基于STEM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略研究

■福建省泉州市烏嶼小學(xué) 董明瑋

STEM主要指的是科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)這四門學(xué)科的總稱，通過學(xué)習(xí)科學(xué)，能夠?qū)πW(xué)生詳細(xì)闡述世界的客觀規(guī)律；通過學(xué)習(xí)技術(shù)和工程，能夠使小學(xué)生在充分遵循自然發(fā)展規(guī)律原則的基礎(chǔ)上，合理改造世界，有效實(shí)現(xiàn)人與自然和諧相處的目標(biāo)，將社會(huì)發(fā)展過程中存在的矛盾和問題有效解決；通過學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，能夠使小學(xué)生具備扎實(shí)的基礎(chǔ)，為后續(xù)學(xué)習(xí)技術(shù)與工程學(xué)科相關(guān)知識(shí)提供幫助。小學(xué)數(shù)學(xué)無論是教學(xué)模式還是教學(xué)理念都發(fā)生了翻天覆地的變化，將小學(xué)數(shù)學(xué)與STEM理念進(jìn)行充分融合的模式，已經(jīng)成為提高小學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)以及小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)效率的重要途徑。通過STEM理念的積極引領(lǐng)，能夠使小學(xué)生在不斷解決數(shù)學(xué)問題的過程中，自身的實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力得到進(jìn)一步提升，強(qiáng)化小學(xué)生的數(shù)學(xué)知識(shí)認(rèn)知水平和文化認(rèn)知水平。激發(fā)小學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)積極性、提高教師教學(xué)效能的同時(shí)，使小學(xué)生在數(shù)學(xué)教學(xué)中健康發(fā)展。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念是近些年來誕生的一種新興的教育理念，它最初起源于美國，目前對(duì)于國內(nèi)的教育也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。STEM教育與傳統(tǒng)的應(yīng)試教育之間存在著本質(zhì)的區(qū)別，相較于后者，它更加強(qiáng)調(diào)實(shí)踐性與綜合性，與當(dāng)下我國所倡導(dǎo)的素質(zhì)教育有著異曲同工之妙。STEM教育突破了以往應(yīng)試教育中單純講授理論知識(shí)的局限，更加凸出跨學(xué)科融合，擺脫了對(duì)傳統(tǒng)教學(xué)中教材的束縛，轉(zhuǎn)向現(xiàn)實(shí)生活學(xué)習(xí)中的實(shí)際問題，努力探尋解決現(xiàn)實(shí)問題的有效措施，以理論知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用以及學(xué)生創(chuàng)新能力的提升為核心，更加強(qiáng)調(diào)全能型人才的培養(yǎng)。STEM教育是一種以培養(yǎng)學(xué)生積極探究能力為主的教育模式，具有跨學(xué)科性、實(shí)踐性、互動(dòng)性等特征，它對(duì)于解決現(xiàn)階段我國中小學(xué)教育教學(xué)中忽視學(xué)生實(shí)踐與探究能力培養(yǎng)的問題具有積極影響。

STEM 是英語中科學(xué)、技術(shù)、工程以及數(shù)學(xué)四個(gè)單詞首字母的縮寫形式，它更注重不同學(xué)科之間的融合發(fā)展，并且尤為注重以工程為主體的設(shè)計(jì)以及制造活動(dòng)去化解現(xiàn)實(shí)中具體的問題與矛盾。它屬于一種以實(shí)踐活動(dòng)、問題解決為核心的教育模式，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的實(shí)際操作與主動(dòng)探究，這與小學(xué)生以形象思維為主的身心發(fā)展特點(diǎn)相契合，和他們利用直觀感知學(xué)習(xí)知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的認(rèn)知方式相匹配。作為國內(nèi)踐行STEM教育理念的核心分支，小學(xué)數(shù)學(xué)依靠STEM教育理念獲得了長足進(jìn)步，如何將這一全新教育理念的潛在價(jià)值在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中更好地發(fā)揮出來，確保學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，如何更好地提高自身的STEM素養(yǎng)，已成為目前國內(nèi)教育領(lǐng)域人們重點(diǎn)關(guān)注的話題。因此，相關(guān)專業(yè)人士需要加強(qiáng)對(duì)這種全新教育理念的深入分析，進(jìn)而利用STEM教育模式培養(yǎng)更多高素質(zhì)、創(chuàng)新型人才，為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的高質(zhì)量發(fā)展提供更多優(yōu)質(zhì)人才。

