基于STEM教育理念的初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”課程教學(xué)實(shí)踐

在初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐\"課程中融人STEM教育理念，可拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的跨學(xué)科思維能力與綜合實(shí)踐能力[1].同時(shí)，基于STEM教育理念的教學(xué)方法更加注重學(xué)生的主體地位，鼓勵(lì)學(xué)生通過自主探究、合作學(xué)習(xí)等方式解決實(shí)際問題，有助于提高他們的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)他們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神.

1STEM教育理念

STEM教育是一種以科學(xué)（Science）、技術(shù)（Tech-nology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）為基礎(chǔ)的跨學(xué)科融合教育模式，其核心在于借助真實(shí)情境中的問題解決過程，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)和技能，有效提高綜合素養(yǎng).STEM教育強(qiáng)調(diào)多學(xué)科整合和實(shí)踐導(dǎo)向，注重項(xiàng)自式學(xué)習(xí)（PBL），也就是圍繞具體任務(wù)展開探究性學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與合作意識(shí).其主要目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造性思維以及實(shí)際問題解決能力，并提升其動(dòng)手實(shí)踐能力與工程技術(shù)素養(yǎng)，進(jìn)一步增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神和社會(huì)責(zé)任感，使之成為具有創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力的優(yōu)秀人才.

2初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”課程特點(diǎn)

作為數(shù)學(xué)教學(xué)體系中的一個(gè)重要組成部分，初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐\"課程具有獨(dú)特的綜合性、實(shí)踐性和探究性，在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)、綜合能力方面發(fā)揮著重要作用.

2.1綜合性

初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”課程的綜合性首先體現(xiàn)在數(shù)學(xué)知識(shí)內(nèi)部的綜合，其要求學(xué)生融合不同領(lǐng)域的數(shù)學(xué)知識(shí)，包括代數(shù)、幾何、統(tǒng)計(jì)與概率等，運(yùn)用多種數(shù)學(xué)概念、定理和方法來解決實(shí)際問題.其次還體現(xiàn)在和其他學(xué)科的融合.比如，在“制作地球儀”的實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生既要運(yùn)用數(shù)學(xué)中的球體表面積、體積計(jì)算等知識(shí)來確定地球儀的尺寸和比例，還要將地理學(xué)科中關(guān)于地球形狀、經(jīng)緯度等的知識(shí)聯(lián)系起來，同時(shí)結(jié)合物理學(xué)科中與材料選擇、力學(xué)原理等相關(guān)的知識(shí)，制作出符合科學(xué)原理的地球儀.借助此類跨學(xué)科實(shí)踐活動(dòng)，可拓寬學(xué)生的知識(shí)視野，提高其綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力，培養(yǎng)跨學(xué)科思維.

2.2實(shí)踐性

初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”課程的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是實(shí)踐性.學(xué)生可借助多種方式，如實(shí)地測量、調(diào)查統(tǒng)計(jì)、實(shí)驗(yàn)探究等，深入了解數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用，提高動(dòng)手能力與實(shí)踐技能.比如，在“設(shè)計(jì)校園綠化方案\"的實(shí)踐活動(dòng)中，學(xué)生需要親自去測量校園的面積以及各個(gè)區(qū)域的尺寸，了解校園的地形與環(huán)境特點(diǎn).結(jié)合測量的數(shù)據(jù)與相關(guān)的數(shù)學(xué)知識(shí)，如面積計(jì)算、比例關(guān)系等，設(shè)計(jì)出合理的綠化方案，同時(shí)考慮到植物的種類選擇、種植布局等實(shí)際問題.

2.3探究性

初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”課程鼓勵(lì)學(xué)生自主探究，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)與創(chuàng)新能力[2].比如，在“探索三角形全等的條件\"的實(shí)踐活動(dòng)中，教師可向?qū)W生提問：“怎樣確定兩個(gè)三角形是否全等？需要滿足哪些條件？\"學(xué)生通過自主探究，嘗試用不同的方法去尋找三角形全等的條件，如利用剪紙、拼接三角形等實(shí)際操作，觀察、分析三角形的邊和角之間的關(guān)系，提出自己的猜想和假設(shè).接著通過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和推理，驗(yàn)證自己的假設(shè)是否正確.在此探究過程中，學(xué)生既掌握了三角形全等的知識(shí)，也培養(yǎng)了自主探究能力與創(chuàng)新思維，學(xué)會(huì)如何運(yùn)用科學(xué)的方法去解決問題.

