【摘 要】本文論述STEM教育理論在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中的實(shí)踐應(yīng)用，提出篩選STEM教育理論融入契機(jī)、建立STEM教育理論滲透機(jī)制、組織STEM教育理論實(shí)踐活動(dòng)、拓展STEM教育理論訓(xùn)練設(shè)計(jì)等教學(xué)建議，以期讓學(xué)生在跨學(xué)科的思考和實(shí)踐中建立學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】高中數(shù)學(xué) STEM教育 教學(xué)實(shí)踐

【中圖分類號(hào)】G 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】0450-9889（2021）34-0093-02

STEM教育理論包括科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)等四個(gè)學(xué)科，其融合性特點(diǎn)極為鮮明。在數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)中，教師引入STEM教育理論，其適配性更佳，為學(xué)科教學(xué)帶來的幫助也更為顯著。精選STEM教育理論教學(xué)對(duì)接點(diǎn)、尋找滲透切點(diǎn)、組織實(shí)踐活動(dòng)、拓展訓(xùn)練設(shè)計(jì)，能夠讓學(xué)生在充分思考和體驗(yàn)中建立學(xué)科核心素養(yǎng)。高中學(xué)生思想比較成熟，對(duì)多種學(xué)科融合具有更強(qiáng)的認(rèn)同感，教師要做好教學(xué)調(diào)研，為學(xué)生提供跨學(xué)科學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，形成融合性思考和探究。

一、篩選STEM教育理論融入契機(jī)

在數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，教師有意識(shí)地引入STEM教育理論，其適配性更高，能夠?yàn)閷W(xué)生帶來學(xué)科對(duì)接和融合的機(jī)會(huì)，也能夠?yàn)檎n堂教學(xué)注入豐富的動(dòng)力，提升教學(xué)品質(zhì)。學(xué)生有獨(dú)立思考的要求，教師借助多種輔助手段，推出一些學(xué)科融合性任務(wù)，能夠給學(xué)生帶來更多跨學(xué)科探究的機(jī)會(huì)。數(shù)學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科關(guān)系較為密切，教師在學(xué)科教學(xué)中有意識(shí)地開展學(xué)科融合設(shè)計(jì)，其助學(xué)效果會(huì)更為顯著。學(xué)生主動(dòng)開展跨學(xué)科思考和探索，能夠帶來豐富的學(xué)習(xí)啟迪，其學(xué)習(xí)體驗(yàn)也會(huì)更深刻。

如教學(xué)蘇教版高中數(shù)學(xué)必修2《空間幾何體的表面積與體積》時(shí)，教師先介紹柱體、錐體、臺(tái)體的特點(diǎn)，以及其表面積和體積的計(jì)算方法，然后通過對(duì)比設(shè)計(jì)，讓學(xué)生理順柱體、錐體、臺(tái)體之間的關(guān)系，歸結(jié)出表面積和體積的計(jì)算公式，了解幾何體表面積和體積的求解過程，形成嶄新的空間意識(shí)。在教學(xué)程序執(zhí)行過程中，教師引導(dǎo)學(xué)生觀察各種幾何體，借助多媒體進(jìn)行圖形展示和分解，利用動(dòng)畫視頻展開圖形的立體觀察。這些設(shè)計(jì)手段帶有科學(xué)、技術(shù)、工程學(xué)科的特點(diǎn)，學(xué)生在學(xué)習(xí)思考中自然接觸到多種學(xué)科內(nèi)容的融合。特別是動(dòng)漫技術(shù)的應(yīng)用，其科學(xué)技術(shù)含量較高，對(duì)學(xué)生形成的感官?zèng)_擊更為顯著，其操作過程運(yùn)用了技術(shù)手段，而圖紙本身又屬于工程范疇，這樣的融合性設(shè)計(jì)，將多種學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行技術(shù)處理，形成了完整的學(xué)習(xí)體系。

教師借助多種學(xué)科技術(shù)手段，對(duì)教學(xué)內(nèi)容進(jìn)行梳理和展示，給學(xué)生提供更為直觀的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，進(jìn)一步證明了STEM教育理論的應(yīng)用空間是極為廣泛的，學(xué)生接受跨學(xué)科內(nèi)容是主動(dòng)的。立體幾何本身為多種學(xué)科融合提供了機(jī)會(huì)，教師做出合適的設(shè)計(jì)，勢必能對(duì)學(xué)生形成多種感官的沖擊。教師要有創(chuàng)新意識(shí)，在對(duì)多種學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行融合時(shí)，能夠借助更多新技術(shù)，形成教學(xué)啟動(dòng)力。教師主動(dòng)推出學(xué)科融合內(nèi)容，利用多種對(duì)接思考展開教學(xué)滲透，讓更多學(xué)生在主動(dòng)思考中完成認(rèn)知構(gòu)建，這樣的教學(xué)組織更值得推崇。

