STEAM教育理念下高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革實踐研究

摘 要：隨著教育改革的不斷推進，社會對人才的要求也在不斷提高，而傳統(tǒng)的高中數(shù)學(xué)教學(xué)模式已經(jīng)無法適應(yīng)時代的變化以及學(xué)生成長與發(fā)展的需求，需要學(xué)校積極推動數(shù)學(xué)教學(xué)改革。而STEAM教育理念以其全面性與創(chuàng)新性的優(yōu)勢受到了教師與學(xué)生的廣泛關(guān)注與歡迎。教師能夠在STEAM教育理念的指導(dǎo)下創(chuàng)新教學(xué)方法、推動學(xué)科融合，提供個性化、層次化的教學(xué)設(shè)計，為學(xué)生數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)能力的發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。對此，文章以STEAM教育理念為核心，不斷探究高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革路徑。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念；高中數(shù)學(xué)；教學(xué)改革；路徑

中圖分類號：G633.6 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）45-0064-04

STEAM教育理念注重跨學(xué)科的相互整合，而不是多個學(xué)科的簡單融合，要求教師能夠借助學(xué)科之間的共性幫助學(xué)生構(gòu)建全面的知識體系。同時，數(shù)學(xué)教師可以借助STEAM教育理念突破原有數(shù)學(xué)教學(xué)模式的桎梏，培養(yǎng)學(xué)生的合作探究能力、思維認知能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力等。對此，高中數(shù)學(xué)教師需要認真研讀STEAM教育理念，分析當前數(shù)學(xué)教學(xué)存在的問題，將STEAM教育理念更好地落實到數(shù)學(xué)教學(xué)活動之中，從而實現(xiàn)對學(xué)生的全面化培養(yǎng)。

一、 STEAM教育理念應(yīng)用于高中數(shù)學(xué)教學(xué)的意義

在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用STEAM教育理念具有不可替代的價值，第一，有利于培養(yǎng)復(fù)合型人才。STEAM教育理念注重理論與實踐的結(jié)合，能夠引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識解決現(xiàn)實生活中的問題，從而鍛煉學(xué)生的實踐能力、培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維；STEAM教育理念能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)科知識的融合，使學(xué)生能夠在不同學(xué)科之間建立知識框架，從而提升學(xué)生的綜合素養(yǎng)；STEAM教育理念還注重學(xué)科知識點的交叉，使學(xué)生能夠利用其他學(xué)科的知識點去理解數(shù)學(xué)學(xué)科知識內(nèi)容，進而加深學(xué)生的理解能力、數(shù)學(xué)探究能力；第二，有利于數(shù)學(xué)教學(xué)模式的創(chuàng)新。傳統(tǒng)數(shù)學(xué)教學(xué)完全以數(shù)學(xué)教材為中心，鮮少實現(xiàn)學(xué)科之間的跨越，而STEAM教育理念強調(diào)學(xué)科的融合與交叉，為教師開展數(shù)學(xué)教學(xué)活動提供新的思路；STEAM教育理念強調(diào)實踐教學(xué)活動的開展，能夠引導(dǎo)教師將實際問題、現(xiàn)實問題引入數(shù)學(xué)教學(xué)活動之中，為學(xué)生參與實踐活動提供機會，從而有效鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)實踐能力；STEAM教育理念還注重對學(xué)生的個性化培養(yǎng)，要求數(shù)學(xué)教師設(shè)計層次化、個性化的教學(xué)方案、教學(xué)任務(wù)，從而滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求，使學(xué)生在不同領(lǐng)域獲得能力上的提升，增加數(shù)學(xué)教學(xué)活動的實效性。

二、 高中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中存在的問題

（一）教學(xué)模式相對單一

教學(xué)模式相對單一是高中數(shù)學(xué)教學(xué)過程中存在的主要問題，部分數(shù)學(xué)教師仍然局限于傳統(tǒng)的教學(xué)模式，習(xí)慣于應(yīng)用知識講授以及講授結(jié)合的方式開展教學(xué)活動，完全按照教材內(nèi)容、教材順序講解數(shù)學(xué)知識、缺乏與學(xué)生進行互動，并且要求學(xué)生按照教師的思路與步驟完成學(xué)習(xí)任務(wù)。這種片面、單一的教學(xué)模式盡管能夠使學(xué)生在短期內(nèi)獲得考試成績的提升，但從學(xué)生的長期發(fā)展來看具有負面影響，不僅會降低學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)積極性，而且沒有從學(xué)生的學(xué)習(xí)特點、成長需求出發(fā)，導(dǎo)致學(xué)生的個性化需求無法得到及時、有效的滿足，進而影響學(xué)生數(shù)學(xué)能力、數(shù)學(xué)思維的培養(yǎng)，甚至?xí)绊憣W(xué)生在學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)進入深度思考的狀況，難以推動學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（二）缺乏合理的教學(xué)目標

