初中數(shù)學STEM課程開發(fā)的實踐探索

【摘要】隨著全球化和信息時代的到來，社會對人才的需求逐漸趨向于綜合性和創(chuàng)新性.傳統(tǒng)的初中數(shù)學教學模式在培養(yǎng)學生跨學科思維和創(chuàng)新能力方面存在不足.STEM教育以其跨學科、實踐性和創(chuàng)新性的特點，為初中數(shù)學教學的改革提供了新的思路.文章首先對初中數(shù)學STEM課程開發(fā)的內(nèi)涵進行了論述，然后對課程開發(fā)的意義進行了探討，最后，結(jié)合具體的實例對STEM課程開發(fā)的策略進行了探索.研究結(jié)果表明，初中數(shù)學STEM課程開發(fā)能夠有效促進學生綜合素質(zhì)的提升.通過跨學科的學習方式和綜合性的實踐能力培養(yǎng)，學生的科學素養(yǎng)、信息素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)得到了全面提高.

【關(guān)鍵詞】STEM教育；初中數(shù)學；課程開發(fā)；跨學科學習；綜合素質(zhì)

引 言

隨著科技的飛速發(fā)展，社會對人才的需求日益趨向多元化和全面化.傳統(tǒng)教育模式已難以滿足這一需求，尤其是在初中數(shù)學教學中，若教師只是一直依靠知識教學又或是開展應試式的訓練，則無法跟上現(xiàn)有教育的腳步.因此這一現(xiàn)狀需要改變，要想加強學生實踐能力的培養(yǎng)，就必須找到新教學方法.STEM教育作為一種注重科學、技術(shù)、工程和數(shù)學跨學科融合的教育理念，為初中數(shù)學教學提供了新的改革方向.通過STEM教育，可以打破學科壁壘，將數(shù)學與科學、工程、技術(shù)等領(lǐng)域緊密結(jié)合，為學生提供豐富多元的學習資源和體驗.這不僅有助于拓寬學生的知識視野，還能有效提升學生的實踐能力和創(chuàng)新思維.因此，開發(fā)初中數(shù)學STEM課程顯得尤為重要.這樣的課程能夠讓學生在探索中學習，在實踐中成長，培養(yǎng)他們解決問題的能力和創(chuàng)新精神.通過STEM課程的實施，期望能夠為學生打下堅實的核心素養(yǎng)基礎(chǔ)，使他們成為適應未來社會需求的高素質(zhì)人才.STEM教育為初中數(shù)學教學改革提供了新的機遇和挑戰(zhàn).教師應該積極探索和實踐，為學生的全面發(fā)展創(chuàng)造更多可能性.

一、初中數(shù)學STEM課程開發(fā)的內(nèi)涵

初中數(shù)學STEM課程開發(fā)的目標是突破傳統(tǒng)學科的界限，促進數(shù)學與科學、工程與技術(shù)等多個領(lǐng)域的深度整合.這一跨學科課程開發(fā)方式在開闊學生學習視野的同時還能促進學生綜合素質(zhì)整體提高.初中數(shù)學STEM課程的發(fā)展內(nèi)涵主要有跨學科性、技術(shù)性、協(xié)作性和實踐性.這種跨學科課程開發(fā)方式既能開闊學生學習視野又能促進全面發(fā)展.

（一）跨學科性

初中數(shù)學STEM課程發(fā)展注重跨學科整合，通過將數(shù)學和科學、工程和技術(shù)交叉整合形成一個綜合性學習項目.這種跨學科教學方式可以讓學生對數(shù)學知識有更深刻的認識和運用到實際問題解決當中.與此同時，跨學科性也需要學生有更寬廣的知識儲備與更靈活的思維方式來迎接復雜多變的學習挑戰(zhàn).

（二）技術(shù)性

STEM環(huán)境下的技術(shù)應用是數(shù)學課程發(fā)展過程中的一個重要環(huán)節(jié).初中數(shù)學STEM課程的開發(fā)需借助于平板電腦、3D打印機、傳感器等先進技術(shù)工具與設備.這些技術(shù)工具既有助于學生對數(shù)學知識有更直觀的認識，又能增強學生動手與創(chuàng)新能力.與此同時，技術(shù)性要求促使教師不斷地更新教學理念與方法，使其能夠與時代發(fā)展相適應.