3初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐\"課程教學(xué)實(shí)踐

3.1教學(xué)目標(biāo)設(shè)定

基于STEM教育理念，結(jié)合2024年七年級(jí)新教材，針對“設(shè)計(jì)學(xué)校田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)的比賽場地\"課程設(shè)定如下教學(xué)目標(biāo)：（1）知識(shí)技能.掌握長方形、圓形等幾何圖形周長以及面積的計(jì)算，比例尺的應(yīng)用，跑道彎道半徑與直道長度的關(guān)系等數(shù)學(xué)知識(shí)；可運(yùn)用測量工具與幾何計(jì)算方法，準(zhǔn)確測量并計(jì)算田徑場地各區(qū)域（跑道、投擲區(qū)、跳遠(yuǎn)區(qū)等）的尺寸、面積.（2）過程方法.通過項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，完整經(jīng)歷“問題提出一方案設(shè)計(jì)—實(shí)地測量一數(shù)據(jù)分析一場地設(shè)計(jì)”全流程；學(xué)會(huì)結(jié)合運(yùn)動(dòng)會(huì)項(xiàng)目需求，綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、工程技術(shù)知識(shí)解決實(shí)際問題，提升自主探究、團(tuán)隊(duì)協(xié)作及數(shù)據(jù)處理能力.（3）情感態(tài)度.體會(huì)數(shù)學(xué)在體育賽事規(guī)劃中的應(yīng)用價(jià)值，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；在合作中培養(yǎng)團(tuán)隊(duì)精神；設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮運(yùn)動(dòng)員安全、觀眾觀賽需求等因素，增強(qiáng)責(zé)任意識(shí)與創(chuàng)新思維.

3.2教學(xué)主題選擇

“設(shè)計(jì)學(xué)校田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)的比賽場地\"這一主題與學(xué)生校園生活緊密相連，具有現(xiàn)實(shí)意義和實(shí)踐挑戰(zhàn)性.該主題融合了多學(xué)科知識(shí)，包括數(shù)學(xué)（幾何計(jì)算、比例尺應(yīng)用）科學(xué)（運(yùn)動(dòng)力學(xué)中跑道坡度對運(yùn)動(dòng)員的影響）等.學(xué)生需借助數(shù)學(xué)知識(shí)完成對跑道周長、場地面積的計(jì)算，并利用科學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)合理的跑道彎道弧度，同時(shí)考慮實(shí)際使用需求進(jìn)行場地規(guī)劃，促進(jìn)知識(shí)的整合與遷移.

3.3教學(xué)方法與策略

3.3.1問題驅(qū)動(dòng)教學(xué)法

教師通過展示往屆運(yùn)動(dòng)會(huì)場地圖例，引導(dǎo)學(xué)生觀察并提出問題（如跑道長度保證、區(qū)域設(shè)計(jì)合理性、本校場地設(shè)計(jì)），激發(fā)學(xué)生探究欲，引導(dǎo)其參與設(shè)計(jì)項(xiàng)目.學(xué)生分組討論并制定測量、設(shè)計(jì)方案，考慮工具選擇、測量方法及設(shè)計(jì)原則，部分小組先測量空地并繪制初步草圖.接著學(xué)生實(shí)地測量記錄數(shù)據(jù)，拍照輔助.回教室后，他們分析數(shù)據(jù)、計(jì)算面積、換算比例尺，并依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)在圖紙上設(shè)計(jì)場地.最后，各小組展示設(shè)計(jì)成果，接受提問與建議[3].

3.3.2小組合作學(xué)習(xí)法

小組合作是STEM教學(xué)的關(guān)鍵.在“設(shè)計(jì)學(xué)校田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)比賽場地\"這一項(xiàng)目中，學(xué)生分成 4～6 人小組，指定組長并明確分工（測量、記錄、繪圖、匯報(bào)）.成員在測量與設(shè)計(jì)過程中緊密協(xié)作，如一起探討測量方法保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確.項(xiàng)目完成后進(jìn)行同伴互評(píng)，反思評(píng)價(jià)方案的合理性、創(chuàng)新性、可行性從及合作情況.學(xué)生結(jié)合評(píng)價(jià)反思改進(jìn)，如補(bǔ)充觀眾區(qū)域設(shè)計(jì).

3.4結(jié)果展示

在\"設(shè)計(jì)學(xué)校田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)的比賽場地\"課程中，3個(gè)小組分工協(xié)作，完成學(xué)?？盏販y量和比賽場地設(shè)計(jì)，具體成果如下（可掃碼查看下文中的三個(gè)圖）：

第一小組：標(biāo)準(zhǔn) 400m 環(huán)形跑道設(shè)計(jì).

測量區(qū)域：校園東側(cè)長方形空地（長 180m ，寬 100m） ！設(shè)計(jì)方案如圖1所示.

圖1

跑道參數(shù)：彎道半徑 36.5m ，直道長度 84.39m，8 條跑道，每條寬 1.22m ，分道線寬 5cm （這 5cm 屬于外側(cè)跑道）.

