融合STEM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)與實(shí)證研究

摘 要：在新課程改革背景下，STEM教育是一種創(chuàng)新的教育模式.STEM教育理念不斷滲透在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)過程中，它倡導(dǎo)以大教學(xué)觀作為指導(dǎo)，加強(qiáng)學(xué)科聯(lián)系，提升學(xué)生核心素養(yǎng).在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，將數(shù)學(xué)、科學(xué)、信息技術(shù)等學(xué)科融合起來，多學(xué)科思維碰撞，促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展，形成創(chuàng)新思維，使學(xué)生思維更為多元化.無論是在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的前置性學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，還是課堂教學(xué)內(nèi)容、活動(dòng)的具體設(shè)計(jì)與組織以及課外的綜合實(shí)踐活動(dòng)，都要在體現(xiàn)跨學(xué)科理念的同時(shí)重視小學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)、合作意識(shí)等綜合素質(zhì)的培養(yǎng)與提升，實(shí)現(xiàn)小學(xué)生的全面發(fā)展.

關(guān)鍵詞：STEM教育理念；小學(xué)數(shù)學(xué)；實(shí)踐活動(dòng)；策略

中圖分類號(hào)：G622 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1008-0333（2023）26-0059-03

作者簡介：謝靜（1996.1-），女，江蘇省揚(yáng)州人，本科，中學(xué)二級教師，從事小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)研究.

基金項(xiàng)目：課題“小學(xué)數(shù)學(xué)‘綜合與實(shí)踐領(lǐng)域課程開發(fā)和實(shí)施的研究”階段性研究成果（課題題號(hào)：2021/P/082）

教師應(yīng)該以STEM教育理念為核心開展數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)，給學(xué)生提供豐富的綜合性教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)貼近現(xiàn)實(shí)生活的數(shù)學(xué)情境，將學(xué)生引領(lǐng)到真實(shí)的活動(dòng)情境中，從而降低學(xué)生對新授知識(shí)的畏難情緒，充分調(diào)動(dòng)小學(xué)生對新知識(shí)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(shí)踐、跨學(xué)科，區(qū)別于傳統(tǒng)注重書本知識(shí)的單一學(xué)科教學(xué)的教育概念.它是以跨學(xué)科意識(shí)為基礎(chǔ)，運(yùn)用兩種或兩種以上的學(xué)科觀念及跨學(xué)科觀念，解決真實(shí)問題的課程與學(xué)習(xí)取向.在教學(xué)實(shí)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(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)及批判能力；第二，該理念強(qiáng)調(diào)問題導(dǎo)向，能夠培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；第三，該理念實(shí)現(xiàn)了學(xué)科之間的交互融合，可在一定程度上提高學(xué)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(xué)形式，它注重現(xiàn)實(shí)生活與理論知識(shí)的結(jié)合，創(chuàng)新教學(xué)模式，讓學(xué)生能夠與其他同學(xué)分享自己的想法和意見.一般情況下，教師結(jié)合學(xué)生的日常生活設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目，在教學(xué)內(nèi)容中融入不同學(xué)科和跨學(xué)科的知識(shí)，所以STEM教育具有跨學(xué)科性、情景性、趣味性和合作探究性，能讓學(xué)生在實(shí)際生活中應(yīng)用結(jié)構(gòu)化的知識(shí)理論.STEM教學(xué)作為一種綜合性的教學(xué)模式，合理運(yùn)用教學(xué)工具收集教學(xué)資源，實(shí)現(xiàn)學(xué)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(xué)生的跨學(xué)科學(xué)習(xí)，完善學(xué)生的知識(shí)體系.根據(jù)STEM教育理念要求，學(xué)生圍繞生活中真實(shí)存在的數(shù)學(xué)問題，需要運(yùn)用科學(xué)技術(shù)，了解科學(xué)技術(shù)運(yùn)用的原理和方法，了解工程項(xiàng)目推進(jìn)的系統(tǒng)性步驟，深入分析數(shù)學(xué)知識(shí)的運(yùn)用，這樣則可以實(shí)現(xiàn)“從生活走向數(shù)學(xué)，從數(shù)學(xué)走向社會(huì)”，為適應(yīng)社會(huì)發(fā)展構(gòu)建知識(shí)體系.實(shí)踐探究的過程需要客觀、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，需要堅(jiān)持不懈的意志品質(zhì)，也需要團(tuán)隊(duì)合作的思想精神等等，而學(xué)生身處于實(shí)踐探究過程之中，會(huì)潛移默化地調(diào)整自身的情感態(tài)度、價(jià)值觀念，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展.

