STEM視野下高中數(shù)學(xué)教學(xué)的嘗試

陳鋒

一、STEM教育的內(nèi)涵

STEM是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）英語首字母的縮寫，它們之間聯(lián)系緊密：數(shù)學(xué)是科學(xué)的工具，科學(xué)是工程的基礎(chǔ)，工程設(shè)計(jì)產(chǎn)出高新技術(shù)手段，高新技術(shù)為工程實(shí)施提供有利的硬件支持。STEM和STEM教育的出現(xiàn)轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的認(rèn)識(shí)和思維習(xí)慣，有別于傳統(tǒng)的課堂教學(xué)，強(qiáng)調(diào)聚焦某個(gè)特定的項(xiàng)目或任務(wù)，教師引導(dǎo)學(xué)生借助多種媒介，整合多個(gè)領(lǐng)域的知識(shí)，通過合作學(xué)習(xí)完成任務(wù)，有助于學(xué)生擺脫傳統(tǒng)教學(xué)中的單一學(xué)科的知識(shí)束縛。

我國的中小學(xué)教育長期是圍繞著考試進(jìn)行的，在教學(xué)上缺乏工程和技術(shù)的內(nèi)容，這樣的應(yīng)試教育造成中小學(xué)生普遍缺乏創(chuàng)新意識(shí)和動(dòng)手創(chuàng)造能力。為了適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對人才需求的不斷提高，教育部在《關(guān)于“十三五”期間全面深入推進(jìn)教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中明確提到“有效利用信息技術(shù)推進(jìn)‘眾創(chuàng)空間建設(shè)，探索STEAM教育、創(chuàng)客教育等新教育模式，使學(xué)習(xí)者具有較強(qiáng)的信息意識(shí)與創(chuàng)新意識(shí)”，其中的“STEAM教育”就是STEM教育擴(kuò)展版——將STEM加入A（Art藝術(shù)），它代表著我國未來教育改革的重要發(fā)展方向。

二、高中數(shù)學(xué)課程中的STEM教育

中學(xué)數(shù)學(xué)的重要教學(xué)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力，為學(xué)生的終身學(xué)習(xí)和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對高中數(shù)學(xué)的教學(xué)內(nèi)容與教學(xué)方式都提出了更高的要求，如何在教學(xué)中滲透科學(xué)、技術(shù)和工程的內(nèi)容，成了現(xiàn)在高中數(shù)學(xué)教學(xué)中研究的熱點(diǎn)之一。

1.高中數(shù)學(xué)課堂融入科學(xué)教育

新課標(biāo)高中數(shù)學(xué)人教A版教材中有很多數(shù)學(xué)知識(shí)在生活中應(yīng)用的實(shí)例，教學(xué)中教師可以根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，尋找與科學(xué)課程的結(jié)合點(diǎn)，滲透科學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。

例如在高中數(shù)學(xué)必修2第三章第一節(jié)《直線的傾斜角與斜率》的教學(xué)中，課本中就先介紹了斜率在實(shí)際生活中的應(yīng)用“坡度”，由于學(xué)生在日常生活中有著親身體驗(yàn)，所以接受起來比較容易。但教材中的“坡度”只是給出了概念，沒有介紹在實(shí)際應(yīng)用時(shí)是如何表示的，所以大部分學(xué)生在看到了關(guān)于坡度的交通標(biāo)示牌后，并不能給出正確的解釋，所以教學(xué)時(shí)可以結(jié)合標(biāo)示牌的介紹，加深學(xué)生對概念的理解?，F(xiàn)在的高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)，注重知識(shí)背景的創(chuàng)設(shè)，所以借助物理學(xué)科的內(nèi)容引出數(shù)學(xué)問題是教師經(jīng)常使用的方法。斜率在物理中有著豐富的應(yīng)用，如平均速度等，教學(xué)中可以結(jié)合相關(guān)的物理背景，讓學(xué)生從不同的角度體會(huì)斜率的應(yīng)用，從而加深對斜率的本質(zhì)是變化率的理解。

