STEM教育理念下跨學(xué)科整合教學(xué)的“四以”策略

〔摘" "要〕" 在實(shí)施新課標(biāo)的背景下，“運(yùn)用跨學(xué)科知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題”成為基礎(chǔ)教育階段的核心育人目標(biāo)。就數(shù)學(xué)教學(xué)而言，希望教師在傳授數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)，將科學(xué)等其他領(lǐng)域的知識(shí)融入課堂中，并培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、創(chuàng)造能力、實(shí)踐能力。然而，在當(dāng)前的數(shù)學(xué)教學(xué)中，跨學(xué)科整合教學(xué)還存在一定的問題，影響著數(shù)學(xué)教學(xué)效果。本文將以STEM教育理念為導(dǎo)向，闡述跨學(xué)科教學(xué)的意義，并結(jié)合相關(guān)實(shí)踐與研究，提出跨學(xué)科整合教學(xué)的原則與實(shí)施策略，以期提升小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)水平。

〔關(guān)鍵詞〕" STEM；數(shù)學(xué)；跨學(xué)科教學(xué)

〔中圖分類號(hào)〕" G424" " " " " " " " 〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕" A" " " " 〔文章編號(hào)〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0080-03

STEM是一種先進(jìn)、優(yōu)質(zhì)的教育理念，強(qiáng)調(diào)科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四大領(lǐng)域的融合教育，在促進(jìn)學(xué)生思維發(fā)展的同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科解決問題能力，使其可以將知識(shí)轉(zhuǎn)化為技能，應(yīng)用于實(shí)踐活動(dòng)中，從而在真正意義上做到學(xué)以致用。從本質(zhì)上說(shuō)，STEM"理念與《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版》有著一致性的目標(biāo)，均為培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力與素質(zhì)。鑒于此，教師需以STEM理念為依托，積極開展跨學(xué)科整合教學(xué)，凸顯數(shù)學(xué)學(xué)科的綜合性、多元性特征，在幫助學(xué)生深度掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)，提高他們的綜合能力，為其未來(lái)的學(xué)習(xí)與成長(zhǎng)奠定良好的基礎(chǔ)。

一、STEM教育理念下跨學(xué)科整合教學(xué)的意義

（一）促進(jìn)學(xué)生對(duì)核心概念的理解

核心概念是數(shù)學(xué)知識(shí)體系的“靈魂”，是從事數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的根本，有著廣泛的遷移性。同時(shí)，核心概念也是學(xué)生自主探究、深入學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，更是其保持學(xué)習(xí)熱情的原始動(dòng)力。在STEM理念下，跨學(xué)科整合教學(xué)強(qiáng)調(diào)從核心概念入手，將數(shù)學(xué)與其他領(lǐng)域的核心知識(shí)進(jìn)行連接。這樣，學(xué)生便可以從不同的路徑、視角理解數(shù)學(xué)核心概念，從而強(qiáng)化數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果。同時(shí)，學(xué)生也可以很好地將數(shù)學(xué)與其他學(xué)科聯(lián)系在一起，為未來(lái)的跨學(xué)科學(xué)習(xí)打下良好的基礎(chǔ)。

（二）促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展

在STEM理念的指引下，教師可以為學(xué)生提供具有多樣性、綜合性、挑戰(zhàn)性特征的學(xué)習(xí)資源和教學(xué)問題。通過這樣的方式，可以有效地激發(fā)學(xué)生的探究欲望，并對(duì)其探究精神進(jìn)行培養(yǎng)。同時(shí)，學(xué)生還可以在解決問題的過程中，對(duì)知識(shí)產(chǎn)生新的理解與認(rèn)知，了解知識(shí)的來(lái)源、內(nèi)容以及獲取知識(shí)的方法。在與多元信息進(jìn)行交互的過程中，學(xué)生將逐漸搭建起屬于自己的知識(shí)架構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)知識(shí)的遷移和應(yīng)用，最終形成利用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)的教育目標(biāo)。另外，在完成STEM"實(shí)踐項(xiàng)目的過程中，學(xué)生將學(xué)會(huì)洞察不同事物之間的聯(lián)系，并受到思維上的啟發(fā)，進(jìn)行創(chuàng)新性思考，不斷克服困難、抵御干擾，挖掘更多解決問題的方法。而這整個(gè)過程，正是學(xué)生高階思維發(fā)展的過程。

