STEM教育理念在小學數(shù)學中的應用

摘 要：隨著科技的迅速發(fā)展，STEM教育理念在全球范圍內(nèi)日益受到重視.本文以小學數(shù)學中的“梯形面積”教學為例，探討了STEM教育理念在小學數(shù)學課堂中的具體應用.通過設計和實施基于STEM教育理念的教學活動發(fā)現(xiàn)這種教學方法能有效提高學生的學習興趣，培養(yǎng)其問題解決能力，并促進跨學科知識的整合.

關鍵詞：STEM教育理念；小學數(shù)學；梯形面積；跨學科整合

STEM教育理念強調科學、技術、工程和數(shù)學學科的融合，旨在培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神和實踐能力.在小學數(shù)學教育中引入STEM教育理念，不僅可以提高學生的學習興趣，還能培養(yǎng)其綜合運用知識解決實際問題的能力.本文以小學數(shù)學中的“梯形面積”教學為切入點，探討如何將STEM教育理念有效融入課堂教學，以期為小學數(shù)學教育的改革與創(chuàng)新提供實踐參考．

1 STEM教育理念：數(shù)學課堂的變革之風

STEM教育理念在小學數(shù)學教學中具有重要意義，它將科學、技術、工程和數(shù)學有機結合，為學生提供了一個綜合性的學習環(huán)境.通過將STEM教育理念融入數(shù)學教學，學生能夠將抽象的數(shù)學概念與實際生活緊密聯(lián)系，增強學習興趣和動機.這種跨學科的教學方法有助于培養(yǎng)學生的批判性思維、問題解決能力和創(chuàng)新精神.同時，STEM教育理念融入數(shù)學教學也為學生未來的職業(yè)發(fā)展奠定基礎，使他們更好地適應日益復雜的科技社會．

2 梯形面積大變身：STEM教學設計的藝術

2.1 目標星圖：繪制STEM教學藍圖

基于STEM教育理念的梯形面積教學設計中，教學目標設定需多維度考慮.核心目標是確保學生掌握梯形面積的計算方法和概念理解.教師還應著重培養(yǎng)學生運用數(shù)學知識解決實際問題的能力，如設計和優(yōu)化空間利用.通過實驗驗證面積公式，可發(fā)展學生的科學探究能力.設計和制作特定面積的梯形物品有助于培養(yǎng)工程思維.同時，引導學生使用電子表格進行數(shù)據(jù)分析和可視化，提升技術工具應用能力.［1］

2.2 創(chuàng)意工坊：梯形面積的趣味探索

2.2.1 測量大冒險：探究梯形面積的秘密

教師準備不同形狀的梯形卡片，如等腰梯形、直角梯形等，每組學生領取一套.學生使用直尺測量梯形的上底、下底和高，并在工作紙上記錄數(shù)據(jù).隨后，學生運用梯形面積公式計算各個梯形的面積.為驗證計算結果，學生將兩個相同的梯形分別剪成小三角形和長方形，拼接成大長方形，通過測量大長方形的長和寬來計算面積，與公式計算結果進行對比.探究結束，學生比較不同梯形的面積，討論在周長相同的情況下，哪種梯形面積最大，并嘗試解釋原因.通過這一系列操作，學生不僅加深了對梯形面積公式的理解，還培養(yǎng)了測量、計算和分析能力．

2.2.2 工程小能手：打造最優(yōu)梯形容器

將梯形面積知識應用于實際工程問題能激發(fā)學生的創(chuàng)造力.教師提出一個實際情境“設計一個底面為梯形的儲水容器，要求在使用相同面積材料的情況下，容器的容量最大”.學生分組討論影響容器容量的因素，如底面積、高度等.隨后，每組使用相同面積的硬紙板，設計并制作不同形狀的梯形容器.學生需要計算每個容器的底面積和體積，并在組內(nèi)比較.接著，學生使用量杯向容器中倒水，驗證哪個組設計的容量最大.在實踐過程中，學生會發(fā)現(xiàn)等腰梯形底座的容器容量最大.設計完成后，學生總結過程，分析為什么某些設計更符合要求，并思考如何將這一原理應用到其他工程設計中.這種實踐不僅強化了學生對梯形面積公式的應用，還培養(yǎng)了學生的空間思維和工程設計能力.［2］

