STEM教育理念在小學(xué)數(shù)學(xué)推導(dǎo)圓錐的體積教學(xué)過程中的應(yīng)用

胡艷艷

（浙江省杭州市余杭區(qū)喬司中心小學(xué)）

STEM 教育，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）教育的統(tǒng)稱。[1]STEM教育是當(dāng)今知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代下全新的教育范式，以培養(yǎng)具有善于質(zhì)疑、勇于實(shí)踐和敢于創(chuàng)新的學(xué)習(xí)品質(zhì)，以及具有跨學(xué)科知識(shí)素養(yǎng)和解決真實(shí)問題能力的人才為根本目標(biāo)，已經(jīng)成為各國(guó)教育領(lǐng)域的重要發(fā)展戰(zhàn)略。[2]

STEM教育的特色是重視學(xué)科知識(shí)之間的內(nèi)在聯(lián)系。中小學(xué)階段的整合性STEM教育是把STEM領(lǐng)域的核心概念置于富有吸引力的現(xiàn)實(shí)問題情境中，采用問題解決驅(qū)動(dòng)的以學(xué)生為中心的教學(xué)方式，支持?jǐn)?shù)學(xué)和（或）科學(xué)內(nèi)容學(xué)習(xí)的同時(shí)，通過強(qiáng)調(diào)問題解決過程中學(xué)科之間的整合，幫助學(xué)生習(xí)得工程設(shè)計(jì)和（或）技術(shù)手段、理解各學(xué)科間的緊密聯(lián)系，體會(huì)學(xué)科的價(jià)值，培養(yǎng)21世紀(jì)新技能，提高學(xué)生對(duì)STEM學(xué)科的積極態(tài)度及投身STEM領(lǐng)域相關(guān)事業(yè)的熱情。[3]

STEM教育注重學(xué)生學(xué)習(xí)與實(shí)際生活之間的聯(lián)系，教育要立足于生活，從真實(shí)生活中的問題出發(fā)。強(qiáng)調(diào)“做中學(xué)”“學(xué)中做”的教學(xué)理念，開展基于真實(shí)問題情境下的探索式學(xué)習(xí)。[4]作為一名小學(xué)一線數(shù)學(xué)教師，筆者嘗試將STEM理念服務(wù)于小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，在推導(dǎo)圓錐體積的教學(xué)中，多學(xué)科的融合教育有助于提高學(xué)生理科綜合素質(zhì)，提高運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)經(jīng)驗(yàn)的能力，思考多樣化解題策略和途徑，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)意識(shí)。

一、基于現(xiàn)實(shí)生活情境，提出問題

“圓錐的體積”是人教版小學(xué)數(shù)學(xué)六年級(jí)下冊(cè)的內(nèi)容，屬于空間與圖形知識(shí)的教學(xué)，是小學(xué)階段幾何知識(shí)的重難點(diǎn)部分。筆者執(zhí)教于農(nóng)村小學(xué)，近幾年隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，家家戶戶都蓋起了高樓，大部分學(xué)生也都看到過磚工師傅造房子。因此展示了磚工師傅使用鉛錘體的一段視頻，并提出兩個(gè)問題：（1）為什么要使用鉛錘體？（2）這個(gè)鉛錘體的體積是多少？

對(duì)于第一個(gè)問題，有的學(xué)生回答“不知道”，有的學(xué)生猜測(cè)“因?yàn)殂U錘重，把線拉直了”，有的學(xué)生提議上網(wǎng)查。其實(shí)這個(gè)問題屬于科學(xué)的范疇，于是筆者帶領(lǐng)學(xué)生上網(wǎng)搜查，得到了答案：利用重力作用，鉛錘懸掛后，鉛錘豎直向下指向地心，旁邊的物體通過與鉛垂線的比較后，確定其是否豎直，多用于建筑測(cè)量。