（三）培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力

以前，數(shù)學(xué)教學(xué)主要以教授、灌輸方式為主，教師總是從零散知識(shí)入手，要求學(xué)生記憶理論和概念，并反復(fù)地進(jìn)行習(xí)題訓(xùn)練，然后再將知識(shí)延伸到應(yīng)用層面。這樣的教學(xué)方式雖然可以在一定程度上幫助學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)，但無(wú)法對(duì)學(xué)生的實(shí)踐能力、操作能力、創(chuàng)新能力進(jìn)行培養(yǎng)，阻礙著小學(xué)生未來(lái)的發(fā)展。而在STEM理念的指引下，學(xué)生將有機(jī)會(huì)參加跨學(xué)科綜合實(shí)踐活動(dòng)，并將數(shù)學(xué)與其他領(lǐng)域的知識(shí)進(jìn)行綜合運(yùn)用，解決所面對(duì)的問題。在此過程中，學(xué)生不僅可以深刻地理解各領(lǐng)域的知識(shí)，還可以形成實(shí)際操作能力，這對(duì)小學(xué)生未來(lái)的成長(zhǎng)和發(fā)展有著重要意義。

（四）培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力

跨學(xué)科學(xué)習(xí)任務(wù)具有開放性、創(chuàng)造性、挑戰(zhàn)性等特征，可以有效地吸引學(xué)生的注意力，使其對(duì)未知的領(lǐng)域產(chǎn)生好奇心，并在情緒力量的驅(qū)動(dòng)下，積極主動(dòng)地完成任務(wù)。在此過程中，學(xué)生將不斷攻克難關(guān)、抵抗消極情緒，不僅可以磨煉意志，還可以使其在解決問題后收獲獲得感、滿足感，體會(huì)到學(xué)習(xí)的快樂，進(jìn)而形成穩(wěn)定、持久的學(xué)習(xí)耐力。尤其是在面對(duì)挑戰(zhàn)性較強(qiáng)的任務(wù)時(shí)，學(xué)生往往會(huì)反復(fù)進(jìn)行思考、實(shí)踐、分析、嘗試，最終做出決策、解決問題，而在此過程中，學(xué)生的能力將會(huì)持續(xù)地得到提升。

二、STEM教育理念下跨學(xué)科整合教學(xué)的原則

（一）價(jià)值引領(lǐng)與科學(xué)探究結(jié)合

若想將STEM理念貫徹到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)有意識(shí)地引導(dǎo)學(xué)生理解數(shù)學(xué)與現(xiàn)實(shí)世界的關(guān)系。在教學(xué)時(shí)，教師需將數(shù)學(xué)知識(shí)向?qū)嶋H生活延伸，并利用現(xiàn)實(shí)事例，培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)、追求真理的學(xué)習(xí)態(tài)度，并使其在無(wú)形中養(yǎng)成利用知識(shí)解決問題的習(xí)慣。同時(shí)，教師要引導(dǎo)學(xué)生在跨學(xué)科活動(dòng)中探究數(shù)學(xué)的實(shí)用價(jià)值，以及STEM的社會(huì)價(jià)值。

（二）活動(dòng)序列化與多學(xué)科統(tǒng)整

學(xué)生是課堂的主體，無(wú)論開展怎樣的教學(xué)活動(dòng)，學(xué)生應(yīng)始終處于“舞臺(tái)”的中心位置。在開展跨學(xué)科整合教學(xué)時(shí)，教師首先需對(duì)學(xué)生進(jìn)行觀察與研究，掌握學(xué)生的個(gè)性特征、興趣愛好、認(rèn)知規(guī)律，并以此為依據(jù)，制定與學(xué)生相適宜的教學(xué)方案，以循序漸進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣的方式開展各項(xiàng)教學(xué)活動(dòng)。同時(shí)，應(yīng)保證活動(dòng)內(nèi)容的豐富性、多樣性，使其涵蓋技術(shù)、科學(xué)、工程等各個(gè)領(lǐng)域，并始終以數(shù)學(xué)知識(shí)為主線，形成合理、有序的活動(dòng)序列。同時(shí)，教師需思考如何使學(xué)生在掌握各學(xué)科知識(shí)的同時(shí)，厘清其彼此之間的關(guān)系和聯(lián)系，最終建立系統(tǒng)化的知識(shí)網(wǎng)。

（三）實(shí)踐操作與高階思維發(fā)展

隨著新課標(biāo)的實(shí)施，基礎(chǔ)教育的育人方向發(fā)生了改變，由單一的知識(shí)傳輸轉(zhuǎn)向能力培養(yǎng)，希望學(xué)生可以形成實(shí)踐能力、操作能力，利用知識(shí)解決實(shí)際問題。因此，在開展跨學(xué)科整合教學(xué)時(shí)，教師需重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)實(shí)踐操作的重要性，為學(xué)生提供動(dòng)手實(shí)踐、模擬實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)等各種各樣實(shí)際操作的機(jī)會(huì)，使其真正地置身于數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用場(chǎng)景中，逐漸形成實(shí)踐能力。同時(shí)，在學(xué)生參與實(shí)踐的過程中，教師需有針對(duì)性地引導(dǎo)學(xué)生的思維發(fā)展，通過提出問題、設(shè)置障礙等方式，引導(dǎo)學(xué)生分析和研究問題，使其形成批判性思維、創(chuàng)造性思維、系統(tǒng)性思維等高階思維能力。這樣，學(xué)生無(wú)論在面對(duì)怎樣的困境時(shí)，都可以發(fā)揮自身的創(chuàng)造能力，利用知識(shí)解決實(shí)際問題。