二、建立STEM教育理論滲透機(jī)制

STEM教育理論涉及多種學(xué)科的內(nèi)容，跨學(xué)科特點(diǎn)較為鮮明，教師對(duì)此要有清晰的認(rèn)識(shí)，從學(xué)生的學(xué)習(xí)實(shí)際出發(fā)，為學(xué)生提供更多滲透機(jī)會(huì)，將學(xué)科融合作為基本教學(xué)機(jī)制，確保融入制度的順利執(zhí)行，增強(qiáng)其組織效果。數(shù)學(xué)學(xué)科帶有抽象性、邏輯性、實(shí)驗(yàn)性、工程性、科學(xué)性等特點(diǎn)，與技術(shù)、科學(xué)、工程等學(xué)科的關(guān)系較為密切，教師有意識(shí)地提供教學(xué)對(duì)接機(jī)會(huì)，讓學(xué)生結(jié)合其他學(xué)科內(nèi)容進(jìn)行對(duì)接處理，勢必能為學(xué)生提供良好的學(xué)習(xí)契機(jī)。數(shù)學(xué)教學(xué)有實(shí)驗(yàn)操作內(nèi)容、有信息搜集需要、有實(shí)踐應(yīng)用要求，這些都是重要的教學(xué)設(shè)計(jì)動(dòng)機(jī)。

組織數(shù)學(xué)實(shí)踐性活動(dòng)時(shí)，教師要從操作方法、活動(dòng)程序、實(shí)踐創(chuàng)新等角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，引導(dǎo)學(xué)生自然進(jìn)入融合環(huán)節(jié)，結(jié)合多種學(xué)科特點(diǎn)做出對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)，自然形成跨學(xué)科的學(xué)習(xí)契機(jī)。如教學(xué)蘇教版高中數(shù)學(xué)必修2《直線的方程》時(shí)，教師對(duì)直線方程的點(diǎn)斜式進(jìn)行重點(diǎn)解讀，引導(dǎo)學(xué)生借助點(diǎn)斜式對(duì)直線方程中的斜截式、兩點(diǎn)式進(jìn)行推演，自然過渡到求解直線方程問題，讓學(xué)生厘清直線與方程的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。為激發(fā)學(xué)生主動(dòng)探索的興趣，教師先引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行估猜，確定一條直線的條件，再根據(jù)猜想得到的條件，求出直線的方程。教師設(shè)計(jì)投放了一些思考問題：確定一條直線需要幾個(gè)條件？根據(jù)所給直線，如何求出直線方程？方程導(dǎo)出的條件是什么？如果直線的斜率不存在，那么如何表示直線方程？學(xué)生對(duì)這些問題展開深入思考，對(duì)直線方程的解法進(jìn)行對(duì)應(yīng)探索。學(xué)生展開自主思考和互動(dòng)交流，教師積極參與其中，為學(xué)生學(xué)習(xí)提供一些參考，讓學(xué)生找到解決問題的突破點(diǎn)，完成學(xué)習(xí)認(rèn)知的構(gòu)建。

STEM教育理論表現(xiàn)為多種學(xué)科的自然融合，教師在數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)中滲透這些理念，能夠讓學(xué)生有更多學(xué)習(xí)思考的選擇。學(xué)生在跨學(xué)科運(yùn)作中獲得豐富的學(xué)習(xí)啟迪，對(duì)學(xué)科認(rèn)知展開系統(tǒng)性構(gòu)建，其學(xué)習(xí)探索呈現(xiàn)高效性，這樣的教學(xué)設(shè)計(jì)無疑是比較有價(jià)值的。學(xué)生對(duì)STEM教育理論的理解和應(yīng)用，要體現(xiàn)在學(xué)習(xí)思考和實(shí)踐操作的過程中。教師不需要進(jìn)行理論講解，只需讓學(xué)生借助對(duì)接思考完成融合和接納，這樣的學(xué)習(xí)才具有創(chuàng)造性，學(xué)生由此建立起來的學(xué)習(xí)認(rèn)知才會(huì)更為鮮活而豐滿。

三、組織STEM教育理論實(shí)踐活動(dòng)

