STEM教育理念在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的運(yùn)用探索

路漫

【摘要】STEM教育理念是近年來興起的一種跨學(xué)科思維，強(qiáng)調(diào)在教育教學(xué)的過程中實(shí)現(xiàn)多學(xué)科之間的交叉融合，以促進(jìn)學(xué)生綜合能力的發(fā)展.STEM教育理念中，STEM分別代表了不同的含義，其中S代表科學(xué)（science）、T代表技術(shù)（technology）、E代表工程（engineering）、M代表數(shù)學(xué)（mathematics）.STEM教育理念在高中數(shù)學(xué)教育教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)高中數(shù)學(xué)實(shí)踐教學(xué)的探索提供了路徑支持，為實(shí)現(xiàn)我國高中階段數(shù)學(xué)教學(xué)體系的創(chuàng)新發(fā)展提供了理念指導(dǎo).基于此，文章結(jié)合STEM教育理念運(yùn)用于高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的價(jià)值，以及在高中數(shù)學(xué)課程中融入STEM教育理念的可行性，并以“解三角形”教學(xué)為例提出了STEM教育理念在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐運(yùn)用策略.

【關(guān)鍵詞】STEM教育理念；高中數(shù)學(xué)；教學(xué)實(shí)踐；解三角形

引 言

近年來，隨著我國教育教學(xué)改革的不斷推進(jìn)，社會(huì)各界對(duì)高中階段教育教學(xué)工作的重視程度不斷提升.數(shù)學(xué)是高中教育教學(xué)學(xué)科體系中難度較大的學(xué)科之一，對(duì)學(xué)生的邏輯思維水平要求較高，是高中階段教育教學(xué)中的重難點(diǎn)學(xué)科之一.高中階段教學(xué)中，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)教育教學(xué)質(zhì)量的提升是教學(xué)改革發(fā)展中重點(diǎn)關(guān)注的問題，提高學(xué)生知識(shí)掌握的效率及學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力是教育教學(xué)中重點(diǎn)關(guān)注的內(nèi)容.STEM教育理念是一種新興的教學(xué)模式，符合教育發(fā)展趨勢(shì)，可以促進(jìn)學(xué)生對(duì)不同學(xué)科知識(shí)的融會(huì)貫通，增強(qiáng)學(xué)生知識(shí)遷移以及運(yùn)用的能力.因此，對(duì)STEM教育理念在高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的應(yīng)用進(jìn)行分析意義重大.

一、STEM教育理念運(yùn)用于高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中的價(jià)值

（一）培養(yǎng)能夠解決實(shí)際問題的復(fù)合型人才

將STEM教育理念運(yùn)用于高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中，可以幫助學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過程中，了解數(shù)學(xué)在實(shí)際生活中的應(yīng)用，培養(yǎng)能夠解決實(shí)際問題的復(fù)合型人才.具體來說，STEM教育理念可以引導(dǎo)高中數(shù)學(xué)教學(xué)從純理論學(xué)習(xí)向?qū)嶋H應(yīng)用延伸，讓學(xué)生學(xué)會(huì)將數(shù)學(xué)知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際問題解決中.這樣的學(xué)習(xí)方式不僅可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，還可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力.同時(shí)，STEM教育理念可以讓學(xué)生了解到不同學(xué)科之間的聯(lián)系，促進(jìn)學(xué)科融合，培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)，為其未來發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).此外，STEM教育理念還可以幫助學(xué)生在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中獲得更加深入和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)知識(shí)，掌握數(shù)學(xué)的本質(zhì)和內(nèi)在聯(lián)系.這是因?yàn)镾TEM教育理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科的整合和交叉，可以讓學(xué)生從不同角度理解和應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)，從而形成更加深入和系統(tǒng)的數(shù)學(xué)知識(shí)結(jié)構(gòu).這對(duì)于學(xué)生未來從事數(shù)學(xué)或相關(guān)領(lǐng)域的研究和創(chuàng)新工作具有重要意義.最后，STEM教育理念可以提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作和溝通能力，以及解決問題的能力.這些能力都是當(dāng)今社會(huì)所需要的復(fù)合型人才必備的素質(zhì)，也是學(xué)生未來進(jìn)入高等院校和職場(chǎng)所需的必要技能.

