STEAM教育在小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課中的應(yīng)用研究

在信息網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代，社會(huì)對(duì)創(chuàng)新型技術(shù)人才的需求量不斷加大。對(duì)此，近年來，國家高度重視培養(yǎng)學(xué)生的綜合素養(yǎng)，并從2011年版開始，在數(shù)學(xué)課標(biāo)中設(shè)立了“綜合與實(shí)踐”板塊，旨在通過實(shí)踐活動(dòng)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力、培養(yǎng)其創(chuàng)新意識(shí)以及運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。到了2022年，這一理念得到了進(jìn)一步的強(qiáng)化和明確。在這一背景下，STEAM教育提倡跨學(xué)科學(xué)習(xí)，強(qiáng)調(diào)綜合性、實(shí)踐性與可操作性，注重引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問題。STEAM教育理念契合數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課，與小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課相結(jié)合，有利于引導(dǎo)學(xué)生從多角度觀察、思考、探究解決實(shí)際問題的方法，有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力，實(shí)現(xiàn)課程育人的目標(biāo)。目前，小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課應(yīng)用STEAM教育存在許多不足，所以深入探究STEAM教育融入小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課的策略，具有重要意義。

一、小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課融合STEAM教育的意義

STEAM教育是數(shù)學(xué)科技工程與藝術(shù)等學(xué)科以跨學(xué)科方式在問題解決中培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣發(fā)展基本能力的教育理念，STEAM教育包含多學(xué)科交叉學(xué)科跨學(xué)科整合教育，關(guān)鍵是根據(jù)解決的問題合理選擇學(xué)科整合方法。實(shí)踐活動(dòng)課是基于學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)聯(lián)系生活實(shí)際體現(xiàn)對(duì)知識(shí)綜合運(yùn)用的課程形態(tài)，強(qiáng)調(diào)學(xué)生原有知識(shí)經(jīng)驗(yàn)與直接經(jīng)驗(yàn)的結(jié)合，是由國家地方與學(xué)校開發(fā)實(shí)施以學(xué)生為中心的課程，具有綜合性與實(shí)踐性特點(diǎn)，全面發(fā)展學(xué)生的個(gè)性培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)動(dòng)腦樂于鉆研的精神。

STEAM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課以建構(gòu)主義，跨學(xué)科教學(xué)觀等理論為基礎(chǔ)，具有目標(biāo)導(dǎo)向相同，整合方式相通與活動(dòng)載體相近特點(diǎn)，STEAM教育理念融入小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課有利于培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的人才，完善實(shí)踐活動(dòng)課的指導(dǎo)理論，促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展。小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課開展STEAM教育是學(xué)校培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科素養(yǎng)的良好方式，有助于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)機(jī)，促進(jìn)學(xué)生多元智能的發(fā)展，提升知識(shí)遷移能力。隨著基礎(chǔ)教育改革的發(fā)展，新時(shí)代對(duì)人才培養(yǎng)提出更高的要求。STEAM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科知識(shí)整合應(yīng)用，其核心是通過發(fā)現(xiàn)生活中的問題整合各科知識(shí)解決實(shí)際問題。數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課是小學(xué)數(shù)學(xué)課程中的重要部分，對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)具有重要作用，小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課中應(yīng)用STEAM教育可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，適應(yīng)實(shí)現(xiàn)新課改目標(biāo)的培養(yǎng)，促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課實(shí)施STEAM教育問題分析

（一）小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課STEAM教育中的問題

現(xiàn)階段，小學(xué)數(shù)學(xué)課程普遍使用教育部審定的教材，教學(xué)內(nèi)容包括圖形幾何、統(tǒng)計(jì)概率與綜合實(shí)踐等，并在不同學(xué)段中設(shè)置了相應(yīng)的實(shí)踐活動(dòng)課。