（三）協(xié)作性

初中數(shù)學STEM課程的開發(fā)強調(diào)學生協(xié)作精神與團隊合作能力的培養(yǎng).學生學習時經(jīng)常要分組一起完成作業(yè)與項目.學生之間要互相啟發(fā)、一起交流信息、一起解決問題.該協(xié)作方式既能培養(yǎng)學生合作意識與團隊精神，又能增強其溝通能力與問題解決能力.與此同時，教師還需主動參與到學生合作過程中去，并給予必要的引導與幫助，從而保證學習活動能夠順利開展.

（四）實踐性

初中數(shù)學STEM課程的開展，突出了實踐性學習途徑.通過實踐活動、項目學習等方式，可以使學生對數(shù)學知識有更深刻的認識并運用到解決實際問題當中去.實踐性學習方式既能增強學生動手能力與創(chuàng)新能力，又能發(fā)展問題解決能力與批判性思維能力.所以在進行初中數(shù)學STEM課程的開發(fā)時，要求教師要設計出實踐性較強的學習任務與項目來引導學生主動參與到實踐活動中來，以此來提升學生學習的效果.

二、初中數(shù)學STEM課程開發(fā)的意義

初中數(shù)學STEM課程開發(fā)的意義深遠而重大.它不僅推動了數(shù)學綜合課程體系的形成，打破了學科界限，使數(shù)學知識與其他學科深度融合，解決了知識碎片化的問題，也顯著提升了數(shù)學課堂教學的質(zhì)量，通過問題或項目導向的學習方式，激發(fā)了學生的學習興趣和求知欲.更重要的是，STEM課程促進了初中數(shù)學教學模式的創(chuàng)新，培養(yǎng)了學生的實踐能力和團隊合作精神，為培養(yǎng)具備核心素養(yǎng)的未來人才奠定了基礎(chǔ).此外，這一開發(fā)過程還積累了寶貴的創(chuàng)新實踐經(jīng)驗，為數(shù)學教育領(lǐng)域的持續(xù)發(fā)展提供了有力的支持.

（一）促進數(shù)學綜合課程體系的形成

初中數(shù)學STEM課程開發(fā)能夠推動數(shù)學綜合課程體系的形成.這一體系融合了科學、工程、技術(shù)和數(shù)學等多個領(lǐng)域的知識，打破了傳統(tǒng)學科的界限，實現(xiàn)了數(shù)學內(nèi)容與教學的深度整合.這種融合不僅促進了不同學科之間的相互滲透與深入理解，還集合了多學科的優(yōu)勢資源，有效解決了知識碎片化的問題，使數(shù)學教育更加貼近現(xiàn)實生活，著重培養(yǎng)學生的實際問題解決能力.

（二）促進數(shù)學課堂教學質(zhì)量的提升

初中數(shù)學STEM課程以問題為導向或者項目為導向，促使學生在整個教學過程中主動參與.該方法能讓學生沉浸在數(shù)學探究中，同時結(jié)合學生真實生活情境進行課程內(nèi)容設計，進一步提高學生學習的專注度，大大激發(fā)其求知欲與學習興趣.這對推動數(shù)學課堂教學質(zhì)量提高有明顯的促進作用.

（三）促進初中數(shù)學教學模式的創(chuàng)新

STEM課程的引入極大地推動了初中數(shù)學教學模式的創(chuàng)新.這一模式注重提升學生的實踐能力，通過精心設計的課程內(nèi)容和教學環(huán)節(jié)，逐漸培養(yǎng)學生的數(shù)學應用意識，使他們能夠在學習與實際應用之間靈活轉(zhuǎn)換，并在實踐過程中獲得成就感.在這一教學模式下，教師的角色發(fā)生了顯著變化，他們更多地扮演了組織者和引導者的角色.通過組織小組協(xié)作學習，不僅鍛煉了學生的獨立思考和探究能力，也極大地增強了他們的團隊合作精神.同時，這種新型的教學方式也促使教師不斷自我反思，積極探索創(chuàng)新的教學方法，從而有力推動了初中數(shù)學教學模式的革新與發(fā)展.

（四）促進初中數(shù)學課程創(chuàng)新經(jīng)驗的積累

初中數(shù)學STEM課程開發(fā)積極順應數(shù)學課程整合的趨勢，進一步加強數(shù)學與科學、技術(shù)等學科的交叉融合.在課程設計中，特別強調(diào)實踐應用的重要性，通過實施具體課程，鼓勵學生運用數(shù)學知識解決科學、技術(shù)等領(lǐng)域中的實際問題，以此促進學生核心素養(yǎng)的全面提升.同時，教師不斷從教學實踐中汲取經(jīng)驗，深入探索基于STEM教育理念的數(shù)學課程設計策略，這不僅豐富了該理念在數(shù)學課程開發(fā)領(lǐng)域的研究成果，更為數(shù)學教育領(lǐng)域積累了寶貴的創(chuàng)新實踐經(jīng)驗，為未來的課程創(chuàng)新提供了有力支持.

