要團隊合作的思想精神等等,而學生身處于實踐探究過程之中,會潛移默化地調(diào)整自身的情感態(tài)度、價值觀念,實現(xiàn)全面發(fā)展.

2 小學數(shù)學綜合實踐活動的現(xiàn)狀分析

2.1 學生對數(shù)學學習缺乏興趣

很多學生覺得學習數(shù)學是一項枯燥無味的活動,學生在學習中的消極情緒嚴重影響小學數(shù)學的教學效果.對此,教師需要注重培養(yǎng)學生的數(shù)學生活化思想以及學習數(shù)學的正確思維模式.在數(shù)學教學中,教師需將數(shù)學思想滲透到學生的數(shù)學作業(yè)中,并加強練習,使數(shù)學思想成為學生的核心素養(yǎng),為學生未來的數(shù)學學習建立正確的思想觀念.

2.2 教師授課形式傳統(tǒng)單一

在“雙減”背景下,基于信息技術(shù)的發(fā)展,各種先進的信息技術(shù)被應(yīng)用到數(shù)學課堂中,大大提高了小學數(shù)學學科的教學效果.然而,由于考試仍是當前評價學習效果的主要方式,許多教師仍然堅持使用原始的教學方法,幻燈片是教師向?qū)W生展示課程主題和教學內(nèi)容的主要工具.在作業(yè)設(shè)計環(huán)節(jié),教師仍然延續(xù)傳統(tǒng)的題海戰(zhàn)略,減少了學生的實踐性學習活動,學生對數(shù)學生活化缺乏基本理解.數(shù)學是一門需要獨立自主思考的學科,但在實際教學過程中,多數(shù)教師只注重教學內(nèi)容的講解,學生對基礎(chǔ)知識和基本技能的掌握情況并不理想.

2.3 缺乏解決生活問題能力的培養(yǎng)

目前,大部分小學課程采用“填鴨式”的教學模式.如此教學模式,不利于培養(yǎng)學生解決問題的能力.對數(shù)學學科而言,它具有嚴密的邏輯性,學生除了要理解課堂教學內(nèi)容外,還需通過完成一定量的作業(yè)進行鞏固.在實際學習中,課后作業(yè)設(shè)計缺乏應(yīng)有的價值,作業(yè)起不到培養(yǎng)學生解決問題能力的作用,反而成了學生學習的絆腳石.

3 融合STEM理念的小學數(shù)學實踐活動的教學策略

3.1 利用STEM學科融合,實現(xiàn)融會貫通

STEM教育作為一種創(chuàng)新的教育模式,它倡導(dǎo)以大教學觀作為指導(dǎo),加強學科聯(lián)系,提升學生核心素養(yǎng).在小學數(shù)學教學中,將數(shù)學、科學、信息技術(shù)、工程融合起來,多學科思維碰撞,促進核心素養(yǎng)發(fā)展,形成創(chuàng)新思維,能輕松解決教學難點,使學生思維更為多元化[2].例如,在人教版教材五年級下冊“觀察物體”教學中,如果運用傳統(tǒng)的教學方法,師生需準備大量的小正方體,且學生操作時需要花費大量的課堂教學時間,教學效率低下.如果利用信息技術(shù)手段,讓學生在電腦上模擬拼一拼,電腦上會直觀、形象地呈現(xiàn)圖形的組合過程,從而實現(xiàn)化難為易,輕松突破教學難點,大大提高了課堂教學效率.又如,在“找規(guī)律”教學中,教師可利用多媒體課件播放一些具有一定排列規(guī)律的物體的圖片讓學生欣賞,如紅綠燈、斑馬線、民間剪紙及古代建筑等.這節(jié)課讓學生感受到有規(guī)律的物體可以給人帶來美的享受,提高了學生的審美能力.教師利用信息技術(shù)、美術(shù)活躍了學生學習的氣氛,提高了教學效果.

