融入STEM教育理念實(shí)現(xiàn)多維度學(xué)習(xí)

林卿海

〔摘? ? 要〕? 將STEM教育理念融入數(shù)學(xué)課堂，實(shí)現(xiàn)多學(xué)科關(guān)聯(lián)，讓學(xué)生從不同的維度感受數(shù)學(xué)知識(shí)，既能帶給學(xué)生與眾不同的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，增強(qiáng)其數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)，又能培養(yǎng)其關(guān)聯(lián)思維，并有效打破學(xué)生碎片化學(xué)習(xí)的現(xiàn)狀。然而，如何正確開(kāi)發(fā)STEM理念，科學(xué)改革課堂教學(xué)方案，并實(shí)現(xiàn)預(yù)期的教學(xué)效果，還需要我們?cè)诮酉聛?lái)的教研與備課中做出深入思考。

〔關(guān)鍵詞〕? STEM教育理念；多維度學(xué)習(xí)；教學(xué)研究

〔中圖分類號(hào)〕? G424? ? ? ? ? ? ? ?〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕? A? ? ? ? 〔文章編號(hào)〕? 1674-6317? （2023）? 13-0043-03

STEM教育理念是跨學(xué)科的教育理念。將STEM理念融入課堂，能有效打破數(shù)學(xué)課枯燥乏味的局面，讓學(xué)生從不同的領(lǐng)域出發(fā)，深切感受到數(shù)學(xué)知識(shí)的特征和意義。而隨著新型教學(xué)模式的推進(jìn)，不但能增強(qiáng)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，也能助力其核心素養(yǎng)的提升，從而實(shí)現(xiàn)理想的高效教學(xué)。然而，個(gè)別教師在引入STEM理念時(shí)，未能對(duì)其做深入性的思考，只是在表面整改了教學(xué)，導(dǎo)致課堂換湯不換藥，學(xué)生依然缺乏學(xué)習(xí)動(dòng)力。那么，到底如何將STEM與數(shù)學(xué)教學(xué)有效整合，才能發(fā)揮最佳的教學(xué)效果呢？對(duì)此，我們需要從兩個(gè)方向著手：第一，重置教學(xué)方式，構(gòu)建交叉式學(xué)習(xí)體驗(yàn)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)多維度學(xué)習(xí)；第二，構(gòu)建多元化數(shù)學(xué)活動(dòng)，引領(lǐng)學(xué)生從不同角度探究數(shù)學(xué)知識(shí)，優(yōu)化實(shí)踐活動(dòng)質(zhì)量。

一、構(gòu)建交叉式數(shù)學(xué)課堂，實(shí)現(xiàn)多維度學(xué)習(xí)

STEM理念的核心思想是學(xué)科與學(xué)科間的穿插共融。換言之，我們?cè)诮虒W(xué)中可以融入不同領(lǐng)域的知識(shí)點(diǎn)，以此帶給學(xué)生不一樣的學(xué)習(xí)視角。這樣，不但便于他們更全面地感受數(shù)學(xué)，同時(shí)還能增強(qiáng)課堂的趣味性。由此，讓被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)探索，并為高效教學(xué)的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。在構(gòu)建交叉式數(shù)學(xué)課堂實(shí)踐中，我們可以針對(duì)學(xué)情從以下三個(gè)角度著手。

（一）多角度觀察知識(shí)特征

引導(dǎo)學(xué)生從多個(gè)角度觀察知識(shí)，能讓學(xué)習(xí)過(guò)程變得更有趣。這樣，數(shù)學(xué)將不再局限于圖形、數(shù)字等元素，其中還會(huì)涵蓋美學(xué)、工程學(xué)等內(nèi)容。這不但豐富了學(xué)生在課堂上的體驗(yàn)，同時(shí)也讓整個(gè)學(xué)習(xí)過(guò)程都將充滿無(wú)盡的靈動(dòng)性，由此帶給學(xué)生截然不同的學(xué)習(xí)體驗(yàn)。

