【摘要】STEM教育理念順應了數(shù)學學科發(fā)展性、綜合性的特點，能夠為跨學科教學指明道路及方向.教師需要有機整合多個教學要素，科學設計教學方案，將STEM教育理念貫穿于高中數(shù)學教學的始終，全面提升學生的知識應用能力，培養(yǎng)學生的跨學科學習意識，讓學生主動跳出單一學科的限制，實現(xiàn)多元知識的有效整合和靈活遷移.本文從STEM教育理念的基本內(nèi)涵著手，深入分析在高中數(shù)學教學中運用這一教學理念的意義以及具體對策，以期為縱向推進高中數(shù)學教學改革提供理論借鑒.

【關鍵詞】STEM教育理念；高中數(shù)學；課堂教學

1 引言

在以STEM教育理念為先導精心設計數(shù)學教學活動時，教師需要重新審視自身的多元角色，突破傳統(tǒng)教學模式，通過跨學科教學以及多元知識的有效整合強化學生的知識印象，為學生創(chuàng)造合作探究、獨立思考的機會，全面挖掘學生潛能，開啟學生的智慧大門，確保學生能夠保質保量地完成學習任務，自覺配合教師，逐步掌握適合自己的數(shù)學學習技巧.

2 STEM教育理念

STEM教育理念是一種典型的跨學科教育理念，以科學、技術、工程與數(shù)學的融合式教學為主導，實現(xiàn)多個學科知識的完美融合及無縫銜接.這一教育理念具有體驗性、趣味性、跨學科性、協(xié)作性、情境性及設計性的特點，強調通過多學科知識的有效連接來解決核心問題.在基于STEM教育理念設計教學方案時，教師需要精心選擇教學情境，引導學生綜合運用多元知識，在合作探究中協(xié)同解決核心問題.與此同時，教師還應將工科思維融入教學設計，靈活滲透與工程學相關的內(nèi)容，激發(fā)學生的求知欲，培養(yǎng)學生的問題意識，讓學生能夠實現(xiàn)學中做、做中學.對于高中數(shù)學教學來說，STEM教育理念的滲透及踐行非常有必要.教師需要精心篩選適合STEM的內(nèi)容，依托教材查找模型制作、數(shù)學實驗以及工程等素材，圍繞數(shù)學整合其他學科的知識，全面強化學生對數(shù)學知識的理解及認知，提升學生的數(shù)學核心素養(yǎng)[1].

3 STEM教育理念在高中數(shù)學教學中的實踐運用意義

3.1 有助于激發(fā)學生的學習興趣

STEM教育理念主張跨學科教學，要求教師打破傳統(tǒng)，顛覆常規(guī)，通過多學科知識的有效整合開闊學生視野，讓學生能夠深入領悟數(shù)學知識的本質及原貌，進而靈活利用所學知識解決復雜問題，保持高漲的學習熱情.在跨學科學習的過程中，學生能夠接觸豐富的學習資源，課堂參與度比較高，能夠迅速被數(shù)學學科所吸引，保持較強的求知欲及好奇心，在學習興趣的驅動下認真探索新知并遷移多學科知識.

3.2 有助于培養(yǎng)學生的核心素養(yǎng)

新課改反復強調了核心素養(yǎng)培養(yǎng)的必要性，要求教師以此為導向精心組織課內(nèi)教學活動，全面提升學生的綜合素養(yǎng)，讓學生能夠成長為創(chuàng)新型人才.STEM教育理念符合新課改提出的教學要求，以融合多門學科知識為核心，教師會從多個渠道整合優(yōu)質的教育資源，從學生的生活實際中取材，精心創(chuàng)設生活情境，喚醒學生已有的認知，鼓勵學生調用已有的生活經(jīng)驗自主分析及靈活利用數(shù)學知識，逐步形成良好的綜合素養(yǎng).在教師的循循善誘下，學生的數(shù)學核心素養(yǎng)得到了鍛煉，對數(shù)學學習更加上心.

3.3 有助于發(fā)展學生的創(chuàng)新能力

數(shù)學知識的涵蓋面較廣，囊括了多個學科的知識及內(nèi)容，在融入STEM教育理念后，學生對數(shù)學知識的認知更加全面，能夠領悟數(shù)學知識的真諦，不再局限于思維淺層.教師也會主動為學生搭建多學科知識的學習橋梁，全面調動學生的主觀能動性，讓學生按照自己的想法自主探索、大膽遷移、深入思考，利用多元知識解決核心問題.學生自主探究的機會越來越多，能夠逐步形成良好的創(chuàng)新能力和主人翁意識，學會對自己的學習負責.