1.新課標(biāo)明確實(shí)踐活動(dòng)課是讓學(xué)生自主應(yīng)用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的實(shí)踐活動(dòng)，提倡教師在教學(xué)中開展實(shí)踐活動(dòng)課。但在大多數(shù)小學(xué)教育中，數(shù)學(xué)教師對(duì)實(shí)踐活動(dòng)課的講解過于簡單，導(dǎo)致數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)枯燥、教學(xué)方式單一，降低了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2.小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課實(shí)施STEAM教育，存在活動(dòng)內(nèi)容淺顯化，活動(dòng)目標(biāo)不明確以及教學(xué)過程形式化等諸多問題。數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課開展STEAM教育，還面臨重視小組合作輕視獨(dú)立思考，重視數(shù)學(xué)知識(shí)忽視綜合應(yīng)用，強(qiáng)調(diào)問題意識(shí)輕視評(píng)價(jià)方式等問題。

3.在小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課中，STEAM教育教學(xué)問題還表現(xiàn)為重視知識(shí)的綜合性而忽視實(shí)際運(yùn)用，教學(xué)注重實(shí)踐但實(shí)施內(nèi)容依賴教材，重視學(xué)生主體但忽視活動(dòng)體驗(yàn)性，以及缺少新課標(biāo)下可供數(shù)學(xué)教師借鑒的教學(xué)模式，學(xué)校忽視開發(fā)實(shí)踐活動(dòng)課教學(xué)資源，學(xué)生對(duì)實(shí)踐活動(dòng)課缺乏興趣。

（二）STEAM教育下數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課存在問題的原因

小學(xué)數(shù)學(xué)課程實(shí)施STEAM教育受到多方面因素的影響，主要原因包括教師方面受應(yīng)試教育影響，對(duì)STEAM教育理念重視度不足，導(dǎo)致教學(xué)實(shí)施困難；學(xué)校方面缺少相應(yīng)的環(huán)境，缺乏針對(duì)教師的培訓(xùn)；學(xué)生方面動(dòng)手操作與合作交流等能力薄弱，影響課程的實(shí)施效果。

1.數(shù)學(xué)教材設(shè)置了幾何、代數(shù)與綜合實(shí)踐等內(nèi)容，但在課時(shí)分布中，實(shí)踐活動(dòng)課占比較小，加之教師對(duì)課程實(shí)施缺乏重視，影響了最終的教學(xué)效果。實(shí)踐活動(dòng)課內(nèi)容與學(xué)生生活有直接的聯(lián)系，有的需要學(xué)生提前調(diào)查收集資料，如數(shù)字編碼需要學(xué)生收集身份證號(hào)等相關(guān)信息，學(xué)習(xí)億萬大數(shù)單位則需要教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行分組，讓學(xué)生通過分工合作完成學(xué)習(xí)任務(wù)，但部分教師課堂組織能力有限，加之缺少相應(yīng)的教具導(dǎo)致教學(xué)困難。在應(yīng)試教育下，考試試卷很少出現(xiàn)實(shí)踐活動(dòng)課考查內(nèi)容，導(dǎo)致學(xué)校和教師對(duì)實(shí)踐活動(dòng)課不夠重視，難以培養(yǎng)學(xué)生的綜合實(shí)踐能力。

2.在STEAM教育理念下，數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課問題的根本原因是教師教學(xué)理念落后，未能將STEAM教育理念融入教學(xué)活動(dòng)，以及未開展多元的綜合性評(píng)價(jià)。

三、STEAM教育在小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課中的應(yīng)用策略

（一）小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課STEAM教育教學(xué)設(shè)計(jì)

基于STEAM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課教學(xué)是系統(tǒng)的工程，首先要堅(jiān)持合作性、實(shí)踐性與整合性的原則，從合作意識(shí)、創(chuàng)新品質(zhì)與問題解決等方面明確教學(xué)目標(biāo)，采用項(xiàng)目式與主題式學(xué)習(xí)方式完成教學(xué)設(shè)計(jì)；確定教學(xué)目標(biāo)完善項(xiàng)目流程。其次，按照創(chuàng)設(shè)情境導(dǎo)入問題、組織學(xué)生自主探究設(shè)計(jì)方案、以小組合作參與數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)、成果展示匯報(bào)交流與總結(jié)反思、進(jìn)行多元評(píng)價(jià)的流程開展教學(xué)活動(dòng)；最后，STEAM教育理念下的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課教學(xué)，要求教師以問題為中心，以綜合性活動(dòng)為載體，選擇合適的主題，通過問題確立分析與探究完善教學(xué)設(shè)計(jì)的思路和方案，具體如下。