以人教版小學(xué)數(shù)學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第六單元“多邊形的面積”的教學(xué)為例。講授新課前，我給學(xué)生展示了幾組花壇的圖片，如圖1、圖2所示。在欣賞圖片的過(guò)程中，有的學(xué)生表示圖1的三角花壇更漂亮，也有學(xué)生認(rèn)為圖2中的長(zhǎng)方形花壇更漂亮。于是，我進(jìn)一步詢問(wèn)原因，以此啟迪學(xué)生的美學(xué)思想。例如學(xué)生針對(duì)圖2表示“這個(gè)花壇只有綠色和紫色，整體是長(zhǎng)方形，看上去格外地規(guī)整！”當(dāng)然，在學(xué)生審美的基礎(chǔ)上，我還引出之前所學(xué)的數(shù)學(xué)知識(shí)，比如詢問(wèn)學(xué)生“哪個(gè)花壇的面積最大？”由此啟迪學(xué)生回憶三角形和長(zhǎng)方形的面積公式。在學(xué)生作答的基礎(chǔ)上，我又趁熱打鐵地引出平行四邊形（如圖3），然后提問(wèn)“如果同學(xué)們是園林大師，要設(shè)計(jì)一款圖3形狀的花壇，該如何確定面積大小呢？”留給學(xué)生5分鐘的思考時(shí)間。隨后，有學(xué)生提出“可以拆分計(jì)算。將圖中的圖形切分成兩個(gè)三角形與一個(gè)長(zhǎng)方形，它們的面積和就是這個(gè)圖形的面積?！蔽蚁仁菍?duì)他的回答給予了好評(píng)，而后追問(wèn)“有沒(méi)有更簡(jiǎn)單的計(jì)算方法呢？”在學(xué)生思考的過(guò)程中，我順勢(shì)引出“平行四邊形”的概念，由此讓學(xué)生在不知不覺(jué)中融入新課。

在這次教學(xué)中，我主要以美圖欣賞作為切入點(diǎn)，逐步引出新課知識(shí)。而在欣賞與思考中，學(xué)生不但聯(lián)系到了多邊形面積計(jì)算的方法，同時(shí)也讓平行四邊形的概念無(wú)縫銜接到了授課內(nèi)容中，從而提高了教學(xué)效率。

（二）多角度設(shè)計(jì)提問(wèn)

提問(wèn)是課堂教學(xué)的重要組成部分，能獲得一石激起千層浪的效果。在STEM理念指導(dǎo)下設(shè)計(jì)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)方案，我們也要對(duì)提問(wèn)的方式進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，多元化地啟迪學(xué)生的思維和創(chuàng)造性。如此，不但能帶給學(xué)生更多有趣的體驗(yàn)，也能有效增強(qiáng)數(shù)學(xué)課的氛圍。

以人教版小學(xué)數(shù)學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“長(zhǎng)方體和正方體”單元教學(xué)為例。當(dāng)學(xué)生初步掌握了二者的體積計(jì)算公式后，我引出了《烏鴉喝水》的故事。

師：這則故事揭示了哪些數(shù)學(xué)原理？（注：留給學(xué)生5分鐘的思考時(shí)間，此時(shí)他們可以個(gè)人思考，也可以互動(dòng)探究。）

生：當(dāng)烏鴉在瓶子內(nèi)放入石子時(shí)，瓶?jī)?nèi)的空間變小了。但是，由于瓶子的容積沒(méi)有發(fā)生改變，所以水平面會(huì)上升。

師：能否驗(yàn)證一下？

于是學(xué)生拿出礦泉水瓶，注入一半的自來(lái)水。而后，他們將自己在外面撿來(lái)的石子一顆顆地放入瓶?jī)?nèi)。不一會(huì)兒，水平面果然上升了。隨后其中一名學(xué)生將手指放入瓶口，觸碰到了里面的自來(lái)水（注：在放入石子前，他的手指還無(wú)法觸碰到里面的水）。于是得出結(jié)論，《烏鴉喝水》的原理可行。

為了進(jìn)一步啟迪學(xué)生思考，我又順勢(shì)追問(wèn)：“結(jié)合烏鴉喝水的原理，是否可以計(jì)算一些體積不是很大的不規(guī)則物體的體積？”隨后，我將菠蘿、榴蓮、西瓜等水果的圖畫(huà)展示在電子白板上。

生：根據(jù)《烏鴉喝水》的原理，可以準(zhǔn)備一個(gè)長(zhǎng)方體的魚(yú)缸，事先計(jì)算出水的容積。然后將某個(gè)水果放入魚(yú)缸內(nèi)，當(dāng)水平面上升后，重新計(jì)算水的容積。后者的容積減去前者的容積，就是水果的體積。

STEM更注重多元結(jié)合的實(shí)踐教育。在這節(jié)課中，我從一則故事入手，啟迪學(xué)生探究故事中的原理，再付諸實(shí)踐，而后再利用另一個(gè)問(wèn)題，進(jìn)一步驗(yàn)證原理的可行性。這不但有效地打破了教學(xué)常規(guī)，而且讓學(xué)生身臨其境，更為靈活地掌握了體積公式的運(yùn)用方法。

（三）多角度整合知識(shí)

