基于STEM教育理念的小學數(shù)學“綜合與實踐”教學策略

隨著基礎(chǔ)教育課程改革的深化，小學數(shù)學教學面臨從知識本位向素養(yǎng)本位的轉(zhuǎn)型需求。傳統(tǒng)教學模式重理論輕實踐、重結(jié)果輕過程，導致學生創(chuàng)新思維與問題解決能力發(fā)展受限。STEM教育理念的引入，為破解這一困境提供了新思路：其跨學科整合特性契合數(shù)學“綜合與實踐\"課程的內(nèi)在要求，能有效促進知識遷移與素養(yǎng)提升。當前眾多研究雖關(guān)注STEM教育的學科融合價值，但對小學數(shù)學教學的具體實施路徑仍缺乏系統(tǒng)探索。本文基于新課改要求，聚焦小學數(shù)學“綜合與實踐\"課程實施中的現(xiàn)實困境，構(gòu)建STEM教育理念指導下的教學實施框架。本研究旨在探索STEM教育本土化實施策略，為小學數(shù)學教學改革提供理論參照，助力學生數(shù)學核心素養(yǎng)與21世紀關(guān)鍵能力的協(xié)同發(fā)展。

一、STEM教育理念的研究背景

(一)新課改下小學數(shù)學“綜合與實踐”活動的教學要求

隨著時代的發(fā)展，我國教育部門持續(xù)推進新課改，對義務(wù)教育階段的教學提出了新的要求。在小學數(shù)學教學中，教師不僅需要培養(yǎng)學生的綜合能力，還應(yīng)注重其社會責任感的養(yǎng)成，并將教育部門頒布的相關(guān)政策落實到教學中。新課改強調(diào)在小學數(shù)學課程中開設(shè)“綜合與實踐”板塊，旨在幫助學生扎實掌握理論知識，并將理論與實踐相結(jié)合。通過單元活動的方式，教師可以進一步豐富課堂教學形式，引導學生在活動中積極參與、充分鍛煉，從而熟練運用所學知識解決實際問題，并在實踐中深人思考問題的本質(zhì)，提升綜合能力。

教師應(yīng)鼓勵學生主動參與“綜合與實踐\"課堂，激發(fā)其探索知識的積極性。在團隊合作中，學生能夠進一步提升自身能力。新課改還要求小學“綜合與實踐\"課程注重數(shù)學與其他學科的融合，幫助學生深刻理解數(shù)學的意義，激發(fā)其對數(shù)學的興趣，培養(yǎng)良好的學習習慣。

（二）小學數(shù)學“綜合與實踐”活動實施中的挑戰(zhàn)

當前，我國學生在書面測試中的表現(xiàn)較為突出，但在動手實踐、創(chuàng)新思維等實操類測評中，與發(fā)達國家學生相比仍存在較大提升空間。隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展，國民生活水平與教育觀念同步提升，家長對學生綜合素養(yǎng)的培育訴求日益強烈。為回應(yīng)社會期待，新一輪課程改革對教育體系提出了創(chuàng)新要求，眾多中小學校積極更新教育理念，探索教學模式革新，為教育事業(yè)注人新的活力。

然而，在小學數(shù)學教學實踐中，仍存在以下突出問題：

教學模式固化：部分教師仍采用傳統(tǒng)理論灌輸法，課堂以知識傳授為主，綜合實踐環(huán)節(jié)占比不足。受應(yīng)試教育導向影響，存在重理論輕實踐的傾向，導致實踐活動課程流于形式。

資源條件制約：場地設(shè)施不足、課時安排有限等客觀因素，制約了學生按要求開展實踐活動的可能性，造成“理論強、實踐弱\"的能力脫節(jié)現(xiàn)象。

學用轉(zhuǎn)化障礙：校園生活與現(xiàn)實生活存在割裂，學生缺乏將數(shù)學知識應(yīng)用于實際情境的平臺，導致知識內(nèi)化與行為外化機制失效，學習停留在表面記憶層面。

評價體系滯后：現(xiàn)有評估體系對實踐能力的考量不足，未能有效引導教師轉(zhuǎn)變教學方式，形成“考什么教什么\"的惡性循環(huán)。

這些問題共同導致了綜合實踐活動課程難以發(fā)揮應(yīng)有價值，既阻礙學生核心素養(yǎng)的全面發(fā)展，也制約創(chuàng)新型人才培養(yǎng)目標的實現(xiàn)。為突破這一困境，需要構(gòu)建“教一學一評”一體化的實踐育人體系，推動小學數(shù)學教學從知識本位向素養(yǎng)本位轉(zhuǎn)型。