（二）實(shí)現(xiàn)高中數(shù)學(xué)教學(xué)模式的創(chuàng)新發(fā)展

在STEM教育理念下，學(xué)生可以通過自主學(xué)習(xí)、團(tuán)隊(duì)協(xié)作等方式深入理解數(shù)學(xué)的本質(zhì)和應(yīng)用，從而培養(yǎng)創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力.在教學(xué)中，STEM教育理念在以下幾個(gè)方面促進(jìn)了高中數(shù)學(xué)教學(xué)模式的創(chuàng)新發(fā)展.首先，采用跨學(xué)科的教學(xué)方法.STEM教育理念強(qiáng)調(diào)不同學(xué)科之間的聯(lián)系和整合，可以讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)與其他學(xué)科之間的關(guān)系，如數(shù)學(xué)和物理、化學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的聯(lián)系.這樣的跨學(xué)科教學(xué)可以幫助學(xué)生理解數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，從而更好地掌握數(shù)學(xué)知識(shí).其次，強(qiáng)調(diào)實(shí)踐應(yīng)用.STEM教育的核心理念是實(shí)踐應(yīng)用，教師可以將實(shí)際問題引入數(shù)學(xué)教學(xué)中，讓學(xué)生在實(shí)踐中學(xué)習(xí)和應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí).例如，學(xué)生可以通過建模、數(shù)據(jù)分析、編程等方式來解決實(shí)際問題，從而更好地理解數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用和價(jià)值.最后，有助于實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué).STEM教育理念注重學(xué)生的個(gè)性化學(xué)習(xí)，教師可以根據(jù)學(xué)生的不同學(xué)習(xí)水平和興趣愛好，采用不同的教學(xué)方法，設(shè)計(jì)不同的教學(xué)任務(wù)，讓學(xué)生在不同的領(lǐng)域得到充分的發(fā)展.

（三）豐富高中數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容

STEM教育理念可以豐富高中數(shù)學(xué)課程內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的融合，讓學(xué)生在實(shí)際應(yīng)用中學(xué)習(xí)和掌握數(shù)學(xué)知識(shí).例如，在學(xué)習(xí)幾何知識(shí)時(shí)，教師可以通過建模、設(shè)計(jì)、制造等方式，讓學(xué)生深入了解幾何知識(shí)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用.通過這種方式，學(xué)生可以更好地理解數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用和價(jià)值，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情.STEM教育注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，可以讓學(xué)生在實(shí)踐中培養(yǎng)解決問題的能力.例如，在學(xué)習(xí)概率知識(shí)時(shí)，教師可以引入實(shí)際問題，讓學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中合作，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析解決問題.通過這種方式，學(xué)生不僅可以掌握概率的理論知識(shí)，還可以培養(yǎng)實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力.

（四）契合高中數(shù)學(xué)課程目標(biāo)要求

高中數(shù)學(xué)是學(xué)生接受STEM教育的重要基礎(chǔ).高中數(shù)學(xué)課程目標(biāo)中要求學(xué)生熟練掌握數(shù)學(xué)基本概念和技能，同時(shí)要求學(xué)生具備解決實(shí)際問題的能力和創(chuàng)新思維能力.STEM教育可以很好地契合這些要求，讓學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中獲得更廣泛的知識(shí)和技能，并能將其應(yīng)用于實(shí)際問題的解決中.STEM教育理念的實(shí)踐可以通過多種方式來體現(xiàn).例如，教師可以通過教授解決實(shí)際問題的方法來讓學(xué)生了解數(shù)學(xué)的應(yīng)用.在這個(gè)過程中，學(xué)生將學(xué)習(xí)如何用數(shù)學(xué)方法來解決實(shí)際問題，并學(xué)會(huì)如何應(yīng)用自己已掌握的數(shù)學(xué)知識(shí)和技能.這種教學(xué)方法可以幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)概念，并提高他們的解決問題能力.

二、在高中數(shù)學(xué)課程中融入STEM教育理念的可行性

（一）課程理念的緊密聯(lián)系

STEM教育理念與高中數(shù)學(xué)課程理念有著緊密的聯(lián)系.STEM教育理念注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力和解決問題能力，而高中數(shù)學(xué)課程也有類似的課程理念.高中數(shù)學(xué)課程理念在讓學(xué)生掌握基本概念和技能的同時(shí)，注重發(fā)展學(xué)生的思維能力和創(chuàng)新能力.高中數(shù)學(xué)教育強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維、抽象思維、推理思維等，這些思維能力也是STEM教育所注重的. STEM教育理念要求學(xué)生不僅要學(xué)習(xí)理論知識(shí)，還要學(xué)會(huì)將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的解決中，這也是高中數(shù)學(xué)教育所強(qiáng)調(diào)的“解決問題能力”.因此，高中數(shù)學(xué)課程與STEM教育理念的緊密聯(lián)系，使得高中數(shù)學(xué)課程更容易融入STEM教育理念.通過在數(shù)學(xué)課程中注重實(shí)踐能力的培養(yǎng)、提高學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和思維能力，可以讓學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識(shí)，并將這些知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題的解決中.