教學(xué)目標是教學(xué)活動的方向與核心，對教學(xué)活動的開展具有積極的導(dǎo)向作用，現(xiàn)階段高中數(shù)學(xué)教師在開展教學(xué)活動時沒有設(shè)計合理的教學(xué)目標，導(dǎo)致數(shù)學(xué)教學(xué)效果難以達到預(yù)期。盡管新課標已經(jīng)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中得到落實，但仍有部分數(shù)學(xué)教師局限在原有的、傳統(tǒng)的應(yīng)試教育理念之中，沒有將新課標的要求與內(nèi)容融入數(shù)學(xué)教學(xué)目標，在人才培養(yǎng)方案、教學(xué)設(shè)計方案中將考試成績作為唯一的目標，而忽視對學(xué)生多元化的培養(yǎng)，導(dǎo)致數(shù)學(xué)教學(xué)活動無法實現(xiàn)對學(xué)生數(shù)學(xué)思維、數(shù)學(xué)能力、情感價值等方面的培養(yǎng)，進而限制學(xué)生的全面發(fā)展。

（三）教學(xué)內(nèi)容設(shè)計不當

在新課標指引下，數(shù)學(xué)教師需要從學(xué)生的實際學(xué)習(xí)需求出發(fā)，對教學(xué)內(nèi)容進行優(yōu)化設(shè)計，既能夠調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，又能夠降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)質(zhì)量。但從實際數(shù)學(xué)教學(xué)來看，數(shù)學(xué)教師很少從學(xué)生的認知能力、數(shù)學(xué)能力、核心素養(yǎng)等角度出發(fā)設(shè)計教學(xué)內(nèi)容，而是設(shè)計統(tǒng)一化、格式化的教學(xué)內(nèi)容，既沒有體現(xiàn)層次性，也沒有展現(xiàn)創(chuàng)新性。而這種教學(xué)內(nèi)容設(shè)計方式嚴重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)與成長，使成績優(yōu)異的學(xué)生反復(fù)學(xué)習(xí)已經(jīng)學(xué)會的知識，而學(xué)習(xí)成績落后的學(xué)生則無法跟上教師的教學(xué)節(jié)奏。同時，教師在教學(xué)內(nèi)容設(shè)計過程中幾乎完全按照教材內(nèi)容，很少將典型案例、游戲環(huán)節(jié)、情境創(chuàng)設(shè)等新穎的教學(xué)方式融入進去，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容過于枯燥，難以有效調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，而且會在一定程度上限制學(xué)生的思維的創(chuàng)新性與發(fā)散性。

（四）教學(xué)評價有待優(yōu)化

在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，教學(xué)評價發(fā)揮著不可替代的作用，教師能夠借助完善的教學(xué)評價體系診斷和了解學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況，從而為學(xué)生提供精準、有效的指導(dǎo)。但現(xiàn)在部分教師在教學(xué)環(huán)節(jié)并沒有真正發(fā)揮出教學(xué)評價的價值，沒有對學(xué)生做出高質(zhì)量的教學(xué)評價，比如，教師往往以對與錯兩個標準來判定學(xué)生的學(xué)習(xí)行為、教師很少關(guān)注學(xué)生自我評價以及學(xué)生互評、教師過于看重考試成績而忽視對學(xué)生的日常學(xué)習(xí)行為的評價等。這種單一、片面的教學(xué)評價，不僅無法全面地了解學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度、學(xué)習(xí)興趣、學(xué)習(xí)需求，而會在使學(xué)生無法真正地了解自身，不能察覺到自身的進步與不足，久而久之，則會對學(xué)習(xí)產(chǎn)生厭煩、抵觸等負面情緒，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。

