黃仕斯

【摘要】“STEM”教育理念當(dāng)前受到了人們極大的關(guān)注.在初中數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師需要將數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與工程、技術(shù)、科學(xué)等知識(shí)更好地融合起來(lái)，使學(xué)生的學(xué)習(xí)空間得到拓展，并且讓學(xué)生在掌握數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)構(gòu)建更加生動(dòng)與立體的知識(shí)體系.本文主要是探討如何在“STEM”視角下，將工程、技術(shù)、科學(xué)應(yīng)用在數(shù)學(xué)當(dāng)中，最終使數(shù)學(xué)教學(xué)路徑得到拓展，這也是當(dāng)前教學(xué)所面臨的一個(gè)重點(diǎn)問(wèn)題.

【關(guān)鍵詞】初中數(shù)學(xué);“STEM”視角;數(shù)學(xué)教學(xué);核心素養(yǎng)

引 言

“STEM”教學(xué)模式受到教育部門(mén)的廣泛關(guān)注，并且受到研究部門(mén)的高度重視，它作為一種新型的課程形態(tài)，主要是由數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)、科學(xué)等相互融合起來(lái)的，并且使得數(shù)學(xué)教學(xué)平臺(tái)更加寬闊.在數(shù)學(xué)教學(xué)過(guò)程中，教師可以利用“STEM”教育理念開(kāi)展教學(xué)，將學(xué)生放在一個(gè)更加立體的學(xué)習(xí)環(huán)境下，不斷提高學(xué)生的核心素養(yǎng)[1].

一、“STEM”教育內(nèi)涵

“STEM”由Science、Technology、Engineering、Mathematics的首字母縮寫(xiě)而成，包含了數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)、科學(xué)等領(lǐng)域.“STEM”教育理念早在最初的階段只有四種內(nèi)涵，因此只用到了四個(gè)英文字母的縮寫(xiě)，但是隨著教育的發(fā)展，“STEM”教育理念又被不斷創(chuàng)新，逐漸演變成“STEAM”，又加入了一個(gè)新的英文單詞縮寫(xiě)“A”（Arts），這使得“STEM”教育理念更加完善，成為包容性更強(qiáng)的跨學(xué)科綜合素質(zhì)教育理念.

“STEM”教育可以分為五個(gè)階段：一是建立相互合作關(guān)系;二是組織開(kāi)展團(tuán)隊(duì)合作;三是對(duì)項(xiàng)目方案進(jìn)行開(kāi)發(fā);四是設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)系統(tǒng);五是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整.因此教師在對(duì)這些項(xiàng)目進(jìn)行學(xué)習(xí)的過(guò)程中，也能為學(xué)生提供更加真實(shí)的體驗(yàn)，幫助學(xué)生了解數(shù)學(xué)、工程、技術(shù)、科學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，使得學(xué)生可以具備批判性思維，并且善于分析各項(xiàng)知識(shí)，達(dá)到提升學(xué)生互助學(xué)習(xí)和自主探究能力的目的[2].

二、“STEM”視角下初中數(shù)學(xué)教學(xué)的作用

數(shù)學(xué)是義務(wù)教育階段一個(gè)非常重要的學(xué)習(xí)科目，但是在小學(xué)和初中階段，數(shù)學(xué)卻有著不同的教學(xué)要求和教學(xué)目標(biāo).在小學(xué)階段，學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)只需要掌握簡(jiǎn)單的運(yùn)算就可以了，而初中階段數(shù)學(xué)科目的學(xué)習(xí)就要求學(xué)生不但要能對(duì)空間幾何知識(shí)有足夠的理解與運(yùn)用，還要熟練運(yùn)用很多復(fù)雜的方程式解題.在人類(lèi)的科學(xué)發(fā)展過(guò)程中，數(shù)學(xué)知識(shí)起到了非常大的作用，尤其在物理、化學(xué)、航天科學(xué)、醫(yī)學(xué)等重要領(lǐng)域都有著非常大的作用與影響.教師將“STEM”理念融入初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，在講解數(shù)學(xué)知識(shí)時(shí)，穿插其他科目的科學(xué)知識(shí)，從而帶動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，使學(xué)生意識(shí)到學(xué)好數(shù)學(xué)對(duì)于自身今后發(fā)展的重要性，使學(xué)生能夠自覺(jué)主動(dòng)地學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí).