（二）教育情境的真實(shí)性

教育情境的真實(shí)性是STEM教育中非常重要的一個(gè)方面，它強(qiáng)調(diào)將學(xué)科知識(shí)融入實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，讓學(xué)生通過實(shí)踐體驗(yàn)學(xué)習(xí)知識(shí)和技能.在高中數(shù)學(xué)課程中，將STEM教育理念融入課程設(shè)計(jì)，可以讓學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)機(jī).在數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師可以將實(shí)際情境和數(shù)學(xué)知識(shí)相結(jié)合，創(chuàng)設(shè)一些有趣的問題和場(chǎng)景，讓學(xué)生通過解決問題來學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí).例如，在學(xué)習(xí)“三角函數(shù)”時(shí)，教師可以引入航空、導(dǎo)航等領(lǐng)域的實(shí)際案例，讓學(xué)生了解三角函數(shù)在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用，進(jìn)而加深對(duì)知識(shí)的理解.在學(xué)習(xí)“統(tǒng)計(jì)學(xué)”時(shí)，教師可以引入一些現(xiàn)實(shí)中的數(shù)據(jù)，讓學(xué)生通過統(tǒng)計(jì)分析來解決實(shí)際問題，增強(qiáng)學(xué)習(xí)的實(shí)用性.教學(xué)中融入STEM理念，可以幫助學(xué)生更深入地了解實(shí)際情境下的數(shù)學(xué)應(yīng)用.比如，讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)無人機(jī)航拍系統(tǒng)，需要學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)和技能，如三角函數(shù)、概率統(tǒng)計(jì)等，同時(shí)需要掌握工程技術(shù)和計(jì)算機(jī)編程等能力.通過這種實(shí)際應(yīng)用的方式，學(xué)生能真正體驗(yàn)數(shù)學(xué)知識(shí)在現(xiàn)實(shí)中的應(yīng)用價(jià)值，提高學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)機(jī).因此，高中數(shù)學(xué)課程融入STEM教育理念是可行的，教師可以通過創(chuàng)設(shè)實(shí)際情境、引入實(shí)際案例，讓學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，提高學(xué)習(xí)的興趣和動(dòng)機(jī).

三、STEM教育理念在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐探索———以“解三角形”為例

（一）創(chuàng)設(shè)問題情境

“解三角形”是高中數(shù)學(xué)中一個(gè)非常基礎(chǔ)但也非常重要的概念，其涉及三角函數(shù)的應(yīng)用，既有理論性，又有實(shí)際應(yīng)用.在教學(xué)中，傳統(tǒng)的方式是講解三角函數(shù)的公式和應(yīng)用，然后通過題目來鞏固和檢驗(yàn)學(xué)生的掌握程度.但這種方式往往缺乏足夠的實(shí)際應(yīng)用情境，難以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動(dòng)性.STEM教育理念在“解三角形”教學(xué)中，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)設(shè)問題情境，鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)際場(chǎng)景去發(fā)現(xiàn)和解決問題.這樣的教學(xué)方式，不僅能夠更好地引導(dǎo)學(xué)生理解和掌握三角函數(shù)的應(yīng)用，也能夠提高學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和創(chuàng)新思維.在“解三角形”教學(xué)中，教師應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際生活中尋找和發(fā)現(xiàn)三角函數(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景，例如建筑、地圖、天文等領(lǐng)域，然后引導(dǎo)學(xué)生從中發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)而引入解三角形的概念和方法，讓學(xué)生自主探索和發(fā)現(xiàn)問題，引導(dǎo)學(xué)生通過嘗試、實(shí)驗(yàn)和討論等方式，發(fā)現(xiàn)三角函數(shù)應(yīng)用中的問題和困惑.例如，教師可以讓學(xué)生通過構(gòu)造不同的三角形，觀察和比較三角形邊長(zhǎng)和角度之間的關(guān)系，以及對(duì)于不同類型的三角形應(yīng)如何運(yùn)用三角函數(shù)知識(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)和解決問題.例如，可以讓學(xué)生通過調(diào)查、研究和分析，設(shè)計(jì)出解決某個(gè)實(shí)際問題的方案，然后應(yīng)用三角函數(shù)來驗(yàn)證和實(shí)現(xiàn)方案.