設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)活動(dòng)時(shí)，教師要從活動(dòng)形式選擇、活動(dòng)程序組織、活動(dòng)效果評(píng)價(jià)等方面做出積極探索，為學(xué)科活動(dòng)順利展開創(chuàng)造良好條件。教師組織學(xué)生開展數(shù)學(xué)活動(dòng)時(shí)，還要對(duì)活動(dòng)的融合性進(jìn)行探索，讓學(xué)生結(jié)合其他學(xué)科知識(shí)展開互動(dòng)探索學(xué)習(xí)，給學(xué)生形成心理沖擊并啟動(dòng)思維，讓學(xué)生在實(shí)踐探索過程中建立綜合學(xué)習(xí)認(rèn)知能力。生活觀察、實(shí)驗(yàn)操作、數(shù)據(jù)處理、案例分析、社會(huì)調(diào)查、質(zhì)疑釋疑等，這些都離不開多種學(xué)科的支持，教師對(duì)此需要有清晰的認(rèn)識(shí)。

數(shù)學(xué)與科學(xué)、技術(shù)等學(xué)科的融合點(diǎn)較多，教師在選擇滲透切點(diǎn)時(shí)，要對(duì)學(xué)習(xí)內(nèi)容進(jìn)行深度解析，推出更多滲透性活動(dòng)，讓學(xué)生在探索性學(xué)習(xí)過程中完成思維對(duì)接。如教學(xué)蘇教版高中數(shù)學(xué)必修2《直線、平面平行的判定及其性質(zhì)》時(shí)，教師借助多種實(shí)驗(yàn)演示，對(duì)直線與平面平行的性質(zhì)定理進(jìn)行直接的展示和解讀，要求學(xué)生自行開展生活化的實(shí)驗(yàn)，對(duì)直線與平面平行的性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證思考。學(xué)生積極行動(dòng)起來，開始思考教師設(shè)計(jì)的問題。如：如果直線與平面平行，這條直線與這個(gè)平面內(nèi)直線的位置關(guān)系如何？學(xué)生開始實(shí)際操作，對(duì)直線與平行平面內(nèi)的直線關(guān)系進(jìn)行梳理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，如果直線與平面平行，這條直線與平行平面內(nèi)直線的位置關(guān)系有平行或者異面兩種，并可以用實(shí)驗(yàn)操作的方法進(jìn)行驗(yàn)證。教師繼續(xù)投放相關(guān)思考問題，讓學(xué)生利用多種實(shí)驗(yàn)操作完成認(rèn)知驗(yàn)證。為激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，教師鼓勵(lì)學(xué)生自行展開思維設(shè)計(jì)，并利用實(shí)踐操作對(duì)直線與平面的位置關(guān)系進(jìn)行推導(dǎo)，建立系統(tǒng)性學(xué)習(xí)認(rèn)知。學(xué)生有實(shí)驗(yàn)操作的經(jīng)驗(yàn)，自然能夠積極響應(yīng)，開始了創(chuàng)意性探索，在實(shí)踐操作過程中展開推導(dǎo)和思考，使學(xué)習(xí)探索活動(dòng)順利展開。

在這個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師讓學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐操作來驗(yàn)證相關(guān)問題和結(jié)論，其目的是要借助技術(shù)、工程、實(shí)驗(yàn)等學(xué)科手段，對(duì)數(shù)學(xué)原理進(jìn)行推演和證明，使學(xué)生自然形成數(shù)學(xué)學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)。學(xué)生有推導(dǎo)操作經(jīng)驗(yàn)，教師適時(shí)進(jìn)行延伸設(shè)計(jì)，鼓勵(lì)學(xué)生展開多種形式的驗(yàn)證操作，能夠促使學(xué)生主動(dòng)展開學(xué)科融合探索。在這個(gè)操作過程中，要運(yùn)用到技術(shù)、科學(xué)、工程等學(xué)科的知識(shí)，STEM教育理論應(yīng)用特征更為鮮明。

四、拓展STEM教育理論訓(xùn)練設(shè)計(jì)

數(shù)學(xué)學(xué)科訓(xùn)練內(nèi)容選擇、訓(xùn)練形式創(chuàng)新、訓(xùn)練延伸組織等，都需要教師進(jìn)行融合性探索，借助更多輔助手段，推出更多學(xué)習(xí)活動(dòng)，與學(xué)生生活進(jìn)行多點(diǎn)對(duì)接，讓學(xué)生在實(shí)踐探索中提升學(xué)科綜合素質(zhì)。STEM教育理論與數(shù)學(xué)訓(xùn)練設(shè)計(jì)相融合，教師要對(duì)學(xué)生的學(xué)力基礎(chǔ)和訓(xùn)練訴求做好評(píng)估，以便為學(xué)科訓(xùn)練方案的設(shè)計(jì)、投放、執(zhí)行、評(píng)價(jià)創(chuàng)造良好的條件。學(xué)生對(duì)融合性訓(xùn)練設(shè)計(jì)較為關(guān)注，教師要有對(duì)接創(chuàng)新的意識(shí)，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)思維走勢、訓(xùn)練基礎(chǔ)等制約因素做出科學(xué)判斷。特別是網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為學(xué)科訓(xùn)練融合設(shè)計(jì)提供了良好的條件。