為了避免學(xué)生出現(xiàn)碎片化學(xué)習(xí)的情況，我們要引導(dǎo)學(xué)生整合知識(shí)點(diǎn)，建立完整的認(rèn)知框架。與傳統(tǒng)教學(xué)不同的是，在整合知識(shí)點(diǎn)過(guò)程中，同樣要從多角度、多維度出發(fā)，讓理論知識(shí)與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)完美融合。仍以“多邊形的面積”單元教學(xué)為例。學(xué)生在我的引導(dǎo)下從三個(gè)角度整合知識(shí)點(diǎn)。

第一，整合目前已學(xué)的面積公式，包括三角形、正方形、長(zhǎng)方形，以及新課中提到的平行四邊形。

第二，整合實(shí)踐探究過(guò)程。例如某多邊形花壇，將其面積的計(jì)算過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)地梳理。譬如：不同的圖形分割方法，可以列出哪些算式？哪一種分割方法能提高該多邊形面積計(jì)算的效率？等等。

第三，總結(jié)多邊形面積計(jì)算中常見(jiàn)的問(wèn)題，其中包括容易失誤的部分。

這種多角度的整合，不但能讓學(xué)生扎實(shí)地掌握多邊形面積計(jì)算方法，同時(shí)也能促進(jìn)核心素養(yǎng)的提升。

當(dāng)然，還可以納入第四點(diǎn)，即多邊形面積計(jì)算方法與生活關(guān)系的整合。而在這個(gè)過(guò)程中，可以事先給學(xué)生提供具體的實(shí)踐方向，讓學(xué)生通過(guò)身臨其境的體驗(yàn)來(lái)完善認(rèn)知結(jié)構(gòu)，從而提升學(xué)習(xí)效率。

需要注意的是，在整合知識(shí)點(diǎn)過(guò)程中，不能一味地由教師引導(dǎo)，也要適當(dāng)?shù)貑⒌蠈W(xué)生思考整合的方法和路徑。久而久之，不但能幫助學(xué)生養(yǎng)成良好的習(xí)慣，同時(shí)還能提升他們的反思意識(shí)。

二、構(gòu)建交叉式訓(xùn)練活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)多元化訓(xùn)練

小學(xué)生數(shù)學(xué)能力的培養(yǎng)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，單純地通過(guò)幾次STEM的介入還遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法實(shí)現(xiàn)最終的目的。因此，在改革課堂教學(xué)模式的基礎(chǔ)上，我們也要將STEM理念落實(shí)于課下活動(dòng)之中。只有這樣，才能豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，拓寬他們的學(xué)習(xí)視野，由此為其數(shù)學(xué)能力的提升埋下伏筆。筆者認(rèn)為，構(gòu)建交叉式訓(xùn)練活動(dòng)期間，可以從以下兩個(gè)角度著手。

（一）體會(huì)數(shù)學(xué)在生活中的妙用

教學(xué)學(xué)習(xí)的最終目的并不是為了獲取高分，而是實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用。只有學(xué)生能運(yùn)用知識(shí)解決生活中的難題，他們才真正地掌握了數(shù)學(xué)。也只有實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，才能讓學(xué)生徹底擺脫“書(shū)呆子”形象，實(shí)現(xiàn)人才培養(yǎng)的目的。因此，在構(gòu)建交叉式訓(xùn)練活動(dòng)的實(shí)踐中，我們還要引導(dǎo)學(xué)生深入生活，體驗(yàn)數(shù)學(xué)的妙用。

以人教版小學(xué)數(shù)學(xué)六年級(jí)上冊(cè)第七單元“扇形統(tǒng)計(jì)圖”為例。在學(xué)完這節(jié)課后，我要求學(xué)生利用信息技術(shù)調(diào)查本市在2022年1月至12份的降雨量情況。其中，需要詳細(xì)統(tǒng)計(jì)每個(gè)月的降雨量，以及降雨量的變化幅度，還有某月份降雨量占全年降雨量的百分比。隨后，再酌情設(shè)計(jì)具體的統(tǒng)計(jì)圖。這樣，既能讓學(xué)生將所學(xué)的知識(shí)運(yùn)用到生活中，同時(shí)還能啟迪他們重溫折線統(tǒng)計(jì)圖與條形統(tǒng)計(jì)圖。另外，通過(guò)在互聯(lián)網(wǎng)中查找和整理數(shù)據(jù)，也能間接鍛煉學(xué)生搜集整合資料的能力。如此，讓學(xué)生得到了更為全面的鍛煉。