二、STEM教育理念的含義

當前，我國學術(shù)界對STEM教育理念的定義呈現(xiàn)多元化視角。部分教育工作者認為，STEM教育應(yīng)以解決實際問題為導向，注重培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作能力，通過探索性任務(wù)引導學生提升綜合素養(yǎng)，使其成長為具備創(chuàng)新能力的復合型人才，以滿足社會對人才的需求。另一部分學者強調(diào)，STEM教育應(yīng)結(jié)合問題情境展開，通過學科整合的方式培養(yǎng)學生的綜合能力與學習理念，激發(fā)學生的創(chuàng)新思維，使其掌握專業(yè)技能并靈活運用于解決學習與生活中的實際問題。也有觀點指出，STEM教育的核心在于將科學、技術(shù)、工程和數(shù)學等學科知識交叉融合，通過跨學科教學幫助學生適應(yīng)社會變化，滿足社會對多元化人才的需求。還有學者認為，STEM教育的重點在于培養(yǎng)學生解決問題的能力，幫助其養(yǎng)成良好的學習習慣，并鼓勵學生進行深度學習與探索。這些觀點共同揭示了STEM教育在促進學生全面發(fā)展、適應(yīng)社會需求方面的重要價值。

三、STEM教育理念在小學數(shù)學“綜合與實踐\"教學活動中的實施策略

(一)立足生活實踐，構(gòu)建數(shù)學模型

我國新一輪課程改革強調(diào)數(shù)學教學應(yīng)以生活現(xiàn)實為認知起點，引導學生在解決實際問題的過程中構(gòu)建數(shù)學模型，實現(xiàn)數(shù)學知識的遷移應(yīng)用。數(shù)學學科的本質(zhì)屬性決定了其既源于生活實踐又服務(wù)于生活需求，通過綜合實踐活動架設(shè)數(shù)學與生活的雙向通道，能夠有效激發(fā)學生的學習內(nèi)驅(qū)力。

在小學數(shù)學教學實踐中，依托綜合實踐活動課程可顯著增強學科知識與現(xiàn)實生活的聯(lián)結(jié)。例如將“圓的周長\"概念融入“確定跑道起跑線\"探究任務(wù)：教師首先揭示數(shù)學工具在生活中的廣泛應(yīng)用，培養(yǎng)學生用數(shù)學眼光觀察世界的意識；繼而引導學生觀察田徑場起跑線差異現(xiàn)象，通過“運動員為何錯開站位\"等驅(qū)動性問題引發(fā)認知沖突。在問題引導下，學生通過測量跑道、計算周長差等實踐操作，親歷數(shù)學建模的全過程，這不僅加深了對圓周率在實際應(yīng)用中的認識，還形成了一條從“發(fā)現(xiàn)問題\"到“數(shù)學抽象”，再到“構(gòu)建模型\"并最終“實踐驗證\"的完整思維路徑。

此教學模式突破傳統(tǒng)課堂邊界，通過生活化的實踐載體，使學生在真實問題情境中完成知識建構(gòu)與應(yīng)用創(chuàng)新，既培養(yǎng)數(shù)學核心素養(yǎng)，又發(fā)展解決實際問題的綜合能力。教師作為引導者的角色轉(zhuǎn)變，更促進了學生從被動接受轉(zhuǎn)向主動探索，形成可持續(xù)發(fā)展的學習動力。

(二)鼓勵動手實踐，培養(yǎng)創(chuàng)新思維

新課改背景下，小學數(shù)學教學需注重學生數(shù)學應(yīng)用思維的培養(yǎng)，而綜合實踐活動是達成這一目標的重要途徑?；赟TEM教學理念的數(shù)學教學強調(diào)理論與實踐結(jié)合，引導學生在動手操作中反思總結(jié)，實現(xiàn)創(chuàng)新思維與實踐能力的協(xié)同發(fā)展。