在初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生利用方程式、代數(shù)等所學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)解答一些較為簡(jiǎn)單的物理問(wèn)題，鍛煉學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決綜合性問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)散思維與獨(dú)立思考的能力.“STEM”教育理念在數(shù)學(xué)教學(xué)領(lǐng)域中的運(yùn)用彌補(bǔ)了以往應(yīng)試教育背景下無(wú)法擴(kuò)展學(xué)生知識(shí)面的缺點(diǎn)，將課本中抽象的理論知識(shí)與其他科目知識(shí)交互結(jié)合表達(dá)出來(lái)，使學(xué)生在愉快學(xué)習(xí)的同時(shí)切身感受到數(shù)學(xué)這門(mén)學(xué)科的獨(dú)特魅力.

三、“STEM”視角下的初中數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容

（一）掌握數(shù)學(xué)方法，體會(huì)思想內(nèi)涵

課程標(biāo)準(zhǔn)明確指出：課程內(nèi)容不僅要體現(xiàn)出數(shù)學(xué)教學(xué)效果，也需要將數(shù)學(xué)思想方法傳授給學(xué)生，教師在塑造課程內(nèi)容時(shí)應(yīng)當(dāng)重視過(guò)程、重視經(jīng)驗(yàn)、重視直觀.數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不僅可以幫助學(xué)生掌握科學(xué)方法、提高知識(shí)儲(chǔ)備，也能幫助學(xué)生領(lǐng)悟數(shù)學(xué)的奧秘.比如在學(xué)習(xí)“圓”這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生需要掌握?qǐng)A的對(duì)稱(chēng)性、垂徑定理、推導(dǎo)方法，學(xué)會(huì)添加輔助線等.學(xué)生在解決問(wèn)題時(shí)也需要將數(shù)學(xué)思想加入其中，比如轉(zhuǎn)化思想，在求解“圓”的面積時(shí)，應(yīng)當(dāng)將不規(guī)則圖形面積轉(zhuǎn)變成規(guī)則圖形面積的和或者差，最終得到答案.通過(guò)學(xué)習(xí)多重知識(shí)，學(xué)生可以將未知的知識(shí)轉(zhuǎn)為已知，層層剖析復(fù)雜抽象的問(wèn)題，將特殊問(wèn)題進(jìn)行拆分，最終提升問(wèn)題分析能力和解決能力[3].

（二）融合數(shù)學(xué)與科學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生的務(wù)實(shí)精神

在將知識(shí)傳授給學(xué)生的過(guò)程中，教師需要對(duì)課程內(nèi)容進(jìn)行整合，并且將科學(xué)知識(shí)滲透其中，使學(xué)生在解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的同時(shí)也能提高自身的綜合素養(yǎng).比如在學(xué)習(xí)“反比例函數(shù)”這部分內(nèi)容時(shí)，教師在設(shè)計(jì)課程的過(guò)程中，需要舉出多個(gè)例子，使學(xué)生了解到許多數(shù)學(xué)知識(shí)來(lái)源于物理，幫助學(xué)生了解這些問(wèn)題的背景，這也成為學(xué)生更好解決數(shù)學(xué)問(wèn)題的前提.教師將數(shù)學(xué)問(wèn)題與物理知識(shí)相結(jié)合，隨后利用數(shù)學(xué)方法解決物理問(wèn)題.在反比例函數(shù)的教學(xué)過(guò)程中，教師會(huì)應(yīng)用到時(shí)間、速度、路程等關(guān)系，這也是學(xué)生接觸反比例函數(shù)的重點(diǎn).換個(gè)思維考慮，凡是可以利用a=bc進(jìn)行表示的物理問(wèn)題，我們都可以利用正比例函數(shù)或者反比例函數(shù)去重新認(rèn)識(shí)它.在數(shù)學(xué)問(wèn)題的探究過(guò)程中，學(xué)生要秉承嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，通過(guò)交流合作、邏輯推理、圖形變換、實(shí)驗(yàn)操作、觀察度量等多種方法，找到圖形的本質(zhì).比如在學(xué)習(xí)“圓心角與圓周角關(guān)系”這部分內(nèi)容時(shí)，教師可以設(shè)計(jì)出這樣一個(gè)環(huán)節(jié)，將學(xué)生分成多個(gè)小組，每組的每位同學(xué)都需要親自動(dòng)手操作，畫(huà)出⊙O中的弧AB所對(duì)應(yīng)的圓心角與圓周角，隨后小組合作采用對(duì)比發(fā)現(xiàn)的方法，找到“同弧所對(duì)圓周角是所對(duì)圓心角一半”這個(gè)規(guī)律.學(xué)生通過(guò)親自動(dòng)手操作、仔細(xì)觀察、相互合作等，可以找到規(guī)律，并且將邏輯推理與直觀操作更好地結(jié)合起來(lái)，使理論推導(dǎo)變?yōu)閷W(xué)生探究的延續(xù)過(guò)程，最終培養(yǎng)學(xué)生的務(wù)實(shí)精神.