配套設(shè)施：跑道內(nèi)設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)足球場（ 105m× 68m） ，外側(cè)設(shè)2個(gè)鉛球投擲區(qū)（直徑 2.135m; 、2個(gè)跳遠(yuǎn)沙坑 （8m×2.75m） 二

計(jì)算過程：計(jì)算最內(nèi)側(cè)跑道長.

彎道長度 =2×π×36.5≈229.33（m） ，直道總長度 84.39×2=168.78 （m），跑道周長 =229.33+168.78≈ 400（m）

第二小組：最內(nèi)側(cè) 200m 非標(biāo)準(zhǔn)跑道設(shè)計(jì).

測量區(qū)域：校園西側(cè)梯形空地（上底 40m ，下底 60m ，高 92m 的等腰梯形）.

設(shè)計(jì)方案如圖2所示.

圖2

跑道參數(shù)：彎道半徑 15.92m ，直道長度 50m，4 條跑道，每條寬 1m ，分道線寬 3cm

功能分區(qū)：在梯形的下底左右兩邊設(shè)置投擲區(qū)，避開跑道邊界.

第三小組：多功能田徑場設(shè)計(jì).

測量區(qū)域：校園北側(cè)空地（長 110m ，寬 60m 》

設(shè)計(jì)方案如圖3所示.

圖3

跑道參數(shù)： 250m 環(huán)形跑道，彎道半徑 22m ，直道 長度 53.1m，5 條跑道，跑道寬 1.2m ，分割線寬 3cm

復(fù)合功能：跑道內(nèi)設(shè)輪滑場地 （40m×20m） ，外 側(cè)設(shè)實(shí)心球投擲區(qū)（扇形半徑 20m 、體能訓(xùn)練 區(qū) （15m×15m） .

在過程方法層面，學(xué)生通過完整參與項(xiàng)目式學(xué)習(xí)流程，自主完成從實(shí)地測量、數(shù)據(jù)處理到方案設(shè)計(jì)的全過程.如在測量環(huán)節(jié)，學(xué)生綜合運(yùn)用多種測量工具，把誤差控制在合理范圍內(nèi)；在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，借助繪圖軟件繪制精確圖紙，體現(xiàn)出較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和邏輯推導(dǎo)能力，自主探究和問題解決能力得到了有效培養(yǎng)，契合教學(xué)設(shè)定的能力培養(yǎng)目標(biāo).

在情感態(tài)度方面，課程后測顯示， 90% 的學(xué)生表示“深刻體會(huì)到數(shù)學(xué)在實(shí)際生活中的重要性”.小組合作中成員分工明確、溝通高效，設(shè)計(jì)方案充分考慮運(yùn)動(dòng)員安全、觀眾需求等因素，如一些小組在跑道外側(cè)設(shè)置緩沖區(qū)，體現(xiàn)出責(zé)任意識(shí)；還有小組融人環(huán)保材料選擇等創(chuàng)新元素，展現(xiàn)出創(chuàng)新思維，實(shí)現(xiàn)了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培育團(tuán)隊(duì)精神的教學(xué)預(yù)期.

綜上所述，基于STEM教育理念的初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐\"課程，以解決真實(shí)情境問題為載體，在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，幫助學(xué)生極大提高了學(xué)習(xí)興趣以及綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識(shí)解決問題的能力，進(jìn)一步增強(qiáng)了學(xué)生的動(dòng)手實(shí)踐能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，也培養(yǎng)了自主探究能力與創(chuàng)新思維.讓學(xué)生在解決實(shí)際問題的過程中獲得全面發(fā)展.今后，教師應(yīng)繼續(xù)探索更多合適的教學(xué)模式與方法，不斷提升教學(xué)質(zhì)量，助力學(xué)生健康成長.

3.5教學(xué)總結(jié)

在“設(shè)計(jì)學(xué)校田徑運(yùn)動(dòng)會(huì)的比賽場地”課程實(shí)踐中，教學(xué)目標(biāo)達(dá)成效果顯著.

在知識(shí)技能維度，學(xué)生熟練掌握了幾何圖形的計(jì)算、比例尺的應(yīng)用等核心知識(shí)，成功運(yùn)用測量與計(jì)算方法，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)田徑場規(guī)格，完成了比賽場地的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)踐轉(zhuǎn)化，達(dá)成既定知識(shí)掌握目標(biāo).

參考文獻(xiàn)：

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[3]杜雪.以素養(yǎng)為導(dǎo)向的初中數(shù)學(xué)綜合與實(shí)踐教學(xué)策略與實(shí)施探究[D].重慶：西南大學(xué)，2022.