三、 STEAM教育理念下的高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革實踐路徑

（一）注重學(xué)科整合

1. 注重與物理學(xué)科的融合

在STEAM教育理念下推動高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革，數(shù)學(xué)教師可以借助學(xué)科融合的方式實現(xiàn)學(xué)科教學(xué)質(zhì)量的提升，增強學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng)、強化學(xué)生的綜合能力。對此，數(shù)學(xué)教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容積極與其他學(xué)科建立聯(lián)系，將其他學(xué)科的知識點與數(shù)學(xué)知識點進行融合，使數(shù)學(xué)學(xué)科的知識框架中的內(nèi)容更加豐富，進而形成多學(xué)科教育合力，使學(xué)生能夠更好地理解和吸收數(shù)學(xué)知識，為學(xué)生數(shù)學(xué)能力的提升奠定基礎(chǔ)。將數(shù)學(xué)學(xué)科與物理學(xué)科融合，可以幫助學(xué)生更好地理解數(shù)量關(guān)系相關(guān)知識點。

例如，在學(xué)習(xí)《平面向量及其應(yīng)用》這一章節(jié)內(nèi)容時，教師為了拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)思路、加深學(xué)生對平面向量概念的理解，可以將其與物理學(xué)科知識結(jié)合。在物理學(xué)科中會涉及矢量這一概念，而矢量是向量的另一概念界定，兩者本質(zhì)上存在相同性。對此，數(shù)學(xué)教師在講解這一章節(jié)內(nèi)容時，教師有針對性地將物理學(xué)科中的向量問題引入數(shù)學(xué)課堂，以物理學(xué)科的基礎(chǔ)性問題引導(dǎo)學(xué)生理解平面向量的概念。同時，數(shù)學(xué)教師還可以引導(dǎo)學(xué)生以繪制思維導(dǎo)圖的方式將物理學(xué)科中的矢量與數(shù)學(xué)學(xué)科中的向量進行展現(xiàn)，通過兩者的對比分析，加強學(xué)生對平面向量概念的理解，幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)的數(shù)學(xué)知識框架體系。通過將數(shù)學(xué)學(xué)科與物理學(xué)科融合，既能夠增加數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的趣味性，又能夠有效打破學(xué)科邊界，引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)與物理學(xué)科之間進行思維的跳躍，進而增強學(xué)生的數(shù)學(xué)思維能力、數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

2. 注重與化學(xué)學(xué)科的融合

在高中的學(xué)科之中，數(shù)學(xué)學(xué)科與化學(xué)學(xué)科之間也存在較多的知識共通點，對此，數(shù)學(xué)教師可以將化學(xué)知識與數(shù)學(xué)知識融合，從而開展高質(zhì)量的數(shù)學(xué)課堂教學(xué)活動。比如，化學(xué)學(xué)科中的化學(xué)方程式配平和計算、物質(zhì)的量濃度參與計算等都會運用到較多的數(shù)學(xué)知識，教師可以在講解對應(yīng)的數(shù)學(xué)知識時，將與之相關(guān)的化學(xué)學(xué)科知識內(nèi)容融入進來，進而加深學(xué)生對知識的理解，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，為學(xué)生綜合能力的提升奠定基礎(chǔ)。

例如，數(shù)學(xué)教師在講解配平數(shù)學(xué)教學(xué)活動時，可以將化學(xué)方程式配平教學(xué)中所應(yīng)用的歸一法引入數(shù)學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)之中。歸一法中能夠有效運用數(shù)學(xué)運算對化學(xué)計算數(shù)進行調(diào)整，這與配平數(shù)學(xué)教學(xué)具有異曲同工的地方，所以將這一化學(xué)案例引入數(shù)學(xué)課堂教學(xué)，能夠以新穎的方式鍛煉學(xué)生的數(shù)學(xué)運算能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。同時，教師在將數(shù)學(xué)學(xué)科與化學(xué)學(xué)科融合的過程中，還要注重將數(shù)學(xué)思維與數(shù)學(xué)思維的融合，促進學(xué)生數(shù)學(xué)思維的拓展與創(chuàng)新。

（二）開展合作教學(xué)活動

在STEAM教育理念下開展高中數(shù)學(xué)教學(xué)活動，還需要數(shù)學(xué)教師積極開展合作教學(xué)活動。因為STEAM教育理念更加關(guān)注學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗，強調(diào)學(xué)生在課堂中的主體地位，所以，數(shù)學(xué)教師需要采取多樣化方式調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)自主性，為學(xué)生提供豐富的合作學(xué)習(xí)探究活動。通過開展合作教學(xué)活動，能夠使學(xué)生在合作、探究、互動中增強對數(shù)學(xué)知識的理解，構(gòu)建完善的知識體系，推動學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力的提升。