二、利用STEM 理念設(shè)計(jì)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的注意事項(xiàng)

（一）凸顯STEM理念的跨學(xué)科特征

根據(jù)專業(yè)人士展開的實(shí)際驗(yàn)證能夠知道，STEM理念具有明顯的跨學(xué)科特征，因此，在利用STEM理念設(shè)計(jì)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的過程中，教師要將關(guān)注焦點(diǎn)從傳統(tǒng)學(xué)科之間獨(dú)立性逐漸轉(zhuǎn)移到對(duì)每一門學(xué)科知識(shí)內(nèi)在邏輯以及不同學(xué)科交叉融合的高度關(guān)注。也就是說，STEM理念不僅要將單一學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容傳授給學(xué)生，還要加強(qiáng)對(duì)不同學(xué)科之間的有效交叉融合，將學(xué)生在實(shí)際生活中具有較高挑戰(zhàn)性和趣味性的具體問題結(jié)合其中，將數(shù)學(xué)學(xué)科作為平臺(tái)，其他學(xué)科作為工具。在帶領(lǐng)學(xué)生解決某個(gè)具體數(shù)學(xué)問題的過程中，教師要盡可能將工程、科學(xué)、數(shù)學(xué)、技術(shù)等相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行有效整合，為學(xué)生解決相關(guān)問題提供幫助，確保各個(gè)學(xué)科的知識(shí)技能得到融會(huì)貫通的同時(shí)，將傳統(tǒng)單一學(xué)科的局限性徹底打破。不僅能夠使小學(xué)生具備從不同角度入手分析問題、解決問題的能力，而且還能使傳統(tǒng)教學(xué)內(nèi)容和模式得到徹底改善。

（二）對(duì)教師的角色進(jìn)行重新定位

在傳統(tǒng)小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，通常以教師為主體，開展?jié)M堂灌的教學(xué)模式，然而，將STEM理念合理融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中之后，教師的角色定位發(fā)生了徹底改變，由傳統(tǒng)主導(dǎo)者成為指導(dǎo)者、引導(dǎo)者、管理者、組織者。這是因?yàn)樵赟TEM 理念下，學(xué)生是教育的主體力量，而且STEM理念并不是要求學(xué)生掌握多元化學(xué)科的知識(shí)內(nèi)容，而是要求學(xué)生具備將多元化學(xué)科知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行融會(huì)貫通的能力，從而在分析某一特定問題的過程中，能夠靈活運(yùn)用相關(guān)學(xué)科知識(shí)，將具體問題妥善解決。這樣學(xué)生不僅能夠?qū)鉀Q具體問題所涉及的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行主動(dòng)學(xué)習(xí)，而且還能進(jìn)一步提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力。另外，在STEM理念下，小學(xué)數(shù)學(xué)相關(guān)內(nèi)容具有的復(fù)雜性和發(fā)散性特征越來越明顯，教師雖然不再是傳統(tǒng)教育模式中知識(shí)傳授者的身份，但必須充分發(fā)揮自身數(shù)學(xué)知識(shí)掌舵者的能力，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行整體引導(dǎo)和掌控，并結(jié)合實(shí)際情況作出正確反饋。

（三）提高社會(huì)對(duì)STEM理念的支持力度

在落實(shí)STEM理念各項(xiàng)措施的過程中，不僅要加強(qiáng)對(duì)校內(nèi)教學(xué)的充分利用，還要積極開展校外教學(xué)，輔助學(xué)生將校內(nèi)和校外學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行有效整合，使學(xué)生掌握豐富的跨學(xué)科知識(shí)與技能，提高學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。小學(xué)生不僅要在數(shù)學(xué)課堂中接受STEM教育，而且還要將掌握的知識(shí)內(nèi)容進(jìn)行吸收與內(nèi)化，使實(shí)際生活中遇到的數(shù)學(xué)問題得到有效解決。由于學(xué)校的活動(dòng)場地范圍、資源有限，因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)該與社會(huì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行積極合作，對(duì)不同教育機(jī)構(gòu)專業(yè)人員的豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)加以利用，從而對(duì)學(xué)生提出具有較高針對(duì)性和有效性的指導(dǎo)意見。不僅能擴(kuò)展和豐富學(xué)生的視野和認(rèn)知，而且還能加強(qiáng)和提高學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的意識(shí)與能力。

