淺析STEM教育視域下初中數(shù)學(xué)教學(xué)的轉(zhuǎn)變

馬慧玲

[摘? 要] STEM是科學(xué)（Since）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的首字母組合，STEM教育是指將四門學(xué)科的內(nèi)容進(jìn)行整合，形成一門綜合性課程的教育形式，最初源于美國(guó)，后來(lái)在世界各國(guó)得到推廣. STEM教育打破了學(xué)科與學(xué)科之間的界線，推翻傳統(tǒng)教育理念中單一傳授知識(shí)的教學(xué)方法，更加注重知識(shí)間的融合與應(yīng)用，使得教學(xué)更加具有實(shí)踐意義與生活價(jià)值.

[關(guān)鍵詞] STEM;初中數(shù)學(xué);轉(zhuǎn)變;策略

STEM教育注重學(xué)習(xí)過(guò)程與知識(shí)的聯(lián)系，近幾年在中國(guó)被廣泛運(yùn)用于幼兒及小學(xué)教育中. 初中教學(xué)中雖然沒(méi)有大面積普及STEM教育，但是培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力與創(chuàng)新精神是初中教育的目標(biāo)之一，在STEM教育理念的感召下，其教學(xué)也發(fā)生潛移默化的變化. 下面筆者結(jié)合教學(xué)實(shí)際，就STEM視域下初中數(shù)學(xué)學(xué)科教學(xué)的轉(zhuǎn)變談?wù)勛约旱睦斫?

教學(xué)形式的轉(zhuǎn)變

教育形式即教學(xué)組織形式，是指教師和學(xué)生為了完成既定的教學(xué)任務(wù)而按照一定的要求共同組織起來(lái)的一種活動(dòng)結(jié)構(gòu). 中國(guó)教育發(fā)展至今，班級(jí)授課制始終是最主要的教學(xué)形式，但STEM教育給我們的啟示是班級(jí)授課制并不是唯一的教學(xué)形式，其他的教學(xué)組織形式可以和班級(jí)授課制相得益彰.

如“路徑最短問(wèn)題”（蘇教版，下同）是初中數(shù)學(xué)重要的幾何模型之一，筆者在新授課中將其作為專題讓學(xué)生進(jìn)行探究. 在教學(xué)課堂實(shí)踐中，筆者首先根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力將學(xué)生分成6組，分別探究如下三個(gè)問(wèn)題.

問(wèn)題1（將軍飲馬型）：如圖1，牧馬人在A地放馬，現(xiàn)在他需要先到一條筆直的河邊l飲馬，然后回到B地. 那么他應(yīng)該在河邊的什么地方飲馬，可使所走路徑最短？

問(wèn)題2（造橋選址型）：如圖2，在一條河的兩岸分別有A和B兩個(gè)工廠，現(xiàn)在要在河上造一座橋MN連接兩個(gè)工廠，為了節(jié)約成本，使得A到B的路徑AMNB最短，橋應(yīng)該造在何處？（假定河的兩岸是平行的直線，橋與河垂直. ）

問(wèn)題3（胡不歸型）：如圖3，水面A處有一游船，它到河岸BC的距離AB=300 m，救生員在岸邊C處發(fā)現(xiàn)A處有人求救，立刻前去營(yíng)救. 已知BC=300 m，若救生員在岸上的跑步速度是6 m/s，在水中游泳的速度是2 m/s，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出救生員以最少時(shí)間到達(dá)營(yíng)救地點(diǎn)的方案.

三個(gè)問(wèn)題的難度呈階梯式上升，給每個(gè)小組分配難度適宜的問(wèn)題，盡可能使問(wèn)題在小組成員的“最近發(fā)展區(qū)”，這樣使得每個(gè)學(xué)生都有發(fā)展的空間. 三個(gè)問(wèn)題同時(shí)進(jìn)行探究，在探究過(guò)程學(xué)生獲得適合自己的問(wèn)題，在展示的過(guò)程中又獲知另外兩個(gè)問(wèn)題的解決方法，這樣在一定程度上提高其解決問(wèn)題的效率. 教師深入學(xué)生進(jìn)行個(gè)別輔導(dǎo)，可以獲得成果反饋，以便及時(shí)調(diào)整教學(xué).

教學(xué)組織形式并不是一成不變的，在以班級(jí)授課制為主導(dǎo)的課堂中，除了分組教學(xué)制以外，道爾頓制、文納特卡制也可以與之相互滲透、相輔相成.

教學(xué)內(nèi)容的轉(zhuǎn)變

狹義地講，教學(xué)內(nèi)容就是在教學(xué)過(guò)程中教師向?qū)W生傳遞的信息. 傳統(tǒng)的課堂教學(xué)以課標(biāo)為指導(dǎo)，以課本為參照，教師習(xí)慣使用提前預(yù)設(shè)好的“教案”進(jìn)行有計(jì)劃的教學(xué)，教學(xué)內(nèi)容大都來(lái)自課本. 而STEM教育給教師展現(xiàn)更為豐富與多樣的教學(xué)內(nèi)容，使得單一課程的教學(xué)轉(zhuǎn)變成綜合課程體驗(yàn).