例如，在學(xué)習(xí)《空間的幾何體》這一節(jié)內(nèi)容時，教師為了使學(xué)生全面了解幾何體的概念與性質(zhì)、能夠運用三視圖和俯視圖的知識判斷幾何體的相互位置關(guān)系、能夠使用斷面法證明幾何體的性質(zhì)、能夠獨立完成與幾何體相關(guān)的練習(xí)，可以在STEAM教育理念下開展合作探究教學(xué)活動。教師將學(xué)生分為多個學(xué)習(xí)小組，引導(dǎo)學(xué)生親自動手繪制簡單幾何體三視圖，并在小組中進行探究與討論。學(xué)生在小組中探究與討論的過程中，可以采取層次性、遞進性的方式，先對單個幾何圖形的不同角度的形狀畫法進行討論，再對復(fù)雜的幾何圖形的不同角度的形狀畫法進行探究，使學(xué)生的認知與能力逐漸增強。在完成合作與探究活動后，學(xué)生發(fā)現(xiàn)，在繪制幾何體三視圖時要保證長對正、寬相等、高對齊，能夠直接看到的幾何體輪廓用實線，不能看到的輪廓用虛線，同時還發(fā)現(xiàn)，同一幾何體由于擺放位置存在區(qū)別，所繪制的三視圖也會存在差異。最后，教師引導(dǎo)學(xué)生以小組合作的方式將卡片組成一個新的幾何體，然后由組內(nèi)的其他學(xué)生繪制其三視圖，進而使學(xué)生熟悉、掌握三視圖的畫法，鍛煉學(xué)生的實踐操作能力。通過開展合作探究活動，不僅能夠豐富教學(xué)方式、營造教學(xué)氛圍、提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，而且能夠增強學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動的體驗感與成就感，進而加深學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的理解。

（三）開展信息技術(shù)教學(xué)

在STEAM教育理念下推動高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革，高中數(shù)學(xué)教師需要有效融合信息技術(shù)，在課堂上積極開展信息技術(shù)教學(xué)活動。因為高中數(shù)學(xué)知識的難度相對提升、知識的學(xué)習(xí)強度也在持續(xù)增強，并且具有抽象性的特點，對于學(xué)生而言具有一定的學(xué)習(xí)難度，而融入信息技術(shù)，能夠?qū)⒊橄蟮臄?shù)學(xué)知識直觀化、形象化，降低學(xué)生的學(xué)習(xí)難度、增加學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。同時，信息技術(shù)教學(xué)活動的開展能夠幫助學(xué)生構(gòu)建系統(tǒng)化的數(shù)學(xué)知識框架，引導(dǎo)學(xué)生在分析、探究問題的過程中進行深層次的思考，進而達到鍛煉學(xué)生數(shù)學(xué)思維的效果。

例如，教師在講解幾何體的三視圖與直觀圖時，需要使學(xué)生重點掌握斜二測畫法，但傳統(tǒng)的課堂理論教師使學(xué)生無法有效理解和掌握這一畫法，嚴重影響學(xué)生的學(xué)習(xí)動力。對此，數(shù)學(xué)教師可以利用信息技術(shù)開展教學(xué)活動。首先，教師提前制作一個圓柱體的幾何模型，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己看到的內(nèi)容繪制三視圖、直觀圖；其次，在學(xué)生完成繪制后，與學(xué)生進行互動，了解學(xué)生的想法與意見，并引導(dǎo)學(xué)生思考可以借助什么工具提高繪制三視圖、直觀圖的效率；再次，在學(xué)生面前利用信息技術(shù)繪制三視圖、直觀圖，并利用虛擬技術(shù)將斜二測畫法的具體繪制過程展示出來；最后，教師引導(dǎo)學(xué)生親自動手進行繪制。通過在STEAM教育理念下開展信息技術(shù)教學(xué)活動，不僅能夠營造輕松、自由的學(xué)習(xí)氛圍，而且能夠?qū)⑿畔⒓夹g(shù)與數(shù)學(xué)知識融合在一起，使學(xué)生的數(shù)學(xué)思維得到延伸與拓展，豐富學(xué)生數(shù)學(xué)探究方法，為學(xué)生高階思維的培養(yǎng)與提升奠定基礎(chǔ)。