以“自行車中的數(shù)學\"綜合實踐課為例，該課程以排列組合等知識為核心，旨在幫助學生運用理論解決實際問題。在教學實施過程中，教師應(yīng)當全面指導學生經(jīng)歷從“提出問題\"到\"建立模型”，再到\"數(shù)據(jù)解析求解”，并最終實現(xiàn)“結(jié)論的實際應(yīng)用\"這一系列完整步驟。例如，教師可引導學生探討自行車車燈行駛距離問題，通過師生共同分析建立數(shù)學模型。在數(shù)據(jù)收集與模型驗證階段，學生可能發(fā)現(xiàn)因測量方式差異導致的誤差現(xiàn)象。此時，教師可進一步啟發(fā)學生探索多元解題思路，例如通過不同測量方法的對比分析誤差成因。在模型優(yōu)化環(huán)節(jié)，教師可引入變速自行車原理等拓展內(nèi)容，促進學生思維發(fā)散。通過小組合作與數(shù)據(jù)計算，學生最終完成數(shù)學模型的構(gòu)建與驗證。此類實踐活動不僅深化了學生對教材知識的理解，更培養(yǎng)了其動手實踐、創(chuàng)新思考及團隊協(xié)作能力，實現(xiàn)數(shù)學素養(yǎng)的全面提升。

（三)團結(jié)協(xié)作，知行合一

在STEM教育理念的運用過程中，為了有效激活學生團隊協(xié)作能力，在自主探究過程中，教師可引導學生通過多維互動實現(xiàn)深度交流。綜合實踐課程通常采用小組合作模式，要求成員在協(xié)作中形成明確分工機制。

以\"一億有多大\"探究課為例，教師可通過結(jié)構(gòu)化設(shè)計，引導學生從面積、重量、長度等維度展開實證探究。教學過程中，教師將學生分組后，各小組需結(jié)合生活經(jīng)驗選擇差異化探究方向。部分小組測算一億張紙的堆疊高度，有的計算一億粒米的總重量，還有的驗證一億步的行走距離。教師將抽象問題轉(zhuǎn)化為可操作任務(wù)，通過迭代猜想與方案優(yōu)化推進探究進程。實驗階段，小組成員分工明確，分別負責數(shù)據(jù)測算、結(jié)論整合與展示交流。這種協(xié)作模式不僅培養(yǎng)溝通技能，更形成優(yōu)勢互補的探究機制。在成果共享環(huán)節(jié)，學生通過互動點評深化認知，實現(xiàn)從具象操作到抽象思維的躍升。可見，STEM教育理念下的綜合實踐，使數(shù)學探究突破傳統(tǒng)課堂邊界，在解決真實問題的過程中，系統(tǒng)培養(yǎng)團隊協(xié)作、方案策劃及實踐驗證等綜合素養(yǎng)。

（四）自信篤實，百家爭鳴

基于STEM教育理念系統(tǒng)培育學生自信心，教師通過創(chuàng)設(shè)梯度實踐活動，引導學生在持續(xù)探究中體驗成長價值。

以“探索圖形\"教學為例，教師將立體幾何知識與實踐操作深度融合，構(gòu)建以認知、操作、創(chuàng)新為核心的三維學習空間。在知識建構(gòu)階段，教師引導學生運用所學知識將小正方體逐步拼組為大正方體，通過觀察不同組合體的結(jié)構(gòu)特征，培養(yǎng)空間想象與邏輯推理能力。實踐深化環(huán)節(jié)，教師組織長方體或正方體模型制作活動，鼓勵學生運用多元材料探索構(gòu)造方法，雖制作路徑各異，但均指向?qū)缀误w本質(zhì)屬性的認知深化。教師進一步設(shè)計圖形分類探究活動，引導學生從棱長關(guān)系、表面積計算等維度建立分類標準，在思辨交流中拓展認知維度。該模式不僅突破傳統(tǒng)幾何教學的平面局限，更通過具身認知激發(fā)創(chuàng)新思維，使學生在問題解決過程中形成積極學習心態(tài)，逐步建構(gòu)對數(shù)學本質(zhì)的深層理解。

(五)跨學科整合與深度學習實踐

實踐過程中，教師構(gòu)建以操作、思辨、創(chuàng)新為核心的學習體系，體現(xiàn)了具身認知理論與STEAM教育理念的深度融合。從認知發(fā)展視角看，該模式遵循“經(jīng)驗具象化一思維結(jié)構(gòu)化一能力遷移化\"的深度學習路徑。