三、以STEM 理念為基礎(chǔ)的小學(xué)數(shù)學(xué)有效教學(xué)途徑

（一）利用數(shù)與形的結(jié)合與轉(zhuǎn)化，引導(dǎo)學(xué)生用圖說話

在開展小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的過程中，數(shù)字和圖形之間往往具有密不可分的聯(lián)系，當(dāng)具體環(huán)境滿足必要條件之后，數(shù)字與圖形之間能夠?qū)崿F(xiàn)完美轉(zhuǎn)化。對(duì)于小學(xué)生而言，思維能力正處在全面發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，也是具象思維逐漸向抽象思維轉(zhuǎn)化的重要階段。在此過程中，教師要積極引導(dǎo)學(xué)生大量看圖、畫圖，使學(xué)生建立用圖說話和解決問題的意識(shí)與能力，養(yǎng)成良好的用圖習(xí)慣。能夠提高學(xué)生解決數(shù)學(xué)問題的能力，能有效實(shí)現(xiàn)提高學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的目標(biāo)。例如，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)“圖形運(yùn)動(dòng)”相關(guān)知識(shí)的過程中，某道數(shù)學(xué)題目中的已知條件中明確指出，一個(gè)邊長為3米的正方形沿著某一直線運(yùn)動(dòng)，在分別運(yùn)動(dòng)3米和5米之后停止，所得到的分別是什么圖形？圖形的體積分別是多少？在指導(dǎo)學(xué)生解決這道數(shù)學(xué)問題的過程中，教師要積極啟發(fā)學(xué)生重點(diǎn)研究平面圖形與立體圖形之間的關(guān)系，建立通過靈活運(yùn)用平面圖形結(jié)合運(yùn)動(dòng)軌跡表現(xiàn)立體圖形的意識(shí)與能力。然后，將班級(jí)學(xué)生分為幾個(gè)小組，要求學(xué)生在小組內(nèi)討論應(yīng)該先畫什么、再畫什么，從而通過掌握?qǐng)D形先后順序?qū)W習(xí)畫圖。接著引導(dǎo)學(xué)生對(duì)制作的圖形進(jìn)行分析，明確了解通過在平面上移動(dòng)正方形，就能得到一個(gè)正方體或長方體，有效實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)學(xué)生看圖能力的目標(biāo)。在教學(xué)過程中，教師要盡可能為學(xué)生提供獨(dú)立動(dòng)手操作的機(jī)會(huì)，引導(dǎo)學(xué)生通過分析已知條件，將自身認(rèn)為滿足題目中各項(xiàng)已知條件的圖形畫出來，使學(xué)生具備結(jié)合已知條件畫出圖形的能力。通過這樣的方式，能夠使小學(xué)生將已知條件中抽象的文字轉(zhuǎn)化為直觀的圖像，從而加深對(duì)題目的充分理解，結(jié)合教師對(duì)具體教學(xué)內(nèi)容的合理設(shè)計(jì)與安排，通過循序漸進(jìn)的方式提高小學(xué)生畫圖能力、看圖能力、用圖說話的能力，為幫助小學(xué)生有效解決實(shí)際問題奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

（二）提出高認(rèn)知水平的問題，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)一個(gè)能夠釋放創(chuàng)意的平臺(tái)

