基于STEM的初中數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動的開展

許穎慧

(福建省廈門雙十中學(xué) 福建廈門 361000)

STEM這個單詞，是科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、數(shù)學(xué)（Mathematics）的英文首字母，顧名思義就是將這四門學(xué)科結(jié)合起來對學(xué)生進(jìn)行教育。其中科學(xué)在于認(rèn)識世界、解釋自然界的客觀規(guī)律；技術(shù)和工程則是在尊重自然規(guī)律的基礎(chǔ)上改造世界、實(shí)現(xiàn)與自然界的和諧共處、解決社會發(fā)展過程中遇到的難題；數(shù)學(xué)則作為技術(shù)與工程學(xué)科的基礎(chǔ)工具。STEM教育是一種新型的教育理念和模式，是一種注重實(shí)踐、跨越學(xué)科的教育[3]。它區(qū)別于傳統(tǒng)的只是注重書本知識的單一學(xué)科教學(xué)的教育概念，打破了傳統(tǒng)教學(xué)孤立地傳授學(xué)科知識的做法，像是物理就是物理，數(shù)學(xué)就是數(shù)學(xué)等。它強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科學(xué)習(xí)，擺脫了傳統(tǒng)意義上的只是以每一門學(xué)科的課本為基準(zhǔn)的教學(xué)方法，轉(zhuǎn)而面向現(xiàn)實(shí)中的具體問題或項(xiàng)目，探究解決問題的思想和方法。它更加強(qiáng)調(diào)知識的綜合運(yùn)用和培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新性思維，注重培養(yǎng)綜合性發(fā)展的人才。

一、基于STEM進(jìn)行教學(xué)的意義

（一）有利于培養(yǎng)全面發(fā)展的學(xué)生

STEM教育做到了將多門學(xué)科結(jié)合起來進(jìn)行教學(xué)，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)教育中以單門學(xué)科為基準(zhǔn)教育的短板[2]，它以學(xué)生的實(shí)際需求為出發(fā)點(diǎn)，結(jié)合生活中的實(shí)際所需，不再只是以短期汲取知識為目標(biāo)，而是對學(xué)生進(jìn)行長期能力的培養(yǎng)，以將學(xué)生培養(yǎng)成為全面發(fā)展、具有綜合學(xué)習(xí)能力的人為最終目標(biāo)。

（二）有利于提高學(xué)生的實(shí)踐能力

STEM教育是主張學(xué)生通過實(shí)踐獲得其中的知識和道理。STEM教育要求學(xué)生不能只是等待教師教授他們，對他們進(jìn)行知識灌輸，而是要他們自己主動學(xué)習(xí)，學(xué)會動手動腦，明白結(jié)果與過程一樣重要的道理。在這種教學(xué)方式之下，要求學(xué)生通過動手實(shí)踐和探索式的發(fā)現(xiàn)，能夠真正喚醒學(xué)生與生俱來的創(chuàng)造力潛能，成為真正全面發(fā)展的、實(shí)踐能力強(qiáng)、對未來挑戰(zhàn)具有應(yīng)對能力的人。

二、基于STEM進(jìn)行教學(xué)的策略

（一）通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)

基于STEM教育的初中數(shù)學(xué)教學(xué)，主張學(xué)生通過自己動手實(shí)踐發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)中的奧秘，由此看來，實(shí)驗(yàn)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)中有重要作用。進(jìn)行數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以讓學(xué)生在分享、創(chuàng)造和體驗(yàn)中獲得快樂，也可以讓學(xué)生在團(tuán)體協(xié)作中得到幫助和啟發(fā)。當(dāng)然，這樣的教學(xué)方式也會吸引學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。例如，學(xué)習(xí)初中數(shù)學(xué)中的“空間與圖形”這一章節(jié)時，教師可以讓學(xué)生通過小組合作實(shí)驗(yàn)的方式觀察圖形的變化情況。在觀察圖形的展開與折疊的變化時，各個小組的成員可以拿一張白紙，跟著教師的步驟進(jìn)行折疊，折疊后將圖形展開，與書上給出的一些結(jié)論進(jìn)行比對，理解其中的定理。在這次動手實(shí)驗(yàn)中，他們可以明白一些定義，如在棱柱中，任何相鄰的兩個面的交線叫做棱，側(cè)棱是相鄰兩個側(cè)面的交線，棱柱的所有側(cè)棱長相等，棱柱上下底面的形狀相同，側(cè)面的形狀都是長方體。其次，學(xué)生可以通過動手制作不同的圖形，然后在課上小組成員一起觀察圖形的主視圖、左視圖和俯視圖，通過學(xué)生自己動手實(shí)驗(yàn)，可以增強(qiáng)他們的理解能力，也可以給他們留下深刻的印象。再如，學(xué)習(xí)等腰三角形的性質(zhì)時，教師可以讓學(xué)生分組合作，在白紙上畫出等腰三角形并剪下，通過折紙實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生通過合作、交流、討論，自主探究得出三線合一的性質(zhì)。

總的來說，通過實(shí)踐進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)的方法，可以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣，也會增強(qiáng)學(xué)生對知識的應(yīng)用意識。