2.高中數(shù)學(xué)課堂融入技術(shù)教育

《高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：信息技術(shù)有著廣泛的應(yīng)用，高中數(shù)學(xué)教學(xué)中應(yīng)整合信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)其與教學(xué)內(nèi)容的有機(jī)融合，目的是幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)的本質(zhì)，加深對知識(shí)的理解。如借助于幾何畫板，flash等軟件可以動(dòng)態(tài)的地呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，這在以往的傳統(tǒng)教學(xué)中是難以實(shí)現(xiàn)的。計(jì)算能力是學(xué)生應(yīng)該具備的重要的數(shù)學(xué)能力之一，教學(xué)中注重筆算和心算的訓(xùn)練的同時(shí)，鼓勵(lì)學(xué)生學(xué)會(huì)使用科學(xué)計(jì)算器進(jìn)行計(jì)算，并教會(huì)學(xué)生使用計(jì)算機(jī)進(jìn)行探索和發(fā)現(xiàn)，以培養(yǎng)學(xué)生的信息技術(shù)素養(yǎng)。

例如，在學(xué)習(xí)高中數(shù)學(xué)人教A版必修一第一章第三節(jié)《函數(shù)的基本性質(zhì)》時(shí)，課本在第37頁設(shè)置了信息技術(shù)應(yīng)用的小專題：《用計(jì)算機(jī)繪制函數(shù)圖像》，教學(xué)中筆者利用學(xué)校的計(jì)算機(jī)教室，在每一臺(tái)學(xué)生機(jī)上安裝了Excel和《幾何畫板》軟件，教學(xué)中指導(dǎo)學(xué)生繪制一次、二次、三次、反比例、分式和對勾等函數(shù)的圖像，并設(shè)置一些探究活動(dòng)，讓學(xué)生利用軟件進(jìn)行探索。課堂上采用分組合作學(xué)習(xí)的方式，通過軟件的動(dòng)態(tài)演示，每個(gè)學(xué)生都清楚地看到了函數(shù)圖像的變化，從而加深了對函數(shù)的理解。在高中數(shù)學(xué)課堂的教學(xué)中，結(jié)合教學(xué)內(nèi)容合理恰當(dāng)?shù)厝诤闲畔⒓夹g(shù)，可以有效地促進(jìn)學(xué)生對概念的理解，同時(shí)也培養(yǎng)了學(xué)生的信息技術(shù)能力。

3.高中數(shù)學(xué)課堂融入工程教育

《高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》指出：數(shù)學(xué)在生活中的應(yīng)用越來越廣泛，在高中數(shù)學(xué)的教學(xué)中加強(qiáng)應(yīng)用的內(nèi)容，開展“數(shù)學(xué)建模”的教學(xué)，它既符合社會(huì)發(fā)展的需要，又有利于拓展學(xué)生的視野。STEM教育作為未來教育的發(fā)展方向，方式就是綜合運(yùn)用了多學(xué)科的知識(shí)，來解決生活中的一些實(shí)際問題。

例如，在學(xué)習(xí)高中數(shù)學(xué)人教A版必修四第一章《三角函數(shù)》后，我指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行了《如何設(shè)計(jì)水車》的數(shù)學(xué)建模研究，通過分小組合作，并制訂了四大步驟：收集資料、提出問題、解決問題、總結(jié)反思。在項(xiàng)目解決過程中，學(xué)生了解了水車的歷史和制造工藝，結(jié)合課本知識(shí)學(xué)生具體研究了水車上任意一點(diǎn)距離水面的高度與水流速的關(guān)系，水車的輸水量與水流速的關(guān)系等。通過解決簡單的工程問題，學(xué)生不僅加深了對所學(xué)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解，也了解了科學(xué)研究的一般步驟，有利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的科學(xué)素養(yǎng)。

在當(dāng)前提倡創(chuàng)新的背景下，高中數(shù)學(xué)課程如何體現(xiàn)STEM的教育理念，需要高中教師在教學(xué)中不斷實(shí)踐探索。

（作者單位：安徽省肥西中學(xué)）endprint