對(duì)于第二個(gè)問題，有的學(xué)生搶著回答“是圓柱體的三分之一”，這部分學(xué)生大都是預(yù)習(xí)過新課了，直接記住了圓錐的體積公式，但是真正讓他講原理，問他如何推導(dǎo)的就不能解釋清楚了。于是，筆者啟發(fā)能不能動(dòng)手實(shí)驗(yàn)來推導(dǎo)出圓錐的體積。

二、融合多學(xué)科知識(shí)、多樣化策略解決問題

1.頭腦風(fēng)暴：預(yù)估方案

學(xué)生盡可能地開拓思維，天馬行空，在沒有任何條件限制的情況下，提出各種方案并及時(shí)討論方案的可行性。

2.小組討論：如何選材

筆者提供了規(guī)格不同的3組實(shí)心的等底等高的圓柱和圓錘，規(guī)格不同的6組空心的等底等高的圓柱和圓錐，2個(gè)500ml的量杯、2個(gè)500ml的量筒、電子秤、適量的沙子和水。雖然材料帶有一定的方法的指向性，但是學(xué)生可以選擇自己需要的材料，設(shè)計(jì)方案，并上臺(tái)領(lǐng)取所需材料。

3.合作實(shí)施：完成任務(wù)

學(xué)生按照設(shè)計(jì)方案，動(dòng)手實(shí)驗(yàn)。筆者巡視各小組并在必要的時(shí)候提供指導(dǎo)性幫助。

4.匯報(bào)交流：全班介紹

三、STEM教育理念之體現(xiàn)

1.數(shù)學(xué)與信息

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的發(fā)展，課堂教學(xué)中也越來越多地借助了多媒體技術(shù)。本節(jié)課筆者通過一段視頻讓學(xué)生更真實(shí)地感受了圓錘（鉛錘），從而引發(fā)思考。在解決第一個(gè)問題時(shí)，帶領(lǐng)學(xué)生上網(wǎng)查資料，通過發(fā)達(dá)的信息網(wǎng)絡(luò)來快速解決課堂上的問題。

2.數(shù)學(xué)與科學(xué)

本節(jié)課的第一個(gè)問題：為什么要使用鉛錘體？它是一個(gè)科學(xué)問題。數(shù)學(xué)和科學(xué)這兩門學(xué)科其實(shí)是緊密聯(lián)系在一起的。通過生活中的一幕，引起思考，在數(shù)學(xué)課堂上也可以解決科學(xué)問題。

3.數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)

本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)方案都進(jìn)行了多組實(shí)驗(yàn)。通過不同規(guī)格的組別進(jìn)行反復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，以保證實(shí)驗(yàn)的可信性，并利用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法得出結(jié)論。

四、展望未來，大力發(fā)展STEM教育

放眼全球，STEM教育已經(jīng)成為各國(guó)未來教育改革創(chuàng)新的重要方向。美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞在這方面的課程開展已經(jīng)非常成熟。而我國(guó)也在上海成立了STEM云中心。在21世紀(jì)的全球經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)中，數(shù)學(xué)知識(shí)至關(guān)重要。數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)學(xué)科，學(xué)好數(shù)學(xué)不僅有利于學(xué)習(xí)者更好地學(xué)習(xí)其他STEM課程，還有利于提高判斷力和形成嚴(yán)密的邏輯思維習(xí)慣。[5]

參考文獻(xiàn)：

［1］龔凱健.STEM教育背景下小學(xué)科學(xué)教育的思考［J］.陜西教育，2016（6）.

［2］秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實(shí)問題情景的跨學(xué)科式的教育［J］.中國(guó)電化教育，2017（4）.

［3］楊亞平，陳晨.美國(guó)中小學(xué)整合性STEM教學(xué)實(shí)踐研究［J］.外國(guó)中小學(xué)教育，2016（5）.

［4］秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實(shí)問題情景的跨學(xué)科式的教育［J］.中國(guó)電化教育，2017（4）.

［5］張燕軍.21世紀(jì)美國(guó)中小學(xué)生STEM素質(zhì)低下問題及其對(duì)策［J］.外國(guó)中小學(xué)教育，2013（6）.