具體而言，在操作層中，通過折疊、剪裁等具身活動，學生以觸覺與視覺雙重通道感知對稱特征。這種基于身體參與的學習方式，符合皮亞杰認知發(fā)展理論中“動作內(nèi)化為思維\"的建構(gòu)規(guī)律，使抽象數(shù)學概念獲得物理經(jīng)驗支撐。而在思辨層中的圖案設(shè)計環(huán)節(jié)，教師引導學生將數(shù)學規(guī)律轉(zhuǎn)化為藝術(shù)語言，形成代數(shù)思維與幾何直觀的交互映射。例如，紋樣布局需精確計算比例關(guān)系，幾何對稱分析則驅(qū)動邏輯推理能力發(fā)展，此過程契合布魯納“表征系統(tǒng)轉(zhuǎn)化\"理論，促進具體經(jīng)驗向符號認知的躍遷。在創(chuàng)新層面，雙軌評價模式通過成果展示和原理闡釋的任務(wù)設(shè)計，推動學生完成知識外化與元認知反思。方案對比中的迭代式交流，不僅深化對對稱軸數(shù)量與圖形穩(wěn)定性關(guān)系的理解，更培養(yǎng)批判性思維一這正是維果茨基社會文化理論中“社會互動促進認知發(fā)展\"的典型實踐。

教學過程中，藝術(shù)要素作為數(shù)學思維的載體，使測量比例、布局規(guī)劃等數(shù)學活動獲得真實意義。當代數(shù)運算轉(zhuǎn)化為視覺圖式時，學生不僅掌握概念本質(zhì)，更形成跨學科遷移能力。這種學科融合策略響應(yīng)了21世紀核心素養(yǎng)要求，證明數(shù)學教育可通過創(chuàng)造性重構(gòu)突破學科邊界，實現(xiàn)邏輯思維與創(chuàng)新能力的協(xié)同進化。

四、STEM教育理念驅(qū)動下的小學數(shù)學教學優(yōu)化路徑

(一)教學體系的系統(tǒng)性重構(gòu)

基于前文理論探討與實踐案例分析可知，STEM教育理念的有效實施需要構(gòu)建涵蓋理念、課程、教學、評價四位一體的教學體系。在課程設(shè)計層面，應(yīng)建立以核心素養(yǎng)為導向的跨學科知識圖譜，將數(shù)學課程標準中的“綜合與實踐\"領(lǐng)域內(nèi)容與科學探究、工程技術(shù)、藝術(shù)設(shè)計等模塊有機整合。例如，在“校園節(jié)水方案設(shè)計\"主題活動中，可融合數(shù)學統(tǒng)計、工程技術(shù)、科學實驗等多學科元素，形成具有現(xiàn)實意義的項目式學習框架。

在教學實施過程中，需突破傳統(tǒng)課時限制，建立彈性化的長周期學習機制。典型STEM項目可分解為問題界定、方案設(shè)計、實踐驗證、成果展示四個階段，通過課內(nèi)外聯(lián)動實現(xiàn)深度學習。這種時空重構(gòu)要求學校創(chuàng)新管理制度，建立跨學科教研團隊，開發(fā)配套資源包，為教師提供結(jié)構(gòu)化支持。

（二）教師專業(yè)發(fā)展的轉(zhuǎn)型路徑

作為STEM教育實踐的關(guān)鍵支撐力量，教師的專業(yè)素養(yǎng)直接決定項目實施的品質(zhì)和深度。在知識儲備層面，開發(fā)模塊化培訓課程，覆蓋基礎(chǔ)科學原理認知、數(shù)字化工具應(yīng)用及系統(tǒng)思維培育三大模塊，通過真實案例解析深化理解。在教學技能提升方面，重點強化項目設(shè)計全流程訓練，包含需求精準定位、目標梯度分解、學習支架構(gòu)建、成果迭代優(yōu)化及作品實體轉(zhuǎn)化五大環(huán)節(jié)，著力培養(yǎng)資源整合能力和過程性指導智慧。在教育素養(yǎng)重塑領(lǐng)域，通過沉浸式工作坊和創(chuàng)新實踐活動，引導教師轉(zhuǎn)變教育理念，形成敢于放手讓學生探究、善于引導思維發(fā)展、精于迭代優(yōu)化設(shè)計的復合型教育能力。具體實施路徑可構(gòu)建\"三位一體\"協(xié)同培養(yǎng)機制：依托高校提供前沿理論支撐，借助企業(yè)資源創(chuàng)設(shè)真實項目情境，通過教研機構(gòu)搭建區(qū)域協(xié)作平臺。創(chuàng)新實施“雙師協(xié)同\"培養(yǎng)模式，為每個試點校配備學術(shù)導師與實踐導師，合作開發(fā)本土化案例資源庫。此外，建立教師發(fā)展動態(tài)檔案，通過階段性成果認證完整記錄教師從項目設(shè)計到實施反思的成長軌跡，推動教師實現(xiàn)由單一知識傳授者向課程設(shè)計者、學習引導者和協(xié)同創(chuàng)新者的多維角色轉(zhuǎn)型。