1.確定教學(xué)目標(biāo)，明確多學(xué)科整合。

教學(xué)目標(biāo)：以“設(shè)計(jì)并制作一個(gè)簡單的橋梁模型”為主題，通過此活動(dòng)，讓學(xué)生理解數(shù)學(xué)中的結(jié)構(gòu)力學(xué)、幾何形狀與穩(wěn)定性原理，同時(shí)結(jié)合科學(xué)中的材料力學(xué)、工程設(shè)計(jì)與制作技能，以及藝術(shù)審美，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科的綜合學(xué)習(xí)。在活動(dòng)開始前，教師首先明確教學(xué)目標(biāo)，包括學(xué)生能夠識(shí)別并應(yīng)用三角形穩(wěn)定性原理設(shè)計(jì)橋梁結(jié)構(gòu)；能夠選擇合適的材料并計(jì)算所需材料的尺寸與重量；能夠在制作過程中展現(xiàn)一定的審美觀念。

2.創(chuàng)設(shè)問題情境，驅(qū)動(dòng)學(xué)習(xí)。

問題情境如下：假設(shè)學(xué)校附近的小河需要一座小橋供學(xué)生安全通行，但預(yù)算有限，需要學(xué)生利用有限的資源設(shè)計(jì)并制作一座既經(jīng)濟(jì)又實(shí)用的橋梁模型。實(shí)例說明：教師引導(dǎo)學(xué)生思考實(shí)際問題，如河流的寬度、水流速度、通行人數(shù)等因素對(duì)橋梁設(shè)計(jì)的影響。通過小組討論，提出多種設(shè)計(jì)方案，并評(píng)估每種方案的可行性。

3.項(xiàng)目式與主題式學(xué)習(xí)方式。

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)：將整個(gè)活動(dòng)分為幾個(gè)子項(xiàng)目，如橋梁設(shè)計(jì)圖繪制、材料選擇與計(jì)算、模型制作與測(cè)試等。每個(gè)子項(xiàng)目都有明確的任務(wù)和時(shí)間表，學(xué)生需要分工合作完成。在“材料選擇與計(jì)算”子項(xiàng)目中，學(xué)生需要學(xué)習(xí)不同材料的物理性質(zhì)，如承重能力、耐腐蝕性等，并運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)計(jì)算所需材料的數(shù)量和成本。這樣，在團(tuán)隊(duì)合作中，學(xué)生不僅可以掌握數(shù)學(xué)知識(shí)，還可以學(xué)會(huì)如何與他人協(xié)作解決問題。

4.實(shí)踐活動(dòng)中的創(chuàng)新思維培養(yǎng)。

創(chuàng)新點(diǎn)：鼓勵(lì)學(xué)生在橋梁設(shè)計(jì)中融入創(chuàng)新元素，如使用特殊材料、設(shè)計(jì)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)等。同時(shí)，設(shè)置“最佳創(chuàng)意獎(jiǎng)”等激勵(lì)機(jī)制，激發(fā)學(xué)生發(fā)散思維。例如，在模型制作階段，有學(xué)生提出使用廢舊紙張制作輕質(zhì)、高強(qiáng)度的橋梁骨架，既環(huán)保又經(jīng)濟(jì)。這一創(chuàng)意得到了大家的認(rèn)可，并在實(shí)踐中取得了良好的效果。