2.2.3 技術應用：使用電子表格計算和可視化梯形面積

引入技術工具能幫助學生更好地理解和應用梯形面積知識.教師演示如何使用電子表格軟件創(chuàng)建梯形面積計算器.學生跟隨教師的指導，在電子表格中輸入公式，創(chuàng)建一個可以自動計算梯形面積的工具.這個工具在使用者輸入上底、下底和高后，自動計算出相應梯形的面積.學生使用這個工具計算不同梯形的面積，并比較結果.為了可視化這些數(shù)據(jù)，學生學習制作柱狀圖或餅圖，直觀地展示不同梯形的面積.進階任務包括創(chuàng)建一個可以同時計算多個梯形面積的表格，并自動生成比較圖表.學生還探索如何使用電子表格的條件格式功能，以不同顏色標注特定范圍的面積值．

2.3 成果檢驗：STEM學習的多維評估

評估包括形成性評估和總結性評估兩個方面.形成性評估通過觀察學生在活動中的參與度、小組合作情況和問題解決能力來進行.教師可使用觀察量表記錄學生在實踐操作、數(shù)據(jù)分析和技術應用等方面的表現(xiàn).總結性評估則包括傳統(tǒng)的筆試題目，考查學生對梯形面積概念的理解和計算能力，以及開放性的項目評估，要求學生設計并完成一個涉及梯形面積應用的小項目.此外，學生的自評和互評也是重要的評估組成部分，有助于培養(yǎng)其反思能力和批判性思維．

3 課堂實驗室：STEM教學的現(xiàn)場直播

3.1 學習熱潮：學生參與度的驚人提升

在探究活動中，學生熱衷于測量不同梯形，小組內(nèi)討論熱烈，相互驗證計算結果.有趣的是，在拼接梯形成長方形的環(huán)節(jié)，一些學生創(chuàng)造性地提出了不同的拼接方法，引發(fā)了全班的討論.在工程設計環(huán)節(jié)，學生展現(xiàn)出極大的創(chuàng)造力，有的組嘗試設計不規(guī)則梯形.值得注意的是，在遇到困難時，如容器漏水或計算錯誤，學生并未輕易放棄，而是通過小組合作尋求解決方案.［3］在使用電子表格的過程中，雖然部分學生初期操作不熟練，但很快就能互幫互助，共同完成任務.整個教學過程中，學生之間的互動頻繁，不僅限于小組內(nèi)部，還經(jīng)?？缃M交流，分享各自的發(fā)現(xiàn)和心得．

3.2 關鍵時刻：教學效果的精彩瞬間

驗證環(huán)節(jié)，當學生發(fā)現(xiàn)拼接后的長方形面積與公式計算結果一致時，大部分學生表現(xiàn)出恍然大悟的神情，這標志著他們真正理解了梯形面積公式的本質.工程設計環(huán)節(jié)是學生普遍認為最有趣的部分.通過設計和制作梯形容器，學生不僅應用了梯形面積知識，還培養(yǎng)了空間思維能力.在比較不同設計時，學生自發(fā)地討論了為什么等腰梯形設計更優(yōu)，體現(xiàn)了學生批判性思維的發(fā)展.技術應用環(huán)節(jié)中，學生快速掌握了電子表格的基本操作，并能創(chuàng)造性地使用條件格式功能可視化數(shù)據(jù)．

4 揭秘STEM效應：教學創(chuàng)新的深度剖析

4.1 STEM教育理念對學生數(shù)學學習的影響

4.1.1 數(shù)學概念理解的深化之旅

通過動手操作和跨學科應用，學生不再將梯形面積公式視為抽象的公式，而是理解其實際意義.在制作梯形容器的過程中，學生直觀地感受面積變化如何影響容量，這種體驗使他們更深入地理解了面積概念.［4］學生開始主動探索其他圖形的面積計算方法，如將梯形分割成長方形和三角形來計算面積，反映出他們對幾何概念的靈活運用．

4.1.2 問題解決能力的飛速提升

在梯形面積的學習中，學生不再局限于固定的解題模式，而是能夠靈活運用所學知識解決實際問題.在設計最優(yōu)梯形容器的任務中，學生需要綜合考慮材料限制、容量最大等多個因素，這培養(yǎng)了他們的多維思考能力.觀察發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過STEM教學活動學生在面對新問題時，更傾向于先分析問題本質，然后制定解決策略，而不是盲目套用公式.學生在團隊協(xié)作解決問題時表現(xiàn)出色，能夠有效分工、交流想法，并綜合各方意見得出最佳解決方案．

4.1.3 學習興趣和動機的涌動

通過將梯形面積與實際應用相結合，學生不再將數(shù)學視為枯燥的科目，而是充滿趣味和實用價值的知識.課堂觀察顯示，學生在STEM活動中表現(xiàn)出高度的專注和熱情，主動提問和探索的頻率明顯增加，學生開始主動將數(shù)學知識與日常生活聯(lián)系起來.