數(shù)學(xué)、科學(xué)、技術(shù)、工程等多種學(xué)科的融合，體現(xiàn)了STEM教育跨學(xué)科的共性追求。教師對(duì)多種學(xué)科特點(diǎn)進(jìn)行綜合處理，推出更多實(shí)踐性訓(xùn)練內(nèi)容，勢必對(duì)學(xué)生形成心理沖擊，以提高訓(xùn)練的有效性和實(shí)踐性。如在教學(xué)蘇教版高中數(shù)學(xué)必修2《圓的標(biāo)準(zhǔn)方程》相關(guān)內(nèi)容時(shí)，教師先利用多媒體展示一些生活圖片，要求學(xué)生對(duì)這些圓的生活應(yīng)用有直觀了解，然后推出學(xué)習(xí)內(nèi)容和任務(wù)：如隧道的出口是一個(gè)半圓形，如何借助坐標(biāo)法研究圓的方程呢？學(xué)生開始對(duì)應(yīng)思考，課堂學(xué)習(xí)順利啟動(dòng)。在導(dǎo)學(xué)環(huán)節(jié)，展示隧道出口圖形自然帶有工程特點(diǎn)，對(duì)圓的坐標(biāo)進(jìn)行研究屬于科學(xué)范疇，對(duì)圖形進(jìn)行對(duì)應(yīng)討論又帶有技術(shù)特點(diǎn)。學(xué)生進(jìn)入深度學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，其學(xué)習(xí)思維順利啟動(dòng)。教師繼續(xù)引導(dǎo)，設(shè)計(jì)更多實(shí)踐性任務(wù)：生活中有太多圓的圖案，借助多種信息渠道展開搜集活動(dòng)，找到這些案例，進(jìn)行必要的測量，根據(jù)掌握的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和推導(dǎo)，通過建立坐標(biāo)系列出圓的方程，在解讀過程中建立圓的方程認(rèn)知。學(xué)生根據(jù)教師的指導(dǎo)展開信息搜集，很快就找到身邊的一些圓形物品，開始了具體的觀察和測量，在互動(dòng)交流中達(dá)成學(xué)習(xí)共識(shí)，設(shè)計(jì)出圓的方程，在解讀過程中完成認(rèn)知內(nèi)化。教師讓學(xué)生進(jìn)行集體展示，介紹自己的操作過程，集中介紹操作經(jīng)驗(yàn)，給學(xué)生提供相互學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。

教師設(shè)計(jì)生活畫面，要求學(xué)生對(duì)這些圖形進(jìn)行分析，結(jié)合數(shù)據(jù)展開計(jì)算操作，自然形成圓的方程的解題能力。特別是生活案例的尋找，讓學(xué)生有了更多真切的感知體驗(yàn)，其實(shí)踐特征更為鮮明，學(xué)生從操作推演中獲得的學(xué)習(xí)體驗(yàn)也更為深刻。結(jié)合生活案例展開規(guī)劃和操作，其學(xué)習(xí)帶有科學(xué)、技術(shù)、工程的意味，教師做出針對(duì)性設(shè)計(jì)，讓學(xué)科學(xué)習(xí)帶上STEM教育理論特征。

數(shù)學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科有較多相通之處，教師借助STEM教育理論展開融合性設(shè)計(jì)，為學(xué)生提供更多深度思考的機(jī)會(huì)，形成新的教學(xué)動(dòng)機(jī)，以滿足學(xué)生跨學(xué)科探索的要求。高中學(xué)生有一定的學(xué)科認(rèn)知基礎(chǔ)，教師適時(shí)啟動(dòng)STEM教育理論教學(xué)機(jī)制，能夠?qū)W(xué)生形成思維沖擊，讓學(xué)生自然進(jìn)入學(xué)科探究環(huán)節(jié)，在實(shí)際操作中建立學(xué)科認(rèn)知能力。

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【作者簡介】平麗敏（1971— ），女，江蘇無錫人，大學(xué)本科學(xué)歷，高級(jí)教師，現(xiàn)就職于江蘇省揚(yáng)州市新華中學(xué)，主要研究方向?yàn)楦咧袛?shù)學(xué)教學(xué)與研究。

（責(zé)編 唐玉萍）