4 STEM教育理念在高中數(shù)學教學中的實踐運用對策

4.1 引入信息技術，培養(yǎng)學生的思維能力

在基于STEM教育理念組織開展數(shù)學教學活動時，數(shù)學教師需要將學科教學與信息技術融為一體，培養(yǎng)學生良好的思維品質，為學生數(shù)學核心素養(yǎng)的形成鋪路[2].高中數(shù)學的邏輯性較強，學科知識抽象難懂，在引入新技術后，學科學習難度有所降低，學生也能夠產(chǎn)生耳目一新的感覺，學會站在不同的視角自主遷移其他學科的知識，深層次思考及研究數(shù)學問題，保持良好的學習能動性及活躍的數(shù)學思維[3].

例如 在指導學生學習“空間幾何體的直觀圖和三視圖”時，教師可以從斜二側畫法著手，圍繞這一知識重難點帶領學生探索新知.在正式授課前，教師可以制作圓柱體的幾何模型并在課堂中展示實物，刺激學生的視覺，讓學生在眼看手摸中深入思考和分析這一幾何模型所對應的物體的直觀圖.有的學生感覺無從下手，教師可以先讓學生與前后桌討論，然后利用信息化工具講解斜二測畫法的操作要點以及應用流程，輔助虛擬化模擬方式，直觀呈現(xiàn)幾何模型的直觀圖以及三視圖的繪制過程，彌補學生在空間想象力上的不足，讓學生能夠在頭腦中有完整的印象[4].在確保學生順利進入學習狀態(tài)后，教師則可以將課堂歸還給學生，讓學生自行操作、大膽嘗試，逐步活躍課堂氣氛，提升整體的課堂教學質量.

在STEM教育理念的指導下，數(shù)學教學與信息技術的融合度越來越深，學生對學科知識之間的理解也更加透徹，能夠實現(xiàn)感性認識向理性認知的順利過渡，思維層次越來越高.學習基礎較為扎實的學生還會嘗試利用創(chuàng)造性的思維模式自主探索，積累豐富的經(jīng)驗方法，在整合多學科知識的過程中找出最佳的解決對策，形成良好的探索思維和綜合實踐能力.

4.2 加強學科整合，打造高效數(shù)學課堂

學科整合是STEM教育理念的靈魂，教師需要打破學科之間的壁壘，精心組織開展跨學科教學活動，拉近學科知識的距離，逐步完善學生的思維框架，更新學生的知識庫，讓學生能夠深入分析不同學科知識的邏輯聯(lián)系以及融合之處，形成良好的邏輯思維能力[5].

首先，教師可以將數(shù)學與物理與知識相結合，讓學生自主遷移多學科知識，深入分析數(shù)量關系.STEM教育理念要求教師突破教學界限，高度重視學科融合，實現(xiàn)協(xié)同育人.在數(shù)學教學中，教師則可以嘗試多種學科融合模式，全面培養(yǎng)學生的學科素養(yǎng)，提升學生的綜合能力，通過數(shù)學與其他學科知識的巧妙聯(lián)系來完善數(shù)學教學框架.在此基礎上，教師還可以有意識、有目的地將其他學科的知識引入數(shù)學，提升綜合教育合力，實現(xiàn)終極育人目標.

例如 在帶領學生學習“平面向量”時，教師可以結合這一板塊知識與物理學科知識之間的相似之處引導學生結合所學習的物理知識分析數(shù)學問題.物理中的矢量和數(shù)學中的向量非常相近，在某種程度上兩者基本相同，數(shù)學教師可以將兩個學科的知識相整合，強化學生對向量內(nèi)涵的理解，讓學生能夠構建完善系統(tǒng)的學習框架，深入理解向量并形成知識體系.教師可以布置與物理知識相關的向量問題，引導學生以矢量公式為基礎，自主推導和分析向量的運算公式.如果學生存在思維短板，感覺無從下手，教師就可以繪制思維導圖，結合物理及數(shù)學概念的相同點及不同之處理性對比和綜合研究向量與矢量，減輕學生的學習壓力，讓學生能夠輕松上陣，實現(xiàn)高效吸收.在實際教學中，物理與數(shù)學的融合頻率較高，教學效果也非?？捎^.教師只需要打破學科邊界，鼓勵學生站在物理的視角分析數(shù)學知識，嘗試通過物理方法解決數(shù)學問題并推導數(shù)學公式，逐步形成良好的跨學科學習意識.

其次，教師可以將數(shù)學與化學學科相融合，通過簡單的排列組合拉近學生與數(shù)學知識之間的距離，讓學生能夠感受到數(shù)學學習的樂趣及奧秘.比如在化學學習中，學生需要學習化學方程式配平與計算，自主計算物質的量的濃度，理性分析多個化學參數(shù)并運用數(shù)學知識.教師則可以結合化學和數(shù)學這兩個學科知識的融合之處開展跨學科教學活動，鍛煉學生的學習能力，讓學生能夠經(jīng)歷學科知識探索的全過程，形成綜合素養(yǎng).