同理，在教學(xué)“多邊形的面積”后，我鼓勵(lì)學(xué)生在課下收集不同的樹(shù)葉。在這一活動(dòng)過(guò)程中，學(xué)生可以對(duì)樹(shù)葉的輪廓進(jìn)行勾勒，再在描邊的過(guò)程中，將其逐漸改為規(guī)則圖形，并通過(guò)相對(duì)應(yīng)的面積計(jì)算公式，簡(jiǎn)單估算樹(shù)葉的面積。而后，再結(jié)合繪畫(huà)的知識(shí)，將樹(shù)葉進(jìn)行拼貼，設(shè)計(jì)成優(yōu)美的拼貼畫(huà)。在欣賞畫(huà)面時(shí)，學(xué)生可以描述自己共用了多少片樹(shù)葉，以及這些樹(shù)葉的面積的和為多少。當(dāng)然，還可以順勢(shì)引入概率的知識(shí)點(diǎn)，比如估算相同面積的樹(shù)葉同時(shí)出現(xiàn)的概率。如此一來(lái)，既豐富了學(xué)生的課下體驗(yàn)，讓數(shù)學(xué)與生活發(fā)生緊密關(guān)聯(lián)，同時(shí)也間接幫助學(xué)生回憶了其他的知識(shí)，可謂一舉多得。

可見(jiàn)，基于STEM理念構(gòu)建數(shù)學(xué)活動(dòng)，并以生活作為切入點(diǎn)，打破了學(xué)習(xí)常規(guī)，讓學(xué)生擺脫了書(shū)面和試卷的束縛。但需要注意的是，適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行書(shū)面訓(xùn)練同樣非常重要，因此我們也要酌情提供習(xí)題訓(xùn)練的契機(jī)。只有這樣，才能讓學(xué)生更好地運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，提高學(xué)習(xí)效率。

（二）構(gòu)建競(jìng)技式主題活動(dòng)

小學(xué)生正處在身心發(fā)育的關(guān)鍵時(shí)期，在培養(yǎng)其數(shù)學(xué)能力的同時(shí)，也要關(guān)注他們身體的健康。在設(shè)計(jì)課下主題活動(dòng)中，可以將體育和數(shù)學(xué)結(jié)合在一起，并引入競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的基礎(chǔ)上，鍛煉他們的身體素質(zhì)。以“分?jǐn)?shù)的加法和減法”單元教學(xué)為例。在學(xué)完這節(jié)課時(shí)，我組織學(xué)生開(kāi)展接力賽跑活動(dòng)。但與傳統(tǒng)的接力賽不同的是，我新增了幾項(xiàng)規(guī)則。

第一，在每一個(gè)交接棒區(qū)域設(shè)置一張桌子，上面有事先準(zhǔn)備好的筆和紙，紙上是3～5道分?jǐn)?shù)加減法計(jì)算題。

第二，傳棒者抵達(dá)接棒者區(qū)域時(shí)，不能立即交接棒，而是要先把紙上的習(xí)題解答完。若直接交接棒，則判為犯規(guī)。

第三，在考核比賽成績(jī)時(shí)，不能只看哪個(gè)小組最先抵達(dá)終點(diǎn)，也要看他們對(duì)練習(xí)題的完成情況。其中，如果率先跑到終點(diǎn)的小組，其解題的準(zhǔn)確率低于百分之六十，同樣會(huì)判定為失敗。

這樣，學(xué)生便不能為了跑而跑，還要將心思放在解題上面。所以，若想取得比賽的勝利，他們還要扎實(shí)地掌握“分?jǐn)?shù)的加法和減法”知識(shí)，并靈活地運(yùn)用其中的算理，提升解題的效率。

同理，在組織羽毛球比賽時(shí)，我融入了幾何知識(shí)，比如要求計(jì)算何種角度可以提高競(jìng)技的勝率。當(dāng)然，也可以融入概率的知識(shí)，比如要求學(xué)生計(jì)算自己在三局兩勝的競(jìng)技賽中可以拿到冠軍的概率。

三、結(jié)語(yǔ)

總而言之，數(shù)學(xué)教學(xué)不能局限于固有的內(nèi)容，還要融入其他領(lǐng)域的知識(shí)，只有這樣，才能讓學(xué)生從不同的視角去體會(huì)數(shù)學(xué)，從而增強(qiáng)他們對(duì)知識(shí)的理解與運(yùn)用能力。STEM理念的介入，能讓數(shù)學(xué)知識(shí)更具代入感，讓學(xué)習(xí)更具直觀性，從而引發(fā)與小學(xué)生的形象思維的碰撞，促進(jìn)學(xué)生的認(rèn)知。需要注意的是，學(xué)生個(gè)體之間能力參差不齊，教師制訂的教學(xué)方案未必符合全體學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。因此，我們還要適當(dāng)?shù)厝谌敕謱永砟睿源舜_保全體學(xué)生共同進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1]王冬菊.STEM教育與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)的有效融合的實(shí)踐研究[J].求知導(dǎo)刊，2022（10）：20.

[2]胡東平.基于STEM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)策略研究[J].學(xué)周刊，2022（4）：21