（二）注重不同教師之間的合作與交流

STEM教育理念強(qiáng)調(diào)綜合性學(xué)習(xí)和實(shí)踐，而在高中數(shù)學(xué)課程中，“解三角形”是一個(gè)涉及幾何、代數(shù)和三角函數(shù)等多個(gè)領(lǐng)域的重要知識(shí)點(diǎn).因此，在教學(xué)過程中，不同教師之間的合作與交流是非常必要的.一方面，數(shù)學(xué)教師可以與物理、化學(xué)等學(xué)科教師合作，通過實(shí)驗(yàn)、模擬等方式，讓學(xué)生了解三角形在不同領(lǐng)域中的應(yīng)用.例如，通過測(cè)量實(shí)際場(chǎng)景中的角度和邊長(zhǎng)，讓學(xué)生在解三角形的同時(shí)，了解三角形在物理、地理中的應(yīng)用.另一方面，數(shù)學(xué)教師還可以與計(jì)算機(jī)、工程學(xué)等領(lǐng)域的教師合作，使用數(shù)學(xué)軟件和編程工具，讓學(xué)生在解決實(shí)際問題時(shí)體驗(yàn)科技創(chuàng)新和工程實(shí)踐的樂趣.例如，通過編寫程序和使用三角函數(shù)來模擬飛行器的飛行軌跡，讓學(xué)生更加深入地了解三角函數(shù)的應(yīng)用.

（三）培養(yǎng)STEM教育師資

STEM教育理念注重培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，而要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，高素質(zhì)的教師隊(duì)伍必不可少.在高中數(shù)學(xué)“解三角形”教學(xué)中，STEM教育理念可以通過以下方式來培養(yǎng)高素質(zhì)教師隊(duì)伍.首先辦學(xué)中提供專業(yè)培訓(xùn)，為了讓教師掌握STEM教育理念和方法，學(xué)校可以提供STEM教育相關(guān)的專業(yè)培訓(xùn)，如三角函數(shù)的應(yīng)用、實(shí)踐案例、課程設(shè)計(jì)等，以提高教師的教學(xué)水平和專業(yè)素養(yǎng).其次，加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué).STEM教育理念強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和探究性學(xué)習(xí)，教師需要注重將理論知識(shí)與實(shí)踐相結(jié)合，在教學(xué)中注重學(xué)生的實(shí)踐操作和應(yīng)用，以幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識(shí)的本質(zhì).通過不斷的實(shí)踐教學(xué)，教師也可以不斷提高自己的教學(xué)水平.最后，STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)生的合作探究和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，教師需要注重與學(xué)生的互動(dòng)交流，積極傾聽學(xué)生的想法和建議，與學(xué)生一起探討問題、解決問題，以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力，也可以提高教師的教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)水平.

結(jié) 語

綜上，STEM教育理念在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用可以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和創(chuàng)造力，培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和實(shí)踐能力，增強(qiáng)學(xué)生的跨學(xué)科思維和綜合素養(yǎng).因此，將STEM教育理念運(yùn)用于高中數(shù)學(xué)教學(xué)實(shí)踐中具有重要價(jià)值.教師應(yīng)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中融入STEM教育理念，通過設(shè)計(jì)有挑戰(zhàn)性的數(shù)學(xué)問題、引入實(shí)際問題、使用STEM工具和技術(shù)等方式來激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展.

【參考文獻(xiàn)】

[1]潘掖雪，周錦程，陳小紅，等.基于STEM教育理念的高中數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)框架及應(yīng)用[J].中小學(xué)課堂教學(xué)研究，2022（07）：23-27，37.

[2]吳萬征.單元整體視角下的高中數(shù)學(xué)概念復(fù)習(xí)教學(xué)的實(shí)踐與探索———以“解三角形”一輪概念復(fù)習(xí)教學(xué)為例[J].中學(xué)數(shù)學(xué)月刊，2022（12）：24-28，37.

[3]孫佩雄，劉通.STEM教育視野下促進(jìn)物理學(xué)科核心素養(yǎng)提升的高中物理實(shí)踐活動(dòng)的探索———以“電磁炮”項(xiàng)目為例[J].物理教學(xué)探討，2018，36（09）：15-18.

[4]李娜娜，莫尊理，熊正友，等.基于STEM教育理念的高中項(xiàng)目式教學(xué)———以“探究鐵系脫氧劑的奧秘”為例[J].現(xiàn)代中小學(xué)教育，2020，36（11）：26-31.

[5]庾麗賢，邵巨錢.STEM教育理念下高中通用技術(shù)校本課程設(shè)計(jì)與實(shí)踐———以《DIY臺(tái)燈設(shè)計(jì)》為例[J].教育信息技術(shù)，2019（Z2）：18-21.