劉愛琳

摘 要：與傳統(tǒng)的教育觀念不同， STEM 課程教育成為一個新的教育觀念，作為教育模式的一種，它不再僅僅是單純關(guān)注書本知識而已。與傳統(tǒng)的填鴨式教學(xué)相反，它更多地強調(diào)跨科的學(xué)習(xí)，擺脫了傳統(tǒng)書本知識，轉(zhuǎn)向?qū)嶋H問題，探索解決問題的方法和辦法，強調(diào)知識綜合運用和培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思想，注重人才培養(yǎng)的綜合性。本文結(jié)合STEM教育模式，對初中數(shù)學(xué)八年級第十九章的正比函數(shù)進行了重新設(shè)計，并將這種教育方式應(yīng)用于正比函數(shù)的教學(xué)設(shè)計中。

關(guān)鍵詞：教學(xué)設(shè)計;正比例函數(shù);STEM教育模式

一、STEM教育模式概念的提出

STEM教育提出以跨科學(xué)的方法來解決現(xiàn)實世界的問題，STEM將科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)四個專業(yè)的基本知識與思維方式整合起來。通過解決實際問題、跨學(xué)科進行研究，培養(yǎng)了學(xué)生綜合審視問題、解決問題的能力。STEM教育理念是指導(dǎo)中學(xué)課堂的一種新形態(tài)，幫助學(xué)生破除教師“一言堂”的現(xiàn)象，不再僅僅是用簡單的方式來解決問題，而是使學(xué)生脫離了禁錮，把知識融合在各個學(xué)科中，通過探究掌握知識，培養(yǎng)STEM素養(yǎng)。目前，我國小學(xué)教育取得了很好的成就。那么，作為一門基礎(chǔ)課程的數(shù)學(xué)專業(yè)，STEM模式是否能夠改變初中的數(shù)學(xué)課程模式呢？作為一名教師，如何將STEM模型整合起來運用于教學(xué)，引發(fā)人們的思考。

二、STEM教育模式與數(shù)學(xué)課程教育之間的聯(lián)系

學(xué)生們的數(shù)學(xué)能力非常強，但從他們的視角來看，應(yīng)明白“數(shù)學(xué)能否應(yīng)用到現(xiàn)實生活中”，知道“我們究竟為什么學(xué)數(shù)學(xué)”“數(shù)學(xué)與我們?nèi)粘Ｉ钣袥]有聯(lián)系”。STEM能激發(fā)孩子對數(shù)學(xué)的興趣。

三、課題：以“正比例函數(shù)”為例，探究STEM教育模式在中學(xué)數(shù)學(xué)課程中的應(yīng)用

（一）課標分析

正比例函數(shù)是8年級上學(xué)期的第14章內(nèi)容，從兩個數(shù)量的比值中得到一個定價，從而得出兩個數(shù)量成正比的概念。在以前的課堂上，學(xué)生們已經(jīng)掌握了一定的知識，例如比例意義和性質(zhì)。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生們對于正比例函數(shù)的概念不那么熟悉，從正比例到正比例函數(shù)，兩個變量之間相互連接，在變化過程中具有互相依從、互相約束的關(guān)系，教師可以借此初步引出函數(shù)概念。

（二）教學(xué)設(shè)計理念

本內(nèi)容在初中數(shù)學(xué)教育中起著承上啟下的作用，函數(shù)思想是重要的數(shù)學(xué)理念，它體現(xiàn)了運動的變化與對立的觀念，體現(xiàn)了建模與數(shù)形的結(jié)合，體現(xiàn)了建模與數(shù)形的思想，對于第一次接觸函數(shù)的學(xué)生來說，理解函數(shù)是一個難題。因此，我設(shè)計了這門課，試圖向?qū)W生展示人們的生命變量，并通過組合實驗研究變量的存在，使學(xué)生了解函數(shù)定義。

（三）教學(xué)目標

通過學(xué)習(xí)幾節(jié)課，學(xué)生對實際問題的變量、函數(shù)之間的關(guān)系、運用數(shù)形結(jié)合思想思考問題，也有了一定的體驗。學(xué)生對數(shù)學(xué)思想進行了深入的研究，對給出的實際問題進行了列代數(shù)或列方程的訓(xùn)練。本節(jié)課還將再一次引導(dǎo)學(xué)生體驗數(shù)形聯(lián)結(jié)思考的方式，通過一系列的實驗激發(fā)學(xué)生對數(shù)學(xué)產(chǎn)生濃厚的興趣，培養(yǎng)他們學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的主動性。

（四）對教學(xué)環(huán)境和資源的準備

準備彈簧測力計、不同粗糙程度的木板（光滑的木板、剛從水中撈出來的光滑木板、鋪滿牛皮紙的粗糙木板）、記錄的表格和筆。

（五）課時規(guī)劃

1.活動教學(xué)情境導(dǎo)入：教師創(chuàng)造發(fā)現(xiàn)問題的教學(xué)情境，引導(dǎo)全體學(xué)生不斷發(fā)現(xiàn)新的問題。