5.綜合性評(píng)價(jià)與優(yōu)化提升。

采用過程性評(píng)價(jià)與結(jié)果性評(píng)價(jià)相結(jié)合的方式。過程性評(píng)價(jià)關(guān)注學(xué)生在活動(dòng)中的參與度、合作能力、創(chuàng)新能力等；結(jié)果性評(píng)價(jià)則關(guān)注橋梁模型的穩(wěn)定性、承重能力等實(shí)際效果。在活動(dòng)結(jié)束后，教師可以組織一次展示會(huì)，讓學(xué)生展示自己的橋梁模型并介紹設(shè)計(jì)思路與制作過程。教師、學(xué)生及家長作為評(píng)委，從多個(gè)角度對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià)。同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)模型進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，進(jìn)一步提高學(xué)生的綜合能力。

（二）STEAM教育理念融入數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課教學(xué)的具體措施

STEAM教育背景下的小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課要遵循情境化、開放性與小組合作的原則，從創(chuàng)設(shè)問題情境、合作探究與分享交流等方面完善教學(xué)設(shè)計(jì)。教學(xué)實(shí)施前需要進(jìn)行學(xué)情與教材內(nèi)容分析，確定課程目標(biāo)，通過整合分析、目標(biāo)制定、設(shè)計(jì)教學(xué)活動(dòng)及評(píng)價(jià)等方面調(diào)整數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)的實(shí)施方案?；赟TEAM教育理念，開展數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課，還需要學(xué)生組建優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)，彌補(bǔ)現(xiàn)有學(xué)科教師團(tuán)隊(duì)存在的缺陷，提高教師的專業(yè)素養(yǎng)與學(xué)科融合意識(shí)；從課堂教學(xué)與學(xué)習(xí)成效評(píng)價(jià)方面，健全課程評(píng)價(jià)機(jī)制，保證有效實(shí)施實(shí)踐活動(dòng)課。

STEAM教育理念下的數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課，要注意貼近生活，培養(yǎng)學(xué)生好奇心以及社會(huì)實(shí)踐能力和實(shí)際應(yīng)用能力，著重培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手操作能力與創(chuàng)造創(chuàng)新能力，加強(qiáng)交流溝通培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)合作能力。

1.好奇心是學(xué)生學(xué)習(xí)的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，是學(xué)生迫切認(rèn)識(shí)事物的重要驅(qū)動(dòng)力，如在探究學(xué)習(xí)中，教師可以設(shè)計(jì)綜合實(shí)踐作業(yè)，要求學(xué)生在陽光下觀察影子，比較相同長度竹竿的影子長度，推算樹木的高度。通過實(shí)踐活動(dòng)學(xué)習(xí)，學(xué)生會(huì)發(fā)現(xiàn)中午影子最短，通過合作測(cè)量相同高度物體在不同時(shí)間、地點(diǎn)時(shí)的影子長度及其變化，理解感悟桿高與影長成正比的定律，使學(xué)生從更多角度認(rèn)識(shí)影子，提高學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

2.實(shí)踐是學(xué)生學(xué)習(xí)的重要環(huán)節(jié)，要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力，如在制定旅游計(jì)劃活動(dòng)時(shí)，可以讓學(xué)生從路線、路費(fèi)與餐費(fèi)等多方面籌劃，使學(xué)生在規(guī)劃旅游費(fèi)用中，拓寬思維，提高計(jì)算能力，加深對(duì)統(tǒng)計(jì)、代數(shù)等知識(shí)的理解，深入感受數(shù)學(xué)與生活的聯(lián)系。

3.創(chuàng)新是國家興旺發(fā)達(dá)的動(dòng)力。所以，在STEAM教育理念下，數(shù)學(xué)教師要注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力和創(chuàng)新創(chuàng)造力。例如，在多邊形面積單元的實(shí)踐作業(yè)設(shè)計(jì)中，教師可以選擇具有代表性的樹葉，并描繪其外形、估算樹葉的大小和數(shù)量。還可以讓學(xué)生選擇不同的樹葉，組成美麗的圖案，利用創(chuàng)造性思維貼出圖形，并借助教學(xué)評(píng)價(jià)讓學(xué)生進(jìn)行欣賞，充分培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，提高他們的審美能力。