例如 “教師可以在數(shù)學課堂中引入化學方程式配平，講解歸一法，與學生共同剖析這一方法背后的數(shù)學原理，讓學生能夠細心觀察具體的配平過程，抓住方程式中的關鍵式，嘗試利用數(shù)學運算的方法調整數(shù)學計量數(shù).很多學生學習能動性較足，學科素養(yǎng)以及運算能力也得到鍛煉，能夠逐步形成綜合數(shù)理品質.因此，在圍繞STEM教育理念創(chuàng)新數(shù)學教學模式時，教師需要注重多門學科隱性知識和顯性知識的有效融合，彰顯數(shù)學知識的本質及原貌，保障最佳的數(shù)學教學指南和水準.

4.3 組織實踐活動，激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能

高中數(shù)學的邏輯性較強，十分考驗學生的實踐能力及邏輯思維能力.教師需要組織開展實踐教學活動，全面挖掘學生潛能，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識，確保STEM教育理念能夠順利落地.首先，教師需要明確教學主題，提煉教學重難點，實現(xiàn)教學主題與重難點知識的一一對應.為了體現(xiàn)STEM教育理念的驅動作用，教師應組織開展小組合作教學活動，豐富學生的實踐經(jīng)驗，鼓勵學生深度研究主題，嘗試利用多學科知識解決實際問題，實現(xiàn)學以致用.

例如 在指導學生學習“幾何體的平面展開圖”時，很多學生空間想象力不足，存在諸多的認知阻礙.教師則可以開展實踐性教學活動，如提前準備好若干根繩子，設置包粽子的教學情境，引導學生嘗試用不同的方式捆扎幾何體，分析立體圖形與平面圖形的關系，進而對“最短路徑”這一經(jīng)典問題有深刻的認知和理解.在組織開展實踐活動時，教師需要以學生深入理解平面展開圖為重點，圍繞這一目標將科學、技術、工程等學科知識穿插進數(shù)學教學中，逐步豐富數(shù)學活動內(nèi)容.

其次，教師應指導學生深入分析數(shù)據(jù)，提升學生的認知水平.數(shù)學以研究數(shù)量關系為主導，揭示了現(xiàn)實世界的本質及原貌，在設計實踐活動時，教師需要高度重視對學生的創(chuàng)新實踐能力的培養(yǎng)，發(fā)展學生的科學素養(yǎng)，帶領學生深入分析及研究相關數(shù)據(jù)，強化學生的數(shù)學思維.與其他學科相比，數(shù)學是一門與學生生活實際聯(lián)系較為緊密的學科，教師應貼近學生的生活實際，組織開展極具生活氣息的數(shù)學活動，強化學生的知識應用能力.

例如 在指導學生學習“指數(shù)函數(shù)”時，教師可以引入與儲蓄相關的生活案例，提供給學生相關數(shù)據(jù)，讓學生利用指數(shù)函數(shù)分析數(shù)據(jù)并建立函數(shù)模型.最后，教師需要拓展學生的認知空間，重新設計教學方案.STEM教育理念要求教師開展跨學科教學活動，培養(yǎng)學生的協(xié)同發(fā)展能力以及探究學習能力，教師應遵循“以生為本”的教育理念，高度重視學生的課堂參與積極性，將課堂打造成學生自主探究的平臺，讓學生在小組合作、深度思考中積累豐富的學習經(jīng)驗，逐步形成主人翁意識，自覺完成數(shù)學學習任務，實現(xiàn)觸類旁通和舉一反三.

5 結語

綜上所述，在STEM教育理念的驅動下，高中數(shù)學教師需要以開放包容的心態(tài)看待多學科知識的有效融合，理順教學思路，將信息技術引入課堂，全面培養(yǎng)學生的思維能力；精心組織開展跨學科教學活動，逐步加強學科整合，打造高效數(shù)學課堂；結合數(shù)學這門課程的實踐屬性組織開展多學科實踐教學活動，激發(fā)學生的創(chuàng)新潛能.讓學生能夠放松身心，順利進入學習狀態(tài)并保持開闊的視野、活躍的思維、端正的學習態(tài)度，出色完成學習任務，掌握科學高效的數(shù)學學習要領，逐步培養(yǎng)良好的數(shù)學核心素養(yǎng).

參考文獻：

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[5]熊小菊，廖春貴，胡寶清.STEM教育理念在高中地理教學中的運用研究[J].中學地理教學參考，2019（04）：11-13.