三、STEM教育理念下跨學(xué)科整合教學(xué)的“四以”策略

（一）以項(xiàng)目式活動(dòng)為載體

項(xiàng)目式活動(dòng)是一種新型的教學(xué)方式，指的是以特定目標(biāo)為導(dǎo)向，圍繞一個(gè)主題開展學(xué)習(xí)活動(dòng)，其中涉及多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，并具有實(shí)踐性、開放性的特征。在活動(dòng)中，學(xué)生需通過調(diào)研、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、執(zhí)行、評(píng)估等多個(gè)環(huán)節(jié)解決問題，并從中收獲深層學(xué)習(xí)體驗(yàn)，使其各項(xiàng)能力與素質(zhì)得到提升。教師在開展跨學(xué)科整合教學(xué)時(shí)，應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生的實(shí)際學(xué)情確定項(xiàng)目的難度，并為學(xué)生營(yíng)造輕松的學(xué)習(xí)環(huán)境，使其對(duì)項(xiàng)目產(chǎn)生挑戰(zhàn)欲和探索欲，并在完成項(xiàng)目的過程中得到思維能力、實(shí)踐能力的培養(yǎng)。例如，在教學(xué)三年級(jí)上冊(cè)“集合”時(shí)，教材當(dāng)中設(shè)有“顏色配制中的學(xué)問”，教師可以此為主題，組織學(xué)生開展項(xiàng)目式活動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，教師可以引導(dǎo)學(xué)生自由分成幾個(gè)學(xué)習(xí)小組，以小組的形式開展項(xiàng)目活動(dòng)，并為其布置任務(wù)：“利用三種不同顏色食物的汁水進(jìn)行兩兩配置，并對(duì)其可能出現(xiàn)的新顏色組合進(jìn)行記錄，同時(shí)保證每一個(gè)組合只能出現(xiàn)一次?！睂?duì)小學(xué)生而言，這種具有挑戰(zhàn)性的項(xiàng)目將使其產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣，各個(gè)小組將進(jìn)行深入研究和熱烈討論。在此過程中，學(xué)生的思維將快速運(yùn)轉(zhuǎn)，并在不斷實(shí)驗(yàn)中解決問題。此時(shí)，教師需把握時(shí)機(jī)，為學(xué)生講解排列數(shù)和組合數(shù)的區(qū)別與計(jì)算方式，學(xué)生便可以快速地理解知識(shí)內(nèi)容。隨后，教師可鼓勵(lì)學(xué)生利用自己配置的顏色創(chuàng)作一幅圖畫，充分發(fā)揮自身的想象力與創(chuàng)造力。這樣不僅可以培養(yǎng)學(xué)生的審美能力、創(chuàng)新能力，還可以使其意識(shí)到數(shù)學(xué)與其他領(lǐng)域的聯(lián)系以及數(shù)學(xué)的魅力。

（二）以概念性知識(shí)為統(tǒng)領(lǐng)

從本質(zhì)上說(shuō)，概念性知識(shí)是學(xué)科的核心。在數(shù)學(xué)領(lǐng)域，概念是從事一切學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，也與學(xué)科的發(fā)展有著緊密的關(guān)聯(lián)。因此，教師在開展跨學(xué)科整合教學(xué)時(shí)，不可忽視該環(huán)節(jié)的重要性，應(yīng)當(dāng)以概念性知識(shí)為紐帶，幫助小學(xué)生掌握知識(shí)的基本性質(zhì)與特征，使其可以應(yīng)用于多學(xué)科融合的情境中，不斷地深化對(duì)概念的理解，從而做到融會(huì)貫通。同時(shí)，教師還要將事實(shí)性知識(shí)與概念性知識(shí)聯(lián)系在一起，使低階知識(shí)可以支持高階思維發(fā)展，而后者又可以對(duì)前者進(jìn)行反哺，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力，形成良性循環(huán)。例如，在教學(xué)“圖形的運(yùn)動(dòng)”時(shí)，本單元的主要概念包含圖形平移、旋轉(zhuǎn)、軸對(duì)稱等，教師可將上述知識(shí)與信息技術(shù)相結(jié)合，利用編程技術(shù)模擬圖形的動(dòng)態(tài)變化。通過這種方式，學(xué)生可以直觀地感受和理解數(shù)學(xué)概念，也可以了解數(shù)學(xué)與實(shí)際生活的關(guān)聯(lián)，同時(shí)接觸到編程邏輯。