（三）整合數(shù)學(xué)與技術(shù)，培養(yǎng)學(xué)生的信息素養(yǎng)

課程標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)：需結(jié)合實(shí)際情況來(lái)設(shè)計(jì)并開(kāi)展數(shù)學(xué)課程，配合現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行課程整合，以此提升教學(xué)的有效程度;應(yīng)當(dāng)考慮到信息技術(shù)對(duì)于數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與方法所帶來(lái)的影響，努力開(kāi)發(fā)更多資料，保證學(xué)生可以主動(dòng)投入到探索性學(xué)習(xí)活動(dòng)當(dāng)中來(lái).所以在教學(xué)過(guò)程中，教師應(yīng)當(dāng)學(xué)會(huì)使用信息技術(shù)這一工具.比如在學(xué)習(xí)“直線與圓”這部分內(nèi)容時(shí)，涉及一項(xiàng)重點(diǎn)知識(shí)“直線到圓心距離與圓的半徑關(guān)系”，教師在對(duì)該知識(shí)進(jìn)行講解時(shí)，應(yīng)當(dāng)將計(jì)算機(jī)技術(shù)加入其中，同時(shí)設(shè)置一系列探究活動(dòng)，保證運(yùn)動(dòng)過(guò)程可以“動(dòng)起來(lái)”.在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)直線到圓心距離與圓半徑所存在的關(guān)系，計(jì)算機(jī)所具備的測(cè)量功能可以確定其存在的數(shù)量關(guān)系.教師應(yīng)當(dāng)將信息技術(shù)融入課堂當(dāng)中來(lái)，保證學(xué)生可以更加真實(shí)地感受到知識(shí)的產(chǎn)生過(guò)程，并且掌握知識(shí)之間所存在的聯(lián)系.同時(shí)，教師也需要構(gòu)建云平臺(tái)，保證反饋與教學(xué)可以實(shí)現(xiàn)一體化，利用信息技術(shù)為學(xué)生布置作業(yè)，并可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)批改學(xué)生的作業(yè)，利用視頻解答學(xué)生提出的疑惑，以此可以有效減輕學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān).教師還可以利用視頻與家長(zhǎng)交流，幫助家長(zhǎng)了解學(xué)生的在校表現(xiàn)，不斷提高“家訪”的頻率，對(duì)教學(xué)措施做好調(diào)整.

此外，教師還可以利用信息技術(shù)實(shí)施分層教學(xué)法.分層教學(xué)法是指在教學(xué)過(guò)程中，學(xué)生因自身原因存在差異，教師為了實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo)而有針對(duì)性地實(shí)施教學(xué)，確保班級(jí)中不同層次的學(xué)生都能夠達(dá)到教學(xué)要求.分層教學(xué)法在初中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中也能體現(xiàn)出來(lái)，學(xué)生對(duì)于知識(shí)的理解與接受水平存在差異，教師在教學(xué)過(guò)程中要考慮這些特殊情況，還要保證按時(shí)完成教學(xué)計(jì)劃，在教學(xué)期間可以運(yùn)用信息技術(shù)采取分層教學(xué)法.教師可以將學(xué)生按照基礎(chǔ)的好壞劃分為幾個(gè)小組，利用業(yè)余時(shí)間針對(duì)基礎(chǔ)較好和基礎(chǔ)較差的學(xué)生錄制不同的網(wǎng)課，讓他們根據(jù)能力進(jìn)行有效復(fù)習(xí)，并針對(duì)不同的學(xué)習(xí)小組布置與其能力相適應(yīng)的課后作業(yè)，引導(dǎo)基礎(chǔ)較差的學(xué)生進(jìn)行思維邏輯上的提升，將認(rèn)識(shí)由具體、簡(jiǎn)單上升為抽象、復(fù)雜.在運(yùn)用分層教學(xué)法時(shí)，教學(xué)方式可以適應(yīng)不同層次學(xué)生的特點(diǎn)，最大限度地發(fā)揮學(xué)生的能力，有效杜絕惡性競(jìng)爭(zhēng)的發(fā)生，使學(xué)生在良好的學(xué)習(xí)氛圍中學(xué)習(xí)知識(shí)，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)效果.