在開展小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的過程中，提出問題的能力通常比回答問題的能力更重要。數(shù)學(xué)教學(xué)過程是一個(gè)不斷循環(huán)的活動(dòng)，是一個(gè)不斷提出問題、解決問題的過程，提出的問題與培養(yǎng)小學(xué)生STEM思維之間具有密不可分的聯(lián)系。在課堂教學(xué)中，教師提出的問題對(duì)小學(xué)生而言是否具有較高認(rèn)知水平、能否使小學(xué)生在教師的啟發(fā)下進(jìn)行了深度思考，直接決定了小學(xué)生是否具有較高的批判性思維、創(chuàng)造性思維、分析性思維。比如，在帶領(lǐng)學(xué)生學(xué)習(xí)“比的認(rèn)識(shí)”這一章節(jié)相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的過程中，某道題目中給出的已知條件為A 與B 的比為5:6，然后要求學(xué)生以自身實(shí)際認(rèn)知結(jié)合已知條件設(shè)置不同問題。在此過程中，教師可以將前后左右桌的同學(xué)分成一個(gè)小組，通過集思廣益，將總結(jié)出的問題按照思維導(dǎo)圖方式進(jìn)行逐一羅列。通過學(xué)生的分析，得到以下問題：B 與A的比為多少？A 是B 的幾分之幾？B 是A 的幾分之幾？A 比B 少了幾分之幾？B 比A 多了幾分之幾？等。在此過程中，教師還可以引導(dǎo)學(xué)生提出百分?jǐn)?shù)相關(guān)問題。小學(xué)生在教師的積極引導(dǎo)下，能夠從不同角度入手，對(duì)同一個(gè)已知條件提出不同問題，使小學(xué)生具備多元化思維，在一道題中尋找出多種答案。通過對(duì)小學(xué)生設(shè)計(jì)具有較高拓展性的高水平認(rèn)知問題，能夠激發(fā)小學(xué)生對(duì)相關(guān)數(shù)學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)積極性，從而開展更加深入的研究。

（三）充分利用綜合實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)運(yùn)用能力

綜合實(shí)踐活動(dòng)能給學(xué)生提供了一個(gè)較為自由和生活化的實(shí)踐機(jī)會(huì)，學(xué)生在活動(dòng)中可以充分發(fā)揮他們的主體作用，享有非常大的主導(dǎo)權(quán)，能夠?qū)⒆约汉推渌麑W(xué)生融為一體，推動(dòng)綜合實(shí)踐活動(dòng)的順利開展。教師在此過程中僅僅是一個(gè)引導(dǎo)者與幫助者，學(xué)生占據(jù)主體地位，它對(duì)于學(xué)生綜合素養(yǎng)的提高具有重要意義。因此，在STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)融合過程中可以充分利用綜合實(shí)踐活動(dòng)。在開展綜合實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，需要對(duì)活動(dòng)進(jìn)行科學(xué)合理的安排，教師可以試著把綜合實(shí)踐活動(dòng)課設(shè)置在學(xué)期的開始階段，這樣能夠充分調(diào)動(dòng)學(xué)生對(duì)于數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的積極性，進(jìn)而激發(fā)他們?cè)跀?shù)學(xué)學(xué)習(xí)上的內(nèi)在動(dòng)力，提高綜合實(shí)踐活動(dòng)課的效果。在基于STEM 教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)過程中，教師應(yīng)該給學(xué)生創(chuàng)設(shè)合適的學(xué)習(xí)情境，通過教學(xué)情境來提升他們的數(shù)學(xué)問題分析與解決能力，同時(shí)，在基于STEM 教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程中，還能夠提升他們的人際交往能力與合作意識(shí)，并為他們未來的高階學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ)。例如，不少學(xué)生對(duì)圓柱體有濃厚興趣，對(duì)于這種情況，教師可以借助探究實(shí)踐課《神奇的圓柱》給他們盡心深入講解。在平時(shí)的學(xué)習(xí)生活中有不少物品都是圓柱體的，如人民大會(huì)堂的柱子、輸油管道以及學(xué)習(xí)中用的鉛筆等。這時(shí)教師可以問學(xué)生，為何生活中存在這么多的圓柱體？圓柱體的作用是什么？圓柱的表面積和側(cè)面面積公式該怎樣計(jì)算？教師在給學(xué)生講解圓柱體的理論知識(shí)時(shí)，還應(yīng)該兼顧到與之相關(guān)的實(shí)踐內(nèi)容或其他學(xué)科的知識(shí)，然后讓學(xué)生通過綜合實(shí)踐探究來發(fā)現(xiàn)這些問題的答案。如，在回答之所以用圓柱撐重的問題時(shí)，他們?cè)趯?shí)踐探究中找到答案，那是因?yàn)閳A柱的撐重效果最強(qiáng)。還有些同學(xué)通過多次實(shí)踐對(duì)比得出圓柱體的表面積計(jì)算公式，就是將圓柱體各個(gè)面的面積計(jì)算出來并將它們相加。甚至有些學(xué)生通過綜合實(shí)踐活動(dòng)和自己的分析大膽提出個(gè)人想法，提出在讀書角放置圓柱體的書柜，這樣不僅可以用來收藏書籍，同時(shí)還能夠供學(xué)生在讀書過程中坐著。通過這樣的綜實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生對(duì)于數(shù)學(xué)知識(shí)不僅理解更加深刻，同時(shí)他們的數(shù)學(xué)實(shí)踐運(yùn)用能力也會(huì)得到極大改善。

