STEM 教育理念下的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略

江蘇省徐州市銅山區(qū)大彭實(shí)驗(yàn)小學(xué) 孫艷平

STEM 教育理念在目前的教學(xué)體系中得到了逐漸的推廣，成為教育界的熱門話題。而現(xiàn)今的STEM 教育理念在科學(xué)學(xué)科的教學(xué)中應(yīng)用較多，相對而言，在數(shù)學(xué)教學(xué)中的應(yīng)用研究較少。STEM 教育的目標(biāo)在于提升學(xué)生的科學(xué)精神與創(chuàng)新能力，在批判思維與邏輯思維的發(fā)展中強(qiáng)化學(xué)生的獨(dú)立認(rèn)知。而在數(shù)學(xué)教學(xué)的開展中融入STEM 教育理念有效地發(fā)展了學(xué)生的思維，讓學(xué)生在數(shù)學(xué)問題的解決中擁有了更為廣泛化、復(fù)雜化的學(xué)科視角，模糊了不同學(xué)科的界限，加深了學(xué)生對問題的理解。整體而言，STEM 這樣的以項(xiàng)目學(xué)習(xí)與問題解決為導(dǎo)向的教學(xué)方式，有利于小學(xué)生探究與實(shí)踐能力、學(xué)習(xí)能力、知識(shí)應(yīng)用能力的發(fā)展，在多學(xué)科的整合中激發(fā)學(xué)生的興趣，使其能夠個(gè)性地、主動(dòng)地參與一體式學(xué)習(xí)中來。以下從STEM 教育理念的本土化教學(xué)適應(yīng)開展探究，以期推動(dòng)更有效的教學(xué)實(shí)踐。

一、開發(fā)STEM 課程，開展發(fā)現(xiàn)式探究教學(xué)

對STEM 課程的設(shè)計(jì)都需要經(jīng)歷運(yùn)用跨學(xué)科的知識(shí)探究與得到新知的過程。為了培養(yǎng)小學(xué)生的知識(shí)探究能力，教師應(yīng)從生活經(jīng)驗(yàn)或自然現(xiàn)象中去挖掘數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容，以充分引起小學(xué)生的好奇心。通過學(xué)生主動(dòng)發(fā)現(xiàn)問題、自主性歸納知識(shí)的過程，STEM 課程的開發(fā)能夠更加具體、細(xì)致，對小學(xué)生而言具有極強(qiáng)的開放性與啟發(fā)性。發(fā)現(xiàn)式教學(xué)也能夠拓展小學(xué)生的思維，從提出問題、給出猜想到回答問題、回溯總結(jié)的過程，能夠?qū)πW(xué)生發(fā)散性思維、邏輯性思維的培養(yǎng)起到強(qiáng)有力的引導(dǎo)作用，從而使STEM 理念貫穿于真實(shí)的多重問題的解決中，豐富小學(xué)生的認(rèn)知。

如，在四年級上冊“垂線與平行線”的教學(xué)中，教師可以利用生活實(shí)例去說明這兩種特殊的直線關(guān)系。首先，可以讓學(xué)生說說生活中的垂線，從垂線延伸至直角，怎樣才能讓垂線保持垂直，使直角一直固定，從而滿足物品擺放整齊的需要呢？通過聯(lián)系生活與物理小知識(shí)，學(xué)生能夠發(fā)現(xiàn)鉛錘在重力作用下與地面保持垂直。而在平行線的學(xué)習(xí)中，小學(xué)生容易發(fā)現(xiàn)單純擺放兩條直線是很難達(dá)到平行的狀態(tài)的，需要在外力的作用下進(jìn)行調(diào)整。通過聯(lián)系鐵路工程中的鐵軌，學(xué)生知道了枕木的作用，在螺栓孔的固定下保持了兩條直線固定的位置與間距，達(dá)到了平行的狀態(tài)。