二、初中數(shù)學STEM課程開發(fā)的策略

（一）融合科學：開發(fā)科學素養(yǎng)型課程

為了培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)，教師可以將數(shù)學知識與科學知識相結(jié)合.基于“STEM+”的視角，教師應引導學生將科學知識、思想方法融入數(shù)學學習中.如，在數(shù)學實驗過程中，教師可以指導學生思考實驗變量，設計實驗方案，記錄實驗數(shù)據(jù)，并考慮實驗誤差等因素.這種教學方式不僅能培育學生科學實驗的嚴謹精神，還能有效發(fā)展學生的科學素養(yǎng).

例如，在教學蘇教版八年級下冊“反比例函數(shù)”這一課的內(nèi)容時，教師可以通過引入物理學科的多個問題，如路程、速度與時間，電流、電阻與電壓等，展示反比例函數(shù)在解決實際問題中的應用.反比例關(guān)系的物理問題為學生學習反比例函數(shù)提供了寶貴的素材，有效促進了數(shù)學與物理知識的融合.在教學過程中，教師引導學生深入挖掘這些物理問題的數(shù)學內(nèi)涵，并運用反比例函數(shù)的知識進行解析.這不僅能夠加深學生對反比例函數(shù)概念的認知，還有助于他們學科素養(yǎng)和實際問題解決能力的提升.同時，教師鼓勵學生采用多樣化的方法，例如可以認真去觀察度量，或親手操作實驗等，試著用圖形變換的方法來進行邏輯推理.這樣的教學方法不僅提升了學生的學習興趣，也培養(yǎng)了學生的科學探究精神和嚴謹?shù)膶嶒瀾B(tài)度，為他們未來的學習和研究打下堅實的基礎(chǔ).

以上案例中，這種將數(shù)學知識與科學知識相結(jié)合的STEM課程開發(fā)策略，不僅豐富了學生的學習內(nèi)容，也提高了學生的科學素養(yǎng)和綜合能力.

（二）整合技術(shù)：開發(fā)信息素養(yǎng)型課程

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)學教學也需要與時俱進.根據(jù)《義務教育數(shù)學課程標準（2022年版）》的指導，教師應注重信息技術(shù)與數(shù)學課程的整合.在教學中，學校應重視使用信息技術(shù)工具，如多媒體教學設備、在線學習平臺等，為學生提供豐富的學習資源.同時，教師應引導學生運用信息技術(shù)工具進行數(shù)學學習，提高學習的趣味性和效率性，進而發(fā)展學生的信息素養(yǎng).

例如，在教學蘇教版九年級上冊“直線到圓心的距離與圓的半徑的關(guān)系”一課時，教師可以將其與信息技術(shù)結(jié)合在一起，開展一次有趣的動態(tài)探究活動.這些活動通過模擬直線與圓的相對運動，學生能直觀看到圓與直線間其位置是如何發(fā)生變化的，同時發(fā)現(xiàn)直線到圓心距離，和圓半徑間的齒線.利用計算機測量的功能學生能驗證這種位置關(guān)系所對應的數(shù)量關(guān)系變化，加深對知識的理解.同時，加強云平臺的構(gòu)建和應用，通過在線學習平臺為學生提供豐富多彩的學習資源，成為提升教學效果的關(guān)鍵一環(huán).這一平臺不僅實現(xiàn)了教學與反饋的即時一體化，還使教師能夠借助信息技術(shù)平臺布置作業(yè)、進行在線批改，并通過視頻及時解答學生的疑惑.

這樣創(chuàng)新的教學法可以有效減少學生在學習中的壓力，幫助他們在輕松的環(huán)境下開展學習，有效提高學習效率，并快速掌握相關(guān)知識.同時，教師與家長利用視頻溝通的方式，可以讓家長更好地了解學生在學校的學習進度，增加了家庭訪問的頻率.這不僅加強了家校之間的溝通與聯(lián)系，還有助于教師根據(jù)學生的實際學習狀況，靈活調(diào)整教學策略，以確保教學效果達到最優(yōu)化.