(三)評價體系的創(chuàng)新突破

針對傳統(tǒng)評價重結(jié)果輕過程的滯后性問題，構(gòu)建\"四維三階”動態(tài)評估體系。知識應(yīng)用維度通過真實場景建模任務(wù)考查數(shù)學抽象與遷移能力；實踐創(chuàng)新維度采用情境模擬評估問題解決的策略性與創(chuàng)新性，重點關(guān)注方案迭代次數(shù)與成本效益分析；協(xié)作能力維度借助團隊項目觀察任務(wù)分工、沖突解決及跨部門協(xié)作效能，引入全方位同伴互評機制；學習品質(zhì)維度通過成長檔案袋追蹤批判性思維、問題意識和抗挫力發(fā)展，設(shè)置“探究深度雷達圖”并記錄猜想驗證、證據(jù)收集等關(guān)鍵行為節(jié)點。

技術(shù)創(chuàng)新方面，建立基于區(qū)塊鏈技術(shù)的全息學習檔案系統(tǒng)，確保過程性數(shù)據(jù)不可篡改且可追溯。融合AI學習分析平臺構(gòu)建\"數(shù)字畫像”，通過微表情識別、語音情緒分析等技術(shù)捕捉學習投人度，結(jié)合錯題追蹤與知識圖譜生成個性化診斷報告。創(chuàng)新實施“過程性診斷 + 發(fā)展性預測\"雙軌評價：前者通過實時數(shù)據(jù)反饋調(diào)整教學策略，后者運用機器學習預測認知發(fā)展軌跡，為不同潛質(zhì)學生定制差異化學習路徑。

（四）生態(tài)化支持系統(tǒng)的構(gòu)建

要構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的STEM教育生態(tài)，需建立政策引領(lǐng)、資源供給、實踐賦能的協(xié)同機制。政府層面應(yīng)研制基礎(chǔ)教育階段STEM課程標準，設(shè)立專項發(fā)展基金，建立教師跨學科教學資格認證制度，將工程實踐能力納入職稱評審指標體系。學校層面要打造“實體空間 + 虛擬平臺\"雙軌學習場景，既建設(shè)配備3D打印、智能監(jiān)測、虛擬現(xiàn)實設(shè)備的跨學科創(chuàng)客中心，又開發(fā)云端數(shù)字資源庫，構(gòu)建線上線下融合的泛在學習環(huán)境。企業(yè)層面應(yīng)創(chuàng)新“校企雙導師\"協(xié)作模式，由技術(shù)專家與高校教師聯(lián)合開發(fā)實踐項目，依托云計算平臺提供實時數(shù)據(jù)服務(wù)，形成遞進式培養(yǎng)體系。

五、結(jié)語

本研究通過STEM教育理念與小學數(shù)學綜合實踐課程的深度融合，構(gòu)建了具有學科特色的實踐育人體系。理論層面，揭示具身操作向抽象思維轉(zhuǎn)化的認知機制；實踐層面，開發(fā)系列跨學科課例，驗證生活化情境對數(shù)學建模能力的培養(yǎng)效能。實證研究表明，跨學科整合顯著提升了學生的空間思維、邏輯推理與問題解決能力。通過重構(gòu)“四位一體\"教學體系、建立“三維度六模塊\"教師發(fā)展模型、創(chuàng)新“四維三級\"評價機制，系統(tǒng)性解決了資源約束、評價滯后等現(xiàn)實問題，為小學數(shù)學教學從知識灌輸向素養(yǎng)建構(gòu)轉(zhuǎn)型提供了可操作的實踐框架。未來研究需進一步探索人工智能技術(shù)支持下的個性化實踐路徑，完善城鄉(xiāng)差異背景下的實施策略，推動STEM教育在小學數(shù)學領(lǐng)域形成可推廣、可復制的中國化方案。

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