（三）基于STEAM教育的小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課實(shí)施

設(shè)計(jì)“小小建筑師”項(xiàng)目——探索三角形穩(wěn)定性，本項(xiàng)目旨在通過“小小建筑師”的主題活動(dòng)，讓學(xué)生在動(dòng)手實(shí)踐中，探索三角形的穩(wěn)定性，并綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、科學(xué)、工程和藝術(shù)等多學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。

1.教學(xué)內(nèi)容包括：數(shù)學(xué)方面的三角形性質(zhì)（特別是穩(wěn)定性）、面積計(jì)算、比例關(guān)系；科學(xué)方面的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性原理（物理力學(xué)）；工程方面的設(shè)計(jì)、搭建模型，解決實(shí)際問題；藝術(shù)方面的模型外觀設(shè)計(jì)與色彩搭配。

2.教學(xué)過程：情境導(dǎo)入（引入問題），教師展示一些建筑物圖片，如橋梁、金字塔等，引導(dǎo)學(xué)生觀察這些建筑中的三角形結(jié)構(gòu)，并提問：“為什么這些建筑物中經(jīng)常使用三角形結(jié)構(gòu)？三角形有什么特別之處？”引發(fā)學(xué)生對(duì)三角形的思考。知識(shí)講解（跨學(xué)科整合），數(shù)學(xué)教師講解三角形的性質(zhì)，特別是穩(wěn)定性，并介紹面積計(jì)算公式?？茖W(xué)教師補(bǔ)充物理力學(xué)中的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性原理，解釋為什么三角形在結(jié)構(gòu)上比其他形狀更穩(wěn)定。設(shè)計(jì)方案（自主探究），學(xué)生分組討論，根據(jù)所學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)自己的“小小建筑師”項(xiàng)目，目標(biāo)是搭建一個(gè)既穩(wěn)定又美觀的建筑物模型。學(xué)生需要考慮使用材料的種類、數(shù)量、形狀以及模型的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)注重色彩搭配和美觀。動(dòng)手實(shí)踐（小組合作），學(xué)生利用木棍、吸管、紙張、膠水等材料，按照設(shè)計(jì)方案動(dòng)手搭建模型。

3.反思與拓展：組織學(xué)生進(jìn)行反思討論，總結(jié)在項(xiàng)目實(shí)施過程中學(xué)到的知識(shí)和技能，以及遇到的挑戰(zhàn)和解決方案。引導(dǎo)學(xué)生思考如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到日常生活中，如設(shè)計(jì)更穩(wěn)固的書架、椅子等。教學(xué)效果：通過“小小建筑師”項(xiàng)目，不僅讓學(xué)生掌握了三角形的性質(zhì)及其穩(wěn)定性原理，還讓學(xué)生學(xué)會(huì)了如何運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決實(shí)際問題。此外，在項(xiàng)目中，教師還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新思維、動(dòng)手能力、團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)和審美情趣，提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

四、結(jié)語

綜上所述，新課標(biāo)在數(shù)學(xué)各學(xué)段中安排綜合實(shí)踐課程內(nèi)容，目的在于培養(yǎng)學(xué)生的綜合運(yùn)用能力，使他們運(yùn)用已知知識(shí)和方法，解決現(xiàn)實(shí)生活中的問題，增強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)的意識(shí)。當(dāng)前，我國大力推動(dòng)素質(zhì)教育發(fā)展，數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課是幫助學(xué)生實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)的有效板塊，可以以問題為載體與其他學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行融合，培養(yǎng)適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的人才。STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為中心的小組合作學(xué)習(xí)，學(xué)生可以在教師的指導(dǎo)下，自主選擇分析問題，促進(jìn)學(xué)生綜合應(yīng)用多學(xué)科知識(shí)。此外，在小學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)踐活動(dòng)課教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師還可以與實(shí)際生活聯(lián)系，鼓勵(lì)學(xué)生提出問題，并通過調(diào)查活動(dòng)檢驗(yàn)問題，以創(chuàng)建問題的有效解決方案。這樣，在STEAM教育理念下，學(xué)生可以在項(xiàng)目中形成積極的學(xué)習(xí)態(tài)度與強(qiáng)烈的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作與實(shí)踐創(chuàng)新能力。