3.2 改變教學理念,使教學內(nèi)容生活化

首先,在教學過程中,要善于發(fā)現(xiàn)數(shù)學問題.問題是啟發(fā)學生思考,激發(fā)學生實踐探究動機的重要驅(qū)動力.小學數(shù)學所涉及到的數(shù)學知識和數(shù)學問題都是與生活實際密切相關(guān)的[3].其次,要拓展活動,探求新的實踐方法.這一環(huán)節(jié)是實踐活動設(shè)計方案的具體實施過程,為保證學生對實踐過程的真實體驗,教師應(yīng)注重營造良好的探究學習環(huán)境.例如,在人教版教材六年級上冊“比”教學開始前,教師在完成基礎(chǔ)知識講解,引導(dǎo)學生進行探究比例應(yīng)用的過程中,組織學生開展實踐活動.在活動中,教師為學生創(chuàng)設(shè)情境:在學習地理的時候,同學們經(jīng)常會看到一些關(guān)于湖泊面積的資料,如洞庭湖面積為2 820平方千米、太湖面積為2 338.1平方千米等等.同學們對規(guī)則圖形面積的計算并不陌生,但這些湖泊的形狀并不規(guī)則,那么這些湖泊的面積是怎么測量出來的呢?六年級學生已經(jīng)具備了一定的數(shù)學與地理知識基礎(chǔ),不難想到要想測量湖泊的面積需要地圖、比例尺.由此,教師為學生提供了當?shù)啬骋缓吹牡貓D,比例尺約為1∶10 000,并引導(dǎo)學生發(fā)現(xiàn)問題:如何計算湖泊的面積?在提出問題后,學生能夠產(chǎn)生強烈的探究欲望,同時也為后續(xù)探究活動的有序開展提供方向.為了拓展學生視野,融入科學、技術(shù)等元素,教師又引入了新的方法——利用Scratch軟件,計算不規(guī)則圖形面積.在介紹這一新的方法時,教師根據(jù)學生認知水平提問,幫助學生理解“通過大量重復(fù)試驗,頻率約等于概率”,并回歸到問題,引導(dǎo)學生利用軟件,通過測試頻率實現(xiàn)對湖泊面積的計算.在實踐中,教師將學生進行編號,要求各組學生根據(jù)活動要求,分析數(shù)據(jù)并進行計算,最后各組匯報計算過程.這樣的實踐過程是學生體驗不同解決方案的過程,也是學生親身參與實踐的過程,教師在實踐中應(yīng)加強對學生的組織引導(dǎo),提高學生實踐活動開展的效果.

3.3 運用STEM創(chuàng)設(shè)情境,激發(fā)學習興趣

為了有效激發(fā)小學生對數(shù)學學科的學習興趣,教師要結(jié)合學生的實際情況,在準確把握教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上,適當運用STEM教學理念創(chuàng)設(shè)豐富的綜合性教學內(nèi)容和生活化的教學情境,將STEM教育理念與小學生的生活經(jīng)驗和數(shù)學知識相互融合,引領(lǐng)學生感知現(xiàn)實生活中所蘊含的數(shù)學知識,逐漸降低學生對抽象知識的陌生程度,增強小學生對數(shù)學的認知能力.因此,教師要運用STEM理念挖掘現(xiàn)實生活中的教學素材,為學生構(gòu)建熟悉的生活場景,不斷提升他們的學習興趣.例如,在人教版教材六年級上冊“百分數(shù)”教學中,教師可提前布置學生實踐任務(wù):將10粒綠豆泡在水里,每天觀察綠豆的變化并記錄下來,直到發(fā)芽為止.在教學過程中,讓學生匯報綠豆的變化和發(fā)芽情況,并計算綠豆的發(fā)芽率.教師通過把科學、語文和數(shù)學等知識整合在一起,讓學生更好的理解“百分數(shù)”的意義.

3.4 運用STEM教學理念,反思教學過程

在小學數(shù)學教學實踐中,STEM教育理念的滲透雖然引起了教育工作者的關(guān)注,但是實踐經(jīng)驗不足的問題依然比較突出,而這就需要教師對實踐工作不斷反思,在實踐中積累經(jīng)驗,不斷完善實踐模式.

例如,在人教版教材六年級下冊“比例”一課的實踐探究中,經(jīng)過學生的實踐過程,教師發(fā)現(xiàn)課程的研究已經(jīng)打破了數(shù)學學科知識的界限,引入了科學、技術(shù),因此,較為充分地體現(xiàn) STEM的理念;學生在實踐探究中需要回顧比例的相關(guān)知識,還需要探究理解概率與頻率的聯(lián)系,理解Scratch在估測圖形面積中的工作原理,這必然會豐富學生的知識儲備,提高學生對科學、技術(shù)、數(shù)學以及工程知識的體驗.在實踐中,教師引導(dǎo)學生分組合作,并采用多種解題策略和途徑,這樣有效拓展了學生的思路,也增強了學生的團隊凝聚力.通過這樣的評價和反思,教師能夠及時總結(jié)反饋實踐過程,及時掌握數(shù)學實踐活動中出現(xiàn)的問題并著手解決,進而不斷改善教學質(zhì)量.

3.5 借助STEM設(shè)計問題,鍛煉數(shù)學思維

融合STEM教育理念,既有利于鍛煉小學生分析問題的能力,也有利于使他們的思維越來越活躍.因此,教師要善于借助STEM教學理念合理地設(shè)計數(shù)學問題,嚴格把控問題的難度,盡可能地讓問題符合學生的認知水平.

例如,教師在教學人教版教材六年級上冊“圓”時,借助STEM教學理念設(shè)計了具有啟發(fā)性的問題:同學們,請大家看投影中出示的兩張圖片,分別是汽車的輪胎和大馬路上的井蓋,它們的外表為什么是圓形的?可不可以是正方形的呢?教師結(jié)合小學生的實際情況以及原有的經(jīng)驗提出了難度適中的數(shù)學問題,來幫助學生進一步認識“圓”.

綜上所述,在STEM教育理念下小學數(shù)學教學活動注重學生的實踐與探究.在教學中,教師啟發(fā)學生發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)學問題,引導(dǎo)學生設(shè)計實踐活動,組織實踐活動、反思實踐活動,最后形成實際解決方案.這樣的教學實踐過程契合學生探究學習的需要,對于學生數(shù)學綜合素養(yǎng)的發(fā)展具有重要意義.