以八年級(jí)下冊(cè)“勾股定理”為例，傳統(tǒng)教學(xué)以勾股定理的內(nèi)容及用勾股定理解決幾何問(wèn)題為單一教學(xué)內(nèi)容，學(xué)生習(xí)慣按照教師設(shè)定好的計(jì)劃去被動(dòng)接受與練習(xí)，雖能達(dá)到一定的效果，但對(duì)學(xué)生的思維及創(chuàng)造力的發(fā)展幫助卻不明顯. 在STEM教育的啟發(fā)下，筆者嘗試將本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容設(shè)定為勾股定理的探究，首先以畢達(dá)哥拉斯傳說(shuō)的短視頻來(lái)引入教學(xué)，吸引學(xué)生注意的同時(shí)激發(fā)學(xué)生的探究欲望;接著師生合作，教師啟發(fā)引導(dǎo)學(xué)生自己嘗試以不同的方法來(lái)證明勾股定理;然后教師以實(shí)際問(wèn)題的解決來(lái)呈現(xiàn)勾股定理在數(shù)學(xué)和生活中的運(yùn)用，讓學(xué)生體會(huì)到數(shù)學(xué)的生活價(jià)值. 在本節(jié)課的最后環(huán)節(jié)布置以“勾股定理的故事”為主題的數(shù)學(xué)手抄報(bào)作業(yè)，讓學(xué)生以不一樣的形式完成勾股定理知識(shí)的建構(gòu).

在教學(xué)實(shí)踐中，學(xué)生在教師的引導(dǎo)下，由特殊到一般探究出畢達(dá)哥拉斯證法、趙爽弦圖證法及總統(tǒng)證法;并且利用勾股定理解決生產(chǎn)生活中的對(duì)農(nóng)村房屋屋頂構(gòu)造問(wèn)題及物理中的合力;數(shù)學(xué)小報(bào)的評(píng)比讓學(xué)生對(duì)勾股定理產(chǎn)生濃厚分興趣，學(xué)生通過(guò)各種資源對(duì)勾股定理有更深入的認(rèn)識(shí)，也體會(huì)到數(shù)學(xué)的魅力.

課本即教科書，課本內(nèi)容是教師和學(xué)生進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)所參照的依據(jù)，但卻不是教學(xué)唯一的準(zhǔn)則，“盡信書不如無(wú)書”，STEM教育啟發(fā)我們，教學(xué)內(nèi)容要擺脫課本的“綁架”，一切從學(xué)生的實(shí)際出發(fā)，以促進(jìn)學(xué)生的身心發(fā)展為目標(biāo).

教學(xué)資源的轉(zhuǎn)變

教學(xué)資源是為了教學(xué)正常有序地開展而提供的素材，一切被學(xué)習(xí)者利用的要素都可以看作是教學(xué)資源，從狹義上來(lái)講，包括了教學(xué)材料、教學(xué)環(huán)境及各種教學(xué)工具. STEM教育視域下的數(shù)學(xué)教學(xué)資源發(fā)生明顯的轉(zhuǎn)變，資源更豐富、涉及面更寬泛.

如七年級(jí)下冊(cè)“二元一次方程”的新授課，以數(shù)學(xué)名著為資源，師生共讀《九章算術(shù)》中的“方程”，了解一次方程的發(fā)展史，知道我國(guó)古代的計(jì)算工具——算籌;九年級(jí)上冊(cè)“一元二次方程”給學(xué)生介紹不定方程，拓展學(xué)生的思維，提高學(xué)生的眼光;八年級(jí)上冊(cè)“軸對(duì)稱”，學(xué)會(huì)畫軸對(duì)稱圖形后讓學(xué)生走進(jìn)機(jī)房，學(xué)習(xí)用幾何畫板作軸對(duì)稱圖形，在本章教學(xué)結(jié)束時(shí)讓學(xué)生觀看中國(guó)的剪紙及刺繡相關(guān)影視，了解四大名繡，體驗(yàn)中國(guó)非物質(zhì)文化遺產(chǎn)，進(jìn)行文化熏陶，培養(yǎng)愛國(guó)精神;八年級(jí)下冊(cè)“一次函數(shù)”以新冠疫情期間某口罩生產(chǎn)廠家一個(gè)月內(nèi)每周口罩生產(chǎn)數(shù)量及某醫(yī)院每天消耗的口罩?jǐn)?shù)量為資源編制函數(shù)問(wèn)題，一方面讓學(xué)生求函數(shù)解析式、畫函數(shù)圖像、求函數(shù)在指定區(qū)域內(nèi)的最值，另一方面讓學(xué)生了解時(shí)事，體會(huì)中國(guó)力量的強(qiáng)大、培養(yǎng)愛國(guó)情懷;九年級(jí)上冊(cè)“概率初步”中開發(fā)主題為“mm豆中的概率”數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，以美味的mm豆作為材料進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，從杯子中倒出一定數(shù)量的巧克力豆，數(shù)出有“m”一面朝上的數(shù)量，再用計(jì)算機(jī)擬合函數(shù)圖像，讓學(xué)生體會(huì)數(shù)學(xué)的趣味，在玩中學(xué)、在學(xué)中玩.