2 小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)的現(xiàn)狀分析

2.1 學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)缺乏興趣

很多學(xué)生覺得學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)是一項(xiàng)枯燥無味的活動(dòng)，學(xué)生在學(xué)習(xí)中的消極情緒嚴(yán)重影響小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)效果.對此，教師需要注重培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)生活化思想以及學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的正確思維模式.在數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師需將數(shù)學(xué)思想滲透到學(xué)生的數(shù)學(xué)作業(yè)中，并加強(qiáng)練習(xí)，使數(shù)學(xué)思想成為學(xué)生的核心素養(yǎng)，為學(xué)生未來的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)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(jìn)的信息技術(shù)被應(yīng)用到數(shù)學(xué)課堂中，大大提高了小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科的教學(xué)效果.然而，由于考試仍是當(dāng)前評價(jià)學(xué)習(xí)效果的主要方式，許多教師仍然堅(jiān)持使用原始的教學(xué)方法，幻燈片是教師向?qū)W生展示課程主題和教學(xué)內(nèi)容的主要工具.在作業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師仍然延續(xù)傳統(tǒng)的題海戰(zhàn)略，減少了學(xué)生的實(shí)踐性學(xué)習(xí)活動(dòng)，學(xué)生對數(shù)學(xué)生活化缺乏基本理解.數(shù)學(xué)是一門需要獨(dú)立自主思考的學(xué)科，但在實(shí)際教學(xué)過程中，多數(shù)教師只注重教學(xué)內(nèi)容的講解，學(xué)生對基礎(chǔ)知識(shí)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(xué)課程采用“填鴨式”的教學(xué)模式.如此教學(xué)模式，不利于培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力.對數(shù)學(xué)學(xué)科而言，它具有嚴(yán)密的邏輯性，學(xué)生除了要理解課堂教學(xué)內(nèi)容外，還需通過完成一定量的作業(yè)進(jìn)行鞏固.在實(shí)際學(xué)習(xí)中，課后作業(yè)設(shè)計(jì)缺乏應(yīng)有的價(jià)值，作業(yè)起不到培養(yǎng)學(xué)生解決問題能力的作用，反而成了學(xué)生學(xué)習(xí)的絆腳石.

3 融合STEM理念的小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的教學(xué)策略

3.1 利用STEM學(xué)科融合，實(shí)現(xiàn)融會(huì)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(xué)觀作為指導(dǎo)，加強(qiáng)學(xué)科聯(lián)系，提升學(xué)生核心素養(yǎng).在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，將數(shù)學(xué)、科學(xué)、信息技術(shù)、工程融合起來，多學(xué)科思維碰撞，促進(jìn)核心素養(yǎng)發(fā)展，形成創(chuàng)新思維，能輕松解決教學(xué)難點(diǎn)，使學(xué)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(xué)中，如果運(yùn)用傳統(tǒng)的教學(xué)方法，師生需準(zhǔn)備大量的小正方體，且學(xué)生操作時(shí)需要花費(fèi)大量的課堂教學(xué)時(shí)間，教學(xué)效率低下.如果利用信息技術(shù)手段，讓學(xué)生在電腦上模擬拼一拼，電腦上會(huì)直觀、形象地呈現(xiàn)圖形的組合過程，從而實(shí)現(xiàn)化難為易，輕松突破教學(xué)難點(diǎn)，大大提高了課堂教學(xué)效率.又如，在“找規(guī)律”教學(xué)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(xué)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(xué)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(xué)生的審美能力.教師利用信息技術(shù)、美術(shù)活躍了學(xué)生學(xué)習(xí)的氣氛，提高了教學(xué)效果.

3.2 改變教學(xué)理念，使教學(xué)內(nèi)容生活化

首先，在教學(xué)過程中，要善于發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)問題.問題是啟發(fā)學(xué)生思考，激發(fā)學(xué)生實(shí)踐探究動(dòng)機(jī)的重要驅(qū)動(dòng)力.小學(xué)數(shù)學(xué)所涉及到的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)問題都是與生活實(shí)際密切相關(guān)的［3］.其次，要拓展活動(dòng)，探求新的實(shí)踐方法.這一環(huán)節(jié)是實(shí)踐活動(dòng)設(shè)計(jì)方案的具體實(shí)施過程，為保證學(xué)生對實(shí)踐過程的真實(shí)體驗(yàn)，教師應(yīng)注重營造良好的探究學(xué)習(xí)環(huán)境.例如，在人教版教材六年級上冊“比”教學(xué)開始前，教師在完成基礎(chǔ)知識(shí)講解，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究比例應(yīng)用的過程中，組織學(xué)生開展實(shí)踐活動(dòng).在活動(dòng)中，教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)情境：在學(xué)習(xí)地理的時(shí)候，同學(xué)們經(jīng)常會(huì)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(xué)們對規(guī)則圖形面積的計(jì)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(xué)生已經(jīng)具備了一定的數(shù)學(xué)與地理知識(shí)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(xué)生提供了當(dāng)?shù)啬骋缓吹牡貓D，比例尺約為1∶10 000，并引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題：如何計(jì)算湖泊的面積？在提出問題后，學(xué)生能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的探究欲望，同時(shí)也為后續(xù)探究活動(dòng)的有序開展提供方向.為了拓展學(xué)生視野，融入科學(xué)、技術(shù)等元素，教師又引入了新的方法——利用Scratch軟件，計(jì)算不規(guī)則圖形面積.在介紹這一新的方法時(shí)，教師根據(jù)學(xué)生認(rèn)知水平提問，幫助學(xué)生理解“通過大量重復(fù)試驗(yàn)，頻率約等于概率”，并回歸到問題，引導(dǎo)學(xué)生利用軟件，通過測試頻率實(shí)現(xiàn)對湖泊面積的計(jì)算.在實(shí)踐中，教師將學(xué)生進(jìn)行編號(hào)，要求各組學(xué)生根據(jù)活動(dòng)要求，分析數(shù)據(jù)并進(jìn)行計(jì)算，最后各組匯報(bào)計(jì)算過程.這樣的實(shí)踐過程是學(xué)生體驗(yàn)不同解決方案的過程，也是學(xué)生親身參與實(shí)踐的過程，教師在實(shí)踐中應(yīng)加強(qiáng)對學(xué)生的組織引導(dǎo)，提高學(xué)生實(shí)踐活動(dòng)開展的效果.