以上案例中，這些技術(shù)工具的引入，不僅要求學生對數(shù)學知識有了更深入的理解，也促使教師不斷地更新教學理念與方法，使其能夠與時代發(fā)展相適應.在STEM環(huán)境下，數(shù)學教學不再是單純的公式記憶和計算練習，而是變得更加生動、有趣和富有挑戰(zhàn)性.整合技術(shù)、開發(fā)信息素養(yǎng)型課程是數(shù)學教學的重要方向.通過運用信息技術(shù)，能夠給學生營造出一個較為豐富多彩的環(huán)境，提高學生學習的興趣與效率，發(fā)展學生的信息素養(yǎng)，從而為今后的學習與生活打下一個扎實的基礎(chǔ).

（三）融入工程：開發(fā)綜合素養(yǎng)型課程

工程思想應用于數(shù)學教學有很大價值.要發(fā)展學生綜合素養(yǎng)就必須把工程思想貫穿于數(shù)學教學.不管是實驗操作或?qū)嶒灧桨傅闹朴喍家抗こ趟枷雭硪龑?教學時，教師要指導學生用工程的思想與方法解決問題，使他們對STEM的技巧，問題與機遇有更深的體驗.將工程思想方法融入其中，可以發(fā)揮學生數(shù)學學習自主性和能動性，促進學生綜合素質(zhì)提高.

例如，在教學蘇教版七年級上冊“走進圖形世界”這一單元時，教師可以巧妙設計《制作火車模型》這一STEM課程.課程以小組合作形式進行，一個完整的學習過程中需要包括背景了解、問題提出與解決、思考評論、延伸使用等幾個部分.問題提出階段教師可利用有趣的教學法抓住學生興趣，如采用多媒體展示高鐵五次提速的新聞，通過熱點事件吸引學生，進而引導他們思考并提出制作火車車廂模型的實際問題.進入解決問題環(huán)節(jié)，教師強調(diào)數(shù)學知識與工程實踐的融合.首先，通過動畫展示，學生理解從立體圖形到展開圖，再由展開圖還原為立體圖形的轉(zhuǎn)換過程，認識到制作模型前理解展開圖的重要性.隨后，學生分組討論，深入研究展開圖的特點，并動手繪制.接著，根據(jù)繪制的展開圖，學生動手折疊成立體模型，并用透明膠固定.這一過程中，學生不僅應用了數(shù)學知識，還親身體驗了工程設計的實際操作.在反思評價階段，學生先組內(nèi)互評再組間互評，不斷完善作品.全班分享與教師點評則幫助學生提升自我反思能力，并從他人作品中學習優(yōu)點.最后在延伸環(huán)節(jié)，學生嘗試著自己制作高鐵模型，與小伙伴們一起分享在制作時遇到的問題，以及遇到問題后是如何想辦法解決的.這樣可以有效鍛煉學生的實踐及創(chuàng)新能力.

以上案例中，《制作火車模型》課程使學生能夠在STEM環(huán)境中，綜合運用數(shù)學、工程及創(chuàng)新思維，為他們的學習和未來職業(yè)發(fā)展打下堅實基礎(chǔ).

結(jié) 語

總之，將STEM教育理念引入初中數(shù)學課程開發(fā)中，打破了傳統(tǒng)學科的界限，拓寬了學生的視野，有效提升了他們的跨學科思維和創(chuàng)新能力.STEM教育在重視知識傳授的同時，也注重實踐和創(chuàng)新，給學生以更寬廣的空間.放眼未來，不斷深化初中數(shù)學課程STEM教育的運用，探尋更加創(chuàng)新的教學模式，從而發(fā)展學生核心素養(yǎng)與綜合能力.也希望更多的教育工作者參與到STEM教育隊伍中來，一起促進教育領(lǐng)域的不斷進步和發(fā)展，從而為培養(yǎng)出符合未來社會所需要的復合型人才做出貢獻.

【參考文獻】

[1]鐘柏昌，張麗芳.美國STEM教育變革中“變革方程”的作用及其啟示[J].中國電化教育，2014（4）：18-24，86.

[2]盧春.美國“科學、技術(shù)、工程和數(shù)學”（STEM）高中述評[J].外國教育研究，2011，38（12）：12-16.

[3]余建彪.STEM視角下小學生數(shù)學核心素養(yǎng)的培養(yǎng)策略研究[J].數(shù)學學習與研究，2023（36）：77-79.

[4]彭敏，郭夢嬌.STEAM教育的基本內(nèi)涵與發(fā)展路徑研究[J].教育理論與實踐，2018，38（25）：14-18.