二、基于STEM 教育理念，融入其他學(xué)科元素

隨著數(shù)學(xué)教學(xué)的開展，小學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)逐漸走向理論化，與生活中的實(shí)際需要所對應(yīng)的知識(shí)越來越少。因而，在STEM 教育理念的應(yīng)用下，教師可以嘗試更多地?fù)诫s其他學(xué)科的元素，使學(xué)生在多方面的知識(shí)融合中進(jìn)行學(xué)習(xí)，并通過專題的研習(xí)與講解，使復(fù)雜化知識(shí)的引入過程更加自然、順利，有利于學(xué)生夯實(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)、周密的科學(xué)精神，在未來學(xué)習(xí)化學(xué)、物理、經(jīng)濟(jì)等學(xué)科上更有優(yōu)勢。

如，在“一億有多大”這一章節(jié)的教學(xué)中，教師就可以講解科學(xué)記數(shù)法，讓學(xué)生學(xué)會(huì)用E 表示指數(shù)，對較大的數(shù)進(jìn)行簡化。在這一過程中，教師可以講講科學(xué)記數(shù)法在其他學(xué)科中的應(yīng)用，從生物體中細(xì)胞的個(gè)數(shù)，到宇宙中星星數(shù)量的多少，從稀溶液中的離子濃度，到微觀層面原子、分子間的作用力，過大或者過小的數(shù)難以直接表示出來，而是需要通過科學(xué)記數(shù)法進(jìn)行簡化。此外，在學(xué)科交叉中，教師還可以讓學(xué)生嘗試用二進(jìn)制表示一些簡單的數(shù)，使學(xué)生將二進(jìn)制數(shù)與計(jì)算機(jī)聯(lián)系起來，理解計(jì)算機(jī)對數(shù)的識(shí)別與表達(dá)。摻雜其他學(xué)科元素能夠讓小學(xué)生意識(shí)到數(shù)學(xué)學(xué)科廣泛的應(yīng)用范圍，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。對此，教師進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)與STEM 的融合需要從常規(guī)的計(jì)算與問題操練上著手，在分析、思考與解答中進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，實(shí)現(xiàn)跨學(xué)科的合作學(xué)習(xí)，讓數(shù)學(xué)課堂更加簡單高效。

三、基于STEM 教育理念，拓展游戲教學(xué)活動(dòng)

長時(shí)間的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)對小學(xué)生來說相當(dāng)枯燥，學(xué)生需要及時(shí)放松，以舒緩壓力。而游戲教學(xué)活動(dòng)就能夠良好地解決這一問題，教師可以在游戲的引入下改變課堂教學(xué)的形式，讓學(xué)生積極參與感興趣的活動(dòng)中。在游戲活動(dòng)的開展中，學(xué)生擁有了更多的學(xué)習(xí)知識(shí)的途徑，知識(shí)技能也能夠在教育性與娛樂性兼顧的游戲活動(dòng)中得到發(fā)展，有效促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)能力的發(fā)展。

如，教師可以將“比例”與之前學(xué)習(xí)過的幾何知識(shí)聯(lián)系起來，讓學(xué)生先畫出在學(xué)校大門視角下觀察的教學(xué)樓、操場與食堂等建筑設(shè)施，在積累經(jīng)驗(yàn)后，讓學(xué)生設(shè)計(jì)自己的房子與實(shí)際的屋內(nèi)裝飾。以觀察視角為基本點(diǎn)進(jìn)行教學(xué)，可以聯(lián)系美術(shù)、工程等方面的制圖原理，讓學(xué)生從仰角、俯角和比例縮放的過程中去理解建筑的方位感。通過這樣與STEM 相結(jié)合的游戲活動(dòng)，數(shù)學(xué)課堂的氣氛變得更加活躍，學(xué)生的幾何知識(shí)得到了鞏固與加強(qiáng)，且對后續(xù)的學(xué)習(xí)能夠抱有更大的期待。

四、基于STEM 教育理念，滲透數(shù)形結(jié)合思想

在小學(xué)階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，數(shù)形不分家，也是學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的一種重要思路。當(dāng)只有圖形沒有數(shù)字的時(shí)候，就無法準(zhǔn)確地表達(dá)一些細(xì)枝末節(jié)的內(nèi)容，而若是只有數(shù)字沒有圖形，很難去直觀地呈現(xiàn)出數(shù)字之間的關(guān)系。只有當(dāng)學(xué)生學(xué)會(huì)了用數(shù)形結(jié)合的思想去思考問題的時(shí)候，才能夠取得事半功倍的效果。