3.3 運(yùn)用STEM創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣

為了有效激發(fā)小學(xué)生對數(shù)學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)興趣，教師要結(jié)合學(xué)生的實(shí)際情況，在準(zhǔn)確把握教材內(nèi)容的基礎(chǔ)上，適當(dāng)運(yùn)用STEM教學(xué)理念創(chuàng)設(shè)豐富的綜合性教學(xué)內(nèi)容和生活化的教學(xué)情境，將STEM教育理念與小學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)和數(shù)學(xué)知識(shí)相互融合，引領(lǐng)學(xué)生感知現(xiàn)實(shí)生活中所蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)知識(shí)，逐漸降低學(xué)生對抽象知識(shí)的陌生程度，增強(qiáng)小學(xué)生對數(shù)學(xué)的認(rèn)知能力.因此，教師要運(yùn)用STEM理念挖掘現(xiàn)實(shí)生活中的教學(xué)素材，為學(xué)生構(gòu)建熟悉的生活場景，不斷提升他們的學(xué)習(xí)興趣.例如，在人教版教材六年級上冊“百分?jǐn)?shù)”教學(xué)中，教師可提前布置學(xué)生實(shí)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(xué)過程中，讓學(xué)生匯報(bào)綠豆的變化和發(fā)芽情況，并計(jì)算綠豆的發(fā)芽率.教師通過把科學(xué)、語文和數(shù)學(xué)等知識(shí)整合在一起，讓學(xué)生更好的理解“百分?jǐn)?shù)”的意義.

3.4 運(yùn)用STEM教學(xué)理念，反思教學(xué)過程在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不足的問題依然比較突出，而這就需要教師對實(shí)踐工作不斷反思，在實(shí)踐中積累經(jīng)驗(yàn)，不斷完善實(shí)踐模式.

例如，在人教版教材六年級下冊“比例”一課的實(shí)踐探究中，經(jīng)過學(xué)生的實(shí)踐過程，教師發(fā)現(xiàn)課程的研究已經(jīng)打破了數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)的界限，引入了科學(xué)、技術(shù)，因此，較為充分地體現(xiàn) STEM的理念;學(xué)生在實(shí)踐探究中需要回顧比例的相關(guān)知識(shí)，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(huì)豐富學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備，提高學(xué)生對科學(xué)、技術(shù)、數(shù)學(xué)以及工程知識(shí)的體驗(yàn).在實(shí)踐中，教師引導(dǎo)學(xué)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(xué)生的思路，也增強(qiáng)了學(xué)生的團(tuán)隊(duì)凝聚力.通過這樣的評價(jià)和反思，教師能夠及時(shí)總結(jié)反饋實(shí)踐過程，及時(shí)掌握數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中出現(xiàn)的問題并著手解決，進(jìn)而不斷改善教學(xué)質(zhì)量.

3.5 借助STEM設(shè)計(jì)問題，鍛煉數(shù)學(xué)思維

融合STEM教育理念，既有利于鍛煉小學(xué)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(xué)理念合理地設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)問題，嚴(yán)格把控問題的難度，盡可能地讓問題符合學(xué)生的認(rèn)知水平.

例如，教師在教學(xué)人教版教材六年級上冊“圓”時(shí)，借助STEM教學(xué)理念設(shè)計(jì)了具有啟發(fā)性的問題：同學(xué)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(xué)生的實(shí)際情況以及原有的經(jīng)驗(yàn)提出了難度適中的數(shù)學(xué)問題，來幫助學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)“圓”.

綜上所述，在STEM教育理念下小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)注重學(xué)生的實(shí)踐與探究.在教學(xué)中，教師啟發(fā)學(xué)生發(fā)現(xiàn)生活中的數(shù)學(xué)問題，引導(dǎo)學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)，組織實(shí)踐活動(dòng)、反思實(shí)踐活動(dòng)，最后形成實(shí)際解決方案.這樣的教學(xué)實(shí)踐過程契合學(xué)生探究學(xué)習(xí)的需要，對于學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)的發(fā)展具有重要意義.

參考文獻(xiàn)：

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[2] 何志芹.STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”活動(dòng)的融合[J].啟迪，2022（23）：118-120.

[3] 王艷會(huì).應(yīng)用STEM教育理念創(chuàng)新教學(xué)方法[J].小學(xué)科學(xué)，2022（9）：78-80.

［責(zé)任編輯：李 璟］