（四）加強(qiáng)項(xiàng)目研究性學(xué)習(xí)，為學(xué)生提供更多的發(fā)展空間

為了針對(duì)學(xué)生更好地開(kāi)展“STEM”教育，提高教育意識(shí)，相關(guān)部門(mén)應(yīng)當(dāng)為學(xué)生提供更多的校外教育陣地，比如科技展覽館、博物館、實(shí)踐基地、科研實(shí)驗(yàn)室等，通過(guò)不同路徑幫助學(xué)生更好地接觸“STEM”教育.在這個(gè)過(guò)程中，我們需要做到下述幾點(diǎn)：一是學(xué)校需要聯(lián)合家長(zhǎng)一起加大“STEM”的教育機(jī)會(huì)，家長(zhǎng)應(yīng)為學(xué)生提供更多的資源，比如引導(dǎo)學(xué)生多閱讀與科技、數(shù)學(xué)有關(guān)的圖書(shū);和同學(xué)一起動(dòng)手做手工藝品;帶領(lǐng)學(xué)生一起參觀時(shí)尚建筑等.二是教師利用學(xué)生課下時(shí)間帶領(lǐng)學(xué)生共同參與興趣俱樂(lè)部，和學(xué)生一起探討科學(xué)、數(shù)學(xué)方面的問(wèn)題，并且組織學(xué)生參與探討工程、中國(guó)古詩(shī)句中的數(shù)學(xué)問(wèn)題等，例如，清朝數(shù)學(xué)家徐子云的詩(shī)中寫(xiě)著：巍巍古寺在云中，不知寺內(nèi)多少僧.三百六十四只碗，看看用盡不差爭(zhēng).三人共食一只碗，四人共吃一碗羹.請(qǐng)問(wèn)：寺內(nèi)有多少僧？教師可以用這道題來(lái)組織學(xué)生采用相互合作的方式完成此題.設(shè)寺僧?dāng)?shù)為x，則x3+x4=364，x=624.通過(guò)這種課堂活動(dòng)，學(xué)生能夠了解到我國(guó)古代就已經(jīng)有很多學(xué)者研究分?jǐn)?shù)的相關(guān)知識(shí)了.三是教師在教學(xué)中應(yīng)當(dāng)做到虛實(shí)結(jié)合，因?yàn)樵陂_(kāi)展“STEM”教學(xué)過(guò)程中，我們必須使用大量的科學(xué)素材，但是很多學(xué)校因?yàn)榛顒?dòng)經(jīng)費(fèi)不充足，就會(huì)使用一些虛擬平臺(tái)，比如利用3D機(jī)器人平臺(tái)開(kāi)展“STEM”教育項(xiàng)目，為學(xué)生提供更多的教育機(jī)會(huì).學(xué)校可以與企業(yè)相聯(lián)合，通過(guò)校企合作，為學(xué)生提供更多參與實(shí)踐的機(jī)會(huì)，利用社會(huì)力量使得“STEM”教育得到推廣.

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)教育課程從原有的分科教學(xué)轉(zhuǎn)變成綜合教學(xué)，改革過(guò)程中一項(xiàng)最讓人關(guān)注的問(wèn)題就是如何對(duì)課程做好整合.以數(shù)學(xué)課程作為基礎(chǔ)，將工程、技術(shù)、科學(xué)更好地結(jié)合起來(lái)，已成為廣大“STEM”教育工作者不斷努力的方向.“STEM”教育作為跨學(xué)科教育，可以使學(xué)生的綜合素養(yǎng)得到培養(yǎng)，也能逐漸被學(xué)生所接受.

【參考文獻(xiàn)】

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[3]黃雄.STEM視域下的初中數(shù)學(xué)視域下的初中數(shù)學(xué)“綜合與實(shí)踐”教學(xué)：以“反比例函數(shù)問(wèn)題”為例[J].教學(xué)月刊·中學(xué)版（教學(xué)參考），2019（5）：11-15.