（三）以核心知識(shí)網(wǎng)為主體

在STEM教育理念下，教師應(yīng)積極調(diào)整教育觀念、更新教學(xué)思路，除需圍繞概念進(jìn)行統(tǒng)整外，還應(yīng)當(dāng)建立一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，并將其作為數(shù)學(xué)課堂的主體。具體而言，網(wǎng)絡(luò)需要由核心概念、關(guān)鍵概念、具體知識(shí)點(diǎn)構(gòu)成，并以層層遞進(jìn)的方式編織成網(wǎng)。在實(shí)際的教學(xué)中，教師可以從兩點(diǎn)入手：其一，可以對(duì)新課標(biāo)進(jìn)行深入學(xué)習(xí)和研究，并從頂層逐漸向下進(jìn)行梳理，掌握各個(gè)學(xué)科的知識(shí)結(jié)構(gòu)，并探索各學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性；再根據(jù)學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律對(duì)其進(jìn)行布局，使其形成既有結(jié)構(gòu)性又具備內(nèi)在聯(lián)系的核心知識(shí)體系。其二，教師可以從學(xué)生遇到的問題入手，提煉具有普遍性的概念，對(duì)其進(jìn)行研究、分析、整合，并對(duì)照教學(xué)目標(biāo)提煉出相關(guān)概念。

（四）以工程思維為切入點(diǎn)

所謂工程思維，指的是引導(dǎo)學(xué)生模擬工程師的思考路徑，將知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境中，使其在遇到問題時(shí)，可以從識(shí)別問題入手，再對(duì)問題進(jìn)行分析、研究、設(shè)計(jì)和解決，在讓學(xué)生掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)，對(duì)其高階思維能力進(jìn)行全面培養(yǎng)。因此，教師可以為學(xué)生設(shè)計(jì)與工程實(shí)踐相關(guān)的問題，將學(xué)生帶入“工程情境”中，培養(yǎng)其跨學(xué)科解決問題的能力。例如，在教學(xué)“植樹問題”時(shí)，教師便可以此為契機(jī)，為學(xué)生設(shè)計(jì)相關(guān)的工程類問題。如：“根據(jù)國(guó)家的生態(tài)建設(shè)計(jì)劃，我們的城市中需要建設(shè)公園和綠化帶?，F(xiàn)在我們有一塊場(chǎng)地，要求大家根據(jù)數(shù)學(xué)、科學(xué)、美術(shù)等學(xué)科的知識(shí)，對(duì)公園和綠化帶進(jìn)行布局和設(shè)計(jì)?！毙W(xué)生對(duì)這樣的工程類問題會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的興趣，并積極參與到活動(dòng)中。在設(shè)計(jì)的過程中，學(xué)生之間會(huì)展開熱烈的交流和探討，在思維的碰撞中，不斷地收獲新的靈感，并對(duì)知識(shí)形成新的理解和認(rèn)知。在此期間，學(xué)生將從審美的角度思考樹木、植物的布局，也將從科學(xué)的角度思考樹木是否適宜在城市中生長(zhǎng)。同時(shí)，還會(huì)從數(shù)學(xué)的角度思考樹木的間距等等，對(duì)多學(xué)科的知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用。當(dāng)完成設(shè)計(jì)后，教師需對(duì)學(xué)生給予鼓勵(lì)，并選擇幾名學(xué)生的設(shè)計(jì)進(jìn)行展示，鼓勵(lì)其他學(xué)生對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行評(píng)價(jià)。通過這種方式，學(xué)生的思維將再度得到啟發(fā)，而在教師的總結(jié)和引導(dǎo)下，他們也將更深刻地理解數(shù)學(xué)以及其他學(xué)科知識(shí)，并將數(shù)學(xué)與工程類問題建立聯(lián)系，為未來(lái)的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

總之，STEM教育理念在數(shù)學(xué)教學(xué)中有著顯著的價(jià)值，不僅可以激發(fā)小學(xué)生對(duì)知識(shí)的興趣，還可以對(duì)其各項(xiàng)能力、素質(zhì)進(jìn)行培養(yǎng)，為讓學(xué)生成長(zhǎng)為復(fù)合型人才打下良好基礎(chǔ)。在當(dāng)前的教育形勢(shì)下，教師應(yīng)以STEM為核心，以科學(xué)、合理的方式開展跨學(xué)科整合教學(xué)，促進(jìn)學(xué)生高階思維的發(fā)展，并對(duì)其實(shí)踐能力、創(chuàng)造能力進(jìn)行培養(yǎng)，使小學(xué)生形成應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

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