數(shù)學(xué)史、數(shù)學(xué)名著、影片、圖片、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)、計(jì)算機(jī)等都可以成為數(shù)學(xué)教學(xué)的資源，數(shù)學(xué)資源越豐富，學(xué)生在數(shù)學(xué)中學(xué)習(xí)到的知識(shí)也就越廣泛，與其他學(xué)科的交叉點(diǎn)就越多，這也正是STEM教育實(shí)質(zhì)的體現(xiàn).

教學(xué)評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)變

教學(xué)評(píng)價(jià)是以教學(xué)目標(biāo)為依據(jù)，對(duì)教學(xué)過(guò)程中教師的教與學(xué)生的學(xué)進(jìn)行價(jià)值判斷的過(guò)程，它是為教學(xué)決策服務(wù)的一種活動(dòng)，也是教師調(diào)整教學(xué)及學(xué)生改進(jìn)學(xué)習(xí)的依據(jù). 傳統(tǒng)教學(xué)將階段性測(cè)評(píng)等同于教學(xué)評(píng)價(jià)，這種觀念無(wú)疑是狹隘的，并且過(guò)于絕對(duì). STEM教育理念的熏陶下，教師對(duì)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的關(guān)注點(diǎn)由教學(xué)結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)榻虒W(xué)過(guò)程，教師更重視學(xué)生知識(shí)的構(gòu)建過(guò)程，教學(xué)評(píng)價(jià)也由重視結(jié)果轉(zhuǎn)變成重視過(guò)程.

如“隱圓”是中考熱點(diǎn)也是難點(diǎn)，傳統(tǒng)的專題訓(xùn)練不僅讓學(xué)生感覺枯燥乏味，而且效果并不顯著，同時(shí)以解題的正確率作為唯一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)會(huì)讓學(xué)生感到“恐懼”，因此教學(xué)評(píng)價(jià)的轉(zhuǎn)變非常必要. 在實(shí)踐中，筆者將“尋找圓中隱形的翅膀”為主題的探究課題作為一次雙休日作業(yè)，讓學(xué)生在假期借助各種學(xué)習(xí)資源獨(dú)自收集與整理材料，然后在綜合實(shí)踐課中以小組為單位進(jìn)行匯總與梳理，最后就隱圓的不同題型及應(yīng)對(duì)方法進(jìn)行全班交流及展示. 在評(píng)價(jià)中，以學(xué)生在探究過(guò)程中所收集的問(wèn)題種類、收集方法、小組合作及展示形式為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行多元化的評(píng)價(jià)，如：

“小組1中的成員們對(duì)問(wèn)題的思考都比較深入，但是你們所考慮到的問(wèn)題種類偏少，下次要改進(jìn)哦”;

“小組2收集的問(wèn)題種類是最全面的，如果小組活動(dòng)的時(shí)候討論再積極一點(diǎn)就更完美了”;

“小組3中的組員1，你的組織能力較強(qiáng)，將來(lái)一定能夠成為一名領(lǐng)導(dǎo)者，組員2，如果你思考問(wèn)題再深入一點(diǎn)，會(huì)收獲更多”;

“小組4中的組員2，你的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)雖然不是太扎實(shí)，但是從你查閱的資料范圍來(lái)看，你有著刻苦鉆研的精神，加油哦”.

……

教師即時(shí)的評(píng)價(jià)可以幫助學(xué)生從不同的角度審視自己、了解自己. 評(píng)價(jià)中，教師更多的是給予學(xué)生肯定與鼓勵(lì)，讓學(xué)生看到自己的閃光點(diǎn)、對(duì)自己樹立足夠的信心. 每個(gè)學(xué)生都是獨(dú)立的個(gè)體，有鮮明的個(gè)性，STEM教育啟發(fā)教師要從多角度去評(píng)價(jià)每一個(gè)學(xué)生，發(fā)現(xiàn)孩子的潛力及能力，只有這樣才能更好地幫助孩子學(xué)習(xí)與成長(zhǎng).

STEM課教育以全面發(fā)展學(xué)生的能力為目標(biāo)，旨在培養(yǎng)創(chuàng)新型、復(fù)合型的人才，是未來(lái)教學(xué)的趨勢(shì). 作為一線教師，我們首先需要領(lǐng)會(huì)STEM教育的真實(shí)含義，其次要找到它與每個(gè)學(xué)科的契合點(diǎn)，最后是在常態(tài)教學(xué)中踐行STEM教育，只有這樣才能發(fā)揮其真正的價(jià)值.

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