（四）培養(yǎng)STEAM師資隊伍

學(xué)生的創(chuàng)新能力、探究能力、思維能力與實踐能力也是STEAM教育理念所關(guān)注的重點，而高質(zhì)量的師資隊伍則是實現(xiàn)這一育人目標的重要條件，對此，學(xué)校需要加強培養(yǎng)STEAM師資隊伍。首先，加大對數(shù)學(xué)教師的培訓(xùn)力度。學(xué)?？梢蚤_展與STEAM教育理念相關(guān)的針對性培訓(xùn)活動，使數(shù)學(xué)教師的STEAM教育理念得到實質(zhì)性的提升，比如，在課程設(shè)計中如何應(yīng)用STEAM教育理念、如何將STEAM教育理念融入實踐案例中等。其次，推動教師開展實踐教學(xué)活動。學(xué)校要求教師在教學(xué)實踐活動中積極應(yīng)用STEAM教育理念，注重實踐與理論的結(jié)合，使教師在不斷的教學(xué)實踐中更好地理解和應(yīng)用STEAM教育理念，從而增強教師的整體教學(xué)能力。最后，學(xué)校需要將合作教學(xué)作為教師重點開展的教學(xué)活動之一，要求教師以STEAM教育理念為指導(dǎo)積極與學(xué)生開展互動、交流，與學(xué)生一同分析、解決、探究問題，既能夠培養(yǎng)學(xué)生的合作探究精神，又能夠強化教師的教學(xué)素養(yǎng)。

（五）開展實踐教學(xué)活動

在STEAM教育理念下推動高中數(shù)學(xué)教學(xué)改革，高中數(shù)學(xué)教師還需要積極開展實踐教學(xué)活動。第一，明確教學(xué)主題。在實際開展數(shù)學(xué)教學(xué)活動時，教師需要根據(jù)本節(jié)課教學(xué)的重點知識與難點知識來確定具體的教學(xué)主題，并為學(xué)生提供合作探討的機會，使學(xué)生能夠在合作、探究中解決實際問題，增強學(xué)生數(shù)學(xué)知識應(yīng)用能力。第二，注重知識與生活的連接。教師在組織開展實踐教學(xué)活動時需要意識到數(shù)學(xué)知識與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，將培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實踐能力作為教學(xué)的核心目標，不斷提升學(xué)生的知識應(yīng)用能力。同時，教師在教學(xué)時需要有意識地融入一些生活中的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生按照自己的經(jīng)驗與思維進行分析、探究，使學(xué)生能夠在分析問題的過程中拓展和強化自身的數(shù)學(xué)思維。

例如，教師在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“幾何體的表面展開圖”這部分內(nèi)容時，教師為了彌補學(xué)生空間想象力不足的問題，在講解本節(jié)課知識時，適當?shù)匾雽嵺`化的教學(xué)內(nèi)容。比如，教師為班級中的學(xué)生準備一個小禮物，引導(dǎo)學(xué)生在打開包裝盒的過程中了解幾何體的展開方式，并將其與平面圖形進行鏈接，從而使學(xué)生全面地了解立體圖形與平面圖形之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時，教師在講解生活化實踐案例的過程中，還可以將科學(xué)、藝術(shù)等學(xué)科知識融入進來，豐富實踐教學(xué)內(nèi)容，完善實踐教學(xué)框架。通過這種方式，既可以調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)動力，又能夠鍛煉學(xué)生的實踐能力，實現(xiàn)對學(xué)生數(shù)學(xué)思維能力、數(shù)學(xué)知識應(yīng)用能力的培養(yǎng)。

四、 結(jié)論

綜上所述，在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)用STEAM教育理念符合新課標的要求以及人才培養(yǎng)的目標，需要高中數(shù)學(xué)教師給予足夠的重視，并且從注重學(xué)科整合、開展合作教學(xué)活動、開展信息技術(shù)教學(xué)、培養(yǎng)STEAM師資隊伍以及開展實踐教學(xué)活動等角度出發(fā)落實STEAM教育理念，促進學(xué)生知識、能力、思維上的提升，使其真正成為國家和社會需要的高素質(zhì)人才。

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作者簡介：厚亞榮（1984～），男，漢族，甘肅平?jīng)鋈?，甘肅省平?jīng)鍪星f浪縣紫荊中學(xué)，研究方向：高中數(shù)學(xué)。