（二）通過學(xué)科融合進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)

STEM教育強(qiáng)調(diào)各個學(xué)科之間的融合，這種教學(xué)方法大大提高了課堂教學(xué)效率，也激發(fā)了學(xué)生的探究欲望，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)原來學(xué)科之間并不是相互獨(dú)立的，它們之間存在緊密的聯(lián)系，只要有一雙會發(fā)現(xiàn)聯(lián)系的眼睛，就會在學(xué)習(xí)方面有新的突破。當(dāng)然，這種好奇心和求知欲望是推動學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的內(nèi)在動力，對學(xué)生的終身發(fā)展有重要作用。著名數(shù)學(xué)家拉克斯曾經(jīng)說過：“數(shù)學(xué)和物理的關(guān)系尤其牢固，其原因在于數(shù)學(xué)的課題畢竟是一些問題，而許多數(shù)學(xué)問題是物理中產(chǎn)生出來的，并且不止于此，許多數(shù)學(xué)理論正是為處理深刻的物理問題而發(fā)展出來的?！庇纱丝梢园l(fā)現(xiàn)，數(shù)學(xué)和物理這兩門學(xué)科并不是獨(dú)立存在的，它們之間有著千絲萬縷的聯(lián)系。比如下面的這道物理題：一船在水中（相對水面）以速度V0航行，中途發(fā)動機(jī)突然熄火。已知船重m噸，阻力是f=0.01mg×v2，v是船的即時速度。問：熄火后船（相對水面）還能往前漂移多遠(yuǎn)的距離。要寫解出這道題，就得先要搞清楚各個量之間的關(guān)系，在初中階段所學(xué)到的方程知識似乎就起了作用。由此看來，數(shù)學(xué)運(yùn)算甚至好像是專門為了解決物理學(xué)中某類問題而專門研究的一樣?？梢赃@樣說，數(shù)學(xué)也是伴隨著物理學(xué)的發(fā)展而發(fā)展的。在生活和學(xué)習(xí)中，有時我們也會發(fā)現(xiàn)，有很多數(shù)學(xué)問題其實(shí)也可以把它們說成是物理問題，而很多物理問題也可以說成是數(shù)學(xué)問題。總的來說，我們會發(fā)現(xiàn)，STEM教育強(qiáng)調(diào)的學(xué)科融合是學(xué)科與實(shí)際生活的深度融合，也是不同學(xué)科之間進(jìn)行高度協(xié)作的過程，更是學(xué)生在學(xué)習(xí)時學(xué)用互補(bǔ)的一個過程。

（三）回歸生活進(jìn)行數(shù)學(xué)教學(xué)

學(xué)習(xí)的重要目標(biāo)之一就是通過所學(xué)知識為實(shí)際生活服務(wù)。STEM教育理念使數(shù)學(xué)與實(shí)際生活的聯(lián)系又近了一步。將所學(xué)的數(shù)學(xué)知識和生活實(shí)際相結(jié)合能有效提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動他們的學(xué)習(xí)積極性。例如，為了使學(xué)生將學(xué)到的知識運(yùn)用到生活中，培養(yǎng)和發(fā)展學(xué)生解決問題的意識和創(chuàng)新意識，可以多讓學(xué)生做一些與實(shí)際生活相關(guān)的試題。比如下面這道題：請同學(xué)們?yōu)榻處熜沦I的一套房子地面裝修出謀獻(xiàn)策，要求是既美觀又省錢。每位同學(xué)根據(jù)題目給出的信息找出地面的長寬高，再根據(jù)地板的價錢計算出最優(yōu)惠的方案。這種問題就是與我們的實(shí)際生活緊密關(guān)聯(lián)的，可以幫助學(xué)生解決和處理一些實(shí)際生活中可能會遇到的問題。再如，學(xué)習(xí)方差的知識時，教師可以找?guī)讉€學(xué)生站到講臺上，觀察和測量一下他們每個人的身高，測量完成后記錄一下方差，然后再讓他們站到凳子上，觀察方差還是否一樣。由此看來，數(shù)學(xué)教學(xué)要緊密聯(lián)系實(shí)際生活環(huán)境，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)有助于他們自主學(xué)習(xí)、合作交流的情境，幫助他們獲得基本的數(shù)學(xué)知識和技能，進(jìn)一步發(fā)展思維能力，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)好數(shù)學(xué)的信心。

三、結(jié)束語

面對新時期背景下的初中數(shù)學(xué)教育要求，STEM教育理念的出現(xiàn)無疑給初中數(shù)學(xué)教學(xué)打了一劑強(qiáng)心針，為數(shù)學(xué)教育指明了新的發(fā)展方向。站在數(shù)學(xué)教育的本質(zhì)與核心角度來看，數(shù)學(xué)教育本身就蘊(yùn)含著STEM理念和STEM知識，只不過是缺少了系統(tǒng)性的歸納與講解。未來的數(shù)學(xué)教育很有必要將STEM教育理念作為教育的支持體系，推進(jìn)數(shù)學(xué)教育的創(chuàng)新和改革。此外，堅(jiān)持STEM的教育理念，會讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)展創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神，最終成為敢于面向未來、勇于競爭的人才。