設(shè)計目的：STEM活動的設(shè)計，就是教師按照課程安排、教學(xué)標準、教學(xué)環(huán)境靈活地選擇課程工具和設(shè)計教學(xué)方法，不再是傳統(tǒng)教育的一言堂。每種教育方式各不相同，每一種教育方式都有其獨立的活動步驟，如何運用中學(xué)的數(shù)學(xué)教育課程，如何巧妙地安排教育課程，使學(xué)生能夠在活動中通過引入問題的情況，自己找到問題，在這里我們常用的也是中小學(xué)生日常生活中與摩擦力密不可分的幾個問題。受到摩擦力不同的物品，摩擦力與哪些因素有關(guān)呢？創(chuàng)設(shè)問題情境的目的是讓同學(xué)快速從閑散的狀態(tài)中集中注意力，引發(fā)學(xué)生的思考，調(diào)動他們的積極性。傳統(tǒng)的教學(xué)模式注重的是知識的掌握，而STEM注重的是學(xué)生各方面綜合能力的培養(yǎng)，正處在十幾歲青春期的孩子都有好奇的特點，小車、木板吸引了他們的注意，他們自然就會對本節(jié)課的內(nèi)容產(chǎn)生期待，積極地參與到實驗中來。

2.合作探究：以問題為中心，小組合作探究。

設(shè)計的意圖：STEM教育模式并不是獨立存在的，它更強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生在參與學(xué)習(xí)過程中的動手動腦能力。如，摩擦力與接觸面的粗糙度有關(guān)，在保持其他因素不變的情況下，分別讓車輛在光滑木板上、沾有水的木板上、鋪滿牛皮紙的粗糙木板上滑動，是否對讀數(shù)有影響？STEM教育的模式已不再是灌輸式填鴨教學(xué)，而是鼓勵學(xué)生獨立思考、多動手、多交流，同時記錄數(shù)據(jù)。在這些教育方式中，STEM的教育模式體現(xiàn)出了“整合”，不僅僅是學(xué)科間的融合，更是在不同的觀點和不同的想法之間發(fā)生碰撞和激起火花。合作實驗在控制好教學(xué)秩序的情況下，讓學(xué)生自由發(fā)表觀點，得出數(shù)據(jù)，體現(xiàn)了STEM教育模式的特點。

3.討論觀點，數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出結(jié)論。

設(shè)置問題一：在控制其他變量不變的情況下，更換不同質(zhì)量的小車，讀出彈簧測力計的讀數(shù)。

設(shè)置問題二：在控制其他變量的不變情況下，換接觸面粗糙度不同的木板，此時可測出彈簧測力儀的讀數(shù)。

設(shè)置問題三：在控制其他變量不變的情況下，改變小車跟木板的接觸面積，彈簧測力計的讀數(shù)又是怎么變化的呢？各小組將得出的數(shù)據(jù)加以整合，畫出圖像，得出結(jié)論：摩擦力=動摩擦因數(shù)與正壓力的乘積，其中正摩擦因數(shù)包括材料、接觸面的粗糙程度。通過實驗，引出正比例函數(shù)的解析式，畫出圖像。

4.學(xué)習(xí)評價。在評價環(huán)節(jié)，教師要對整節(jié)課進行評價總結(jié)，除對學(xué)生獨特的方案、創(chuàng)新觀點提出表揚之外，還應(yīng)該合理分析在這次探究中出現(xiàn)的錯誤以及需要注意的地方，學(xué)生的思維中有很多固有概念，這些思維定勢往往來源于學(xué)生日常生活中積累的經(jīng)驗，有些具有明顯的錯誤。STEM教育模式的發(fā)展，不僅是通過自學(xué)或老師的教育方式來提供抽象知識，更強調(diào)教師的動手能力、腦力活動。初中數(shù)學(xué)是初等數(shù)學(xué)轉(zhuǎn)向高等數(shù)學(xué)的過渡期，也是高等數(shù)學(xué)發(fā)展的基本條件。與《普通初中數(shù)學(xué)課程標準》所提出的三維目標相比，STEM教育模式綜合了各個方面的教育目標，以問題為導(dǎo)向，讓學(xué)生體驗認知沖突，產(chǎn)生好奇感，實驗研究、問題的設(shè)計和得出結(jié)論的過程。在STEM教育模式下，數(shù)學(xué)課堂實驗工具的獲得性、實驗安全度、難易度和課堂上所花費的時間，都是教師必須考慮的問題。日常生活中的問題會引起學(xué)生認知沖突，從而激發(fā)學(xué)生的求知欲望，教師可以指導(dǎo)學(xué)生尋找周圍的、所知道的材料，從而最大程度地培養(yǎng)他們的動手能力、合作研究能力，讓學(xué)生主動提出問題、認真考慮問題，或者通過團隊合作來解決問題，發(fā)揮出STEM教育模式在課程中的最大優(yōu)勢。

參考文獻

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