（四）將信息技術(shù)與小學(xué)教學(xué)充分融合

在STEM理念背景下，小學(xué)數(shù)學(xué)教師可以在實(shí)際教學(xué)時(shí)，將現(xiàn)代化信息技術(shù)結(jié)合其中，這是技術(shù)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科之間的充分結(jié)合，不僅能夠使技術(shù)性特征在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中得到突出呈現(xiàn)，而且還能為小學(xué)數(shù)學(xué)教師構(gòu)建高效課堂以及靈動(dòng)課堂提供支持。比如，在組織學(xué)生學(xué)習(xí)“圖形的運(yùn)動(dòng)”這一單元相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的過程中，教師可以通過對(duì)現(xiàn)代化信息技術(shù)以及多媒體教學(xué)設(shè)備的靈活運(yùn)用，將汽車勻速行駛、風(fēng)車轉(zhuǎn)動(dòng)、鐘表擺動(dòng)、蕩秋千過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡以動(dòng)畫、視頻方式展示給小學(xué)生觀看，并要求小學(xué)生對(duì)視頻中相關(guān)物體的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行仔細(xì)觀察，確保小學(xué)生在觀看過程中能夠充分感受到旋轉(zhuǎn)、對(duì)稱、平移等一系列與圖形運(yùn)動(dòng)有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生結(jié)合圖形運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，獨(dú)立制作對(duì)應(yīng)的圖畫。與此同時(shí)，教師還可以要求學(xué)生利用課余時(shí)間，通過操作計(jì)算機(jī)，在互聯(lián)網(wǎng)上搜索大量與圖形運(yùn)動(dòng)有關(guān)的資料或視頻，并以小組為單位對(duì)這些資料、視頻的內(nèi)容進(jìn)行分析。這樣不僅能夠使小學(xué)生加強(qiáng)對(duì)圖像運(yùn)動(dòng)相關(guān)知識(shí)內(nèi)容的深刻理解與記憶，還能使小學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)與技術(shù)素養(yǎng)得到同步提升。

四、結(jié)語

通過將STEM理念合理運(yùn)用到小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，不僅能夠使小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的趣味性和有效性得到進(jìn)一步提高，而且還能強(qiáng)化教學(xué)效率，提高小學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)。因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師必須對(duì)STEM理念在促進(jìn)小學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)全面發(fā)展過程中具有的重要性給予正確認(rèn)知和高度重視，積極促進(jìn)STEM理念與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的有機(jī)融合，將小學(xué)各個(gè)學(xué)科之間的傳統(tǒng)界限徹底打破，采取能夠滿足小學(xué)生認(rèn)知需求和興趣的教學(xué)策略提高課堂教學(xué)質(zhì)量。確保在STEM 理念的積極引領(lǐng)下，小學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)能力和學(xué)科素養(yǎng)能夠在教師設(shè)計(jì)的數(shù)學(xué)課堂中得到進(jìn)一步提升。