4.2 挑戰(zhàn)與突破：STEM教學的成長之路

在實施基于STEM教育理念的梯形面積教學過程中，筆者遇到了幾個主要挑戰(zhàn).首先是時間管理挑戰(zhàn)，STEM活動往往需要更多時間，這與傳統(tǒng)課程安排存在沖突.因此，可以采取模塊化教學策略，將活動分解為可在不同課時完成的小單元.其次是學生能力差異帶來的挑戰(zhàn)，部分學生在跨學科整合方面表現(xiàn)吃力.針對這一問題，可以實施分層教學和同伴互助機制，讓能力強的學生幫助其他同學.此外，教師對STEM教學方法不夠熟悉也是一個挑戰(zhàn).通過組織專業(yè)培訓和建立教師學習社區(qū)來解決這個問題，鼓勵教師分享經(jīng)驗和資源.最后是材料和設備限制的挑戰(zhàn).為此，可以積極尋求家長和社區(qū)的支持，同時鼓勵學生使用可回收材料進行創(chuàng)作，不僅解決了資源問題，還培養(yǎng)了學生的環(huán)保意識.［5］

4.3 可能性與限制：STEM教育的現(xiàn)實思考

研究表明，STEM教學能有效提升學生的數(shù)學理解能力和學習興趣.特別是在“梯形面積”這樣的具體單元中，STEM教育理念為抽象概念提供了生動的實踐背景.可行性還體現(xiàn)在其對培養(yǎng)學生核心素養(yǎng)的契合度上，如批判性思維和創(chuàng)新能力.然而，STEM教育理念在小學數(shù)學中的應用也存在一些局限性.首先，它要求更多的教學時間和資源，這在當前的教育體系中可能難以全面實施.其次，教師需要具備跨學科知識和技能，這對教師培訓提出了更高要求.再次，在標準化考試占主導的評價體系下，STEM教學的一些軟性成果（問題解決能力的提升）可能難以得到充分體現(xiàn).最后，對于某些抽象度很高的數(shù)學概念，純粹的STEM教學可能不如傳統(tǒng)教學有效．

5 結語

將STEM教育理念引入小學數(shù)學教學，特別是在“梯形面積”這一具體單元中的應用，展現(xiàn)了顯著的教育效果.通過設計和實施跨學科的實踐活動，學生不僅加深了對數(shù)學概念的理解，還提高了解決實際問題的能力.研究表明，STEM教育理念能夠有效激發(fā)學生的學習興趣，培養(yǎng)其創(chuàng)新思維和實踐能力.然而，在實施過程中也面臨諸如課時安排、資源整合等挑戰(zhàn)，需要教師進一步探索和優(yōu)化.教師應繼續(xù)深入研究STEM教育理念在不同數(shù)學主題中的應用，并探討如何在更大范圍內(nèi)推廣這種教學模式，以便更好地培養(yǎng)適應未來社會需求的創(chuàng)新型人才．

參考文獻

［1］李守棟.STEM教育理念下小學科學教學策略探究［J］.成才之路，2024（22）：85-88．

［2］張熹.基于STEM教育理念的小學數(shù)學跨學科整合教學策略［J］.數(shù)學學習與研究，2024（22）：156-158．

［3］張燕霞.“雙減”背景下基于STEM教育的小學科學項目式學習模式研究［J］.求知導刊，2024（19）：95-97．

［4］王興平.基于STEM教育理念的小學數(shù)學教學創(chuàng)新性探索［J］.小學生（下旬刊），2024（6）：88-90．

［5］何金樁.基于STEM教育理念的小學數(shù)學創(chuàng)新探究［J］.河南教育（基教版），2024（4）：74-75．