例如，在學(xué)習(xí)“確定位置”這個(gè)內(nèi)容時(shí)，教師就可以先給出一段文字性的描述：A物體在B物體東偏北三十度的方向上，在這個(gè)基礎(chǔ)上再往東偏南六十度的方向行走，問B物體相對于A物體的位置是什么？首先，教師要引導(dǎo)學(xué)生將文字轉(zhuǎn)化為圖形，通過畫圖的方式構(gòu)建東、南、西、北四個(gè)方向，以A物體或者B物體為中心點(diǎn)作圖，然后再根據(jù)圖像探究A、B這兩個(gè)物體的相對位置。在轉(zhuǎn)化成圖形之后，學(xué)生對A、B這兩個(gè)物體的相對位置一目了然，隨后教師再引導(dǎo)學(xué)生利用圖形反推物體之間的位置關(guān)系，從數(shù)字中讀出隱藏的圖形，提升學(xué)生的綜合數(shù)學(xué)能力。

數(shù)字和圖形之間的轉(zhuǎn)換，是具象的思維轉(zhuǎn)化為抽象性、邏輯性比較強(qiáng)的思維的過程，會(huì)不斷地提高學(xué)生的認(rèn)知能力和對于知識(shí)的獲取能力，幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的數(shù)學(xué)習(xí)慣。

五、基于STEM 教育理念，給予深度探索時(shí)間

在STEM 教育理念中，比較注重學(xué)生的探究性學(xué)習(xí)，但是在課堂上一般都是教師占據(jù)著主導(dǎo)地位，在這個(gè)過程中，學(xué)生只是一味地完成教師所布置的任務(wù)，導(dǎo)致很多學(xué)生在學(xué)習(xí)的時(shí)候很迷茫，找不到真正適合自己的方向。針對這種情況，教師就應(yīng)該合理地掌控課堂上的時(shí)間，適當(dāng)給予學(xué)生去探究學(xué)習(xí)的時(shí)間。

例如，在學(xué)習(xí)“分?jǐn)?shù)四則混合運(yùn)算”這個(gè)章節(jié)時(shí)，教師會(huì)以專題的形式呈現(xiàn)，給予學(xué)生探索的時(shí)間。首先，教師將分?jǐn)?shù)四則混合運(yùn)算的題目根據(jù)難易程度進(jìn)行分類，先為學(xué)生提供簡單的題目進(jìn)行訓(xùn)練，主要是讓學(xué)生逐漸適應(yīng)。隨后，教師為學(xué)生提供稍有難度的題目，學(xué)生需要觀察算式，通過移位、補(bǔ)齊、添加或減去括號(hào)等方式，將整個(gè)式子重新構(gòu)建，使運(yùn)算更加高效便捷。在這個(gè)過程中，鍛煉了學(xué)生的觀察能力與靈活運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算定律的能力。

學(xué)生在運(yùn)算過程中自己領(lǐng)悟運(yùn)算中隱藏著的規(guī)律，而不是刻板地背誦、應(yīng)用教師總結(jié)出來的知識(shí)點(diǎn)。只有這樣，才能夠讓學(xué)生結(jié)合自己的實(shí)際情況，找到真正適合自己的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)方式。

總之，在小學(xué)階段的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中開展STEM 教育對于學(xué)生今后的發(fā)展有著重要意義，也為教師的教育工作提供了全新的思路。STEM 教育理念具有良好的應(yīng)用效果，教師應(yīng)積極融合新的教育理論與新的教學(xué)元素，在教育改革的背景下發(fā)展學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)與基礎(chǔ)能力，拓寬學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用視野，從而在跨學(xué)科的融合中全面協(xié)調(diào)發(fā)展小學(xué)生的知識(shí)認(rèn)知水平，落實(shí)與完善新時(shí)代的教育過程。