STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合的實踐

陳天忠

相對其他學(xué)科而言，數(shù)學(xué)知識更為抽象和復(fù)雜。將STEM理念融入小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)可以形成更系統(tǒng)化、科學(xué)化的教學(xué)模式，一方面，可以幫助小學(xué)生養(yǎng)成良好的解決問題的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)效率和教師的教學(xué)水平，另一方面，可以創(chuàng)新教學(xué)模式，改變傳統(tǒng)模式中不合理的教學(xué)理念。將枯燥無味的教育模式創(chuàng)新成“重實踐、重理解”的教學(xué)模式，有效培養(yǎng)學(xué)生的自主探究理念。

作為一種教學(xué)方法，STEM教育理念是以解決問題為導(dǎo)向的一種課程組織方式。可以通過對教學(xué)內(nèi)重組的方式將零散的教學(xué)內(nèi)容變得系統(tǒng)化，從而提升學(xué)生的綜合能力。將STEM教育理念融入小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)可以進(jìn)一步提升學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力，幫助落實小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)。研究以“長方體和正方體”教學(xué)為例，希望對相關(guān)研究起到一定的借鑒和參考。

1 STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合策略

1.1 引入STEM教育理念，促思維生活化

STEM教育理念主導(dǎo)數(shù)學(xué)教學(xué)要生活化，在日常教學(xué)中融入生活化元素，可以讓零散的數(shù)學(xué)知識更系統(tǒng)化，同時更具邏輯性。所以，小學(xué)數(shù)學(xué)教師在開展教學(xué)過程中需要對教學(xué)中的重難點有明確的掌握，再結(jié)合實際情況與具體學(xué)情設(shè)計教學(xué)內(nèi)容、選擇教學(xué)素材，讓晦澀難懂的理論更具實踐性，從而提升學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力和實踐能力。

比如，在開展“觀察物體（三）”一課時的教學(xué)時，教師需要將培養(yǎng)學(xué)生的空間感作為一項重要的教學(xué)內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生展開學(xué)習(xí)，在教師的要求下完成作業(yè)，具體為：

擺一擺。

（1）如果我們從正面看到的圖案是，那么如何用五個正方體擺出來呢？

（2）如果我們從上面看到的圖案是，你能用五個正方體擺出來嗎？

（3）思考一下，你為什么要這樣擺呢？在擺放的過程中你有什么發(fā)現(xiàn)？掌握了什么規(guī)律？

研究為學(xué)生布置作業(yè)后并沒有明確要求實操道具，只向?qū)W生說明只要答案合理就可以。但是在學(xué)生的作業(yè)中發(fā)現(xiàn)學(xué)生充分利用了一切可利用的素材，按照教師的要求完成了作業(yè)。通過學(xué)生提交的作業(yè)也可以看出班級內(nèi)所有學(xué)生空間思維能力的水平不盡相同，但是在動手實操方面基本都可以達(dá)到教學(xué)的要求。有的學(xué)生充分利用了現(xiàn)成的工具，有的自己制作了正方體，空間思維能力較強的學(xué)生可以利用二維平面直接想象到三維立體圖形。學(xué)生通過親自動手完成作業(yè)，將自己所看到的平面圖形動手復(fù)原成了立體圖形，不僅鍛煉了空間想象力和動手能力，還幫助學(xué)生積累了豐富的解決問題的經(jīng)驗，鍛煉了學(xué)生解決問題的能力，提升了生活化思維能力。

由此可見，對小學(xué)階段的學(xué)生個體發(fā)展?fàn)顩r加以分析，我們不難發(fā)現(xiàn)，他們的身心發(fā)展程度不高，思維、認(rèn)知等方面的經(jīng)驗比較缺乏，難以理性地投入數(shù)學(xué)課堂，認(rèn)真專注地學(xué)習(xí)知識，掌握數(shù)學(xué)本質(zhì)。教師要充分認(rèn)識到學(xué)生的這一特點，通過與家長溝通、觀察學(xué)生學(xué)習(xí)狀況等方式來了解學(xué)生的身心發(fā)展特點，進(jìn)而在STEM教育理念指導(dǎo)下，探尋適合的方法構(gòu)建高效的數(shù)學(xué)課堂，激發(fā)學(xué)生的參與興趣、探究興趣。要讓學(xué)生在教師循序漸進(jìn)的引導(dǎo)下主動地參與數(shù)學(xué)知識學(xué)習(xí)、數(shù)學(xué)現(xiàn)象觀察、數(shù)學(xué)問題探究等活動，讓學(xué)生在這一過程中真正收獲知識、鍛煉能力，促進(jìn)學(xué)生自身更好地發(fā)展。

1.2 引入STEM教育理念，使思維信息化

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，教學(xué)設(shè)備也不斷升級，在教學(xué)過程中借助現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備輔助教學(xué)已經(jīng)成為教師們常用的教學(xué)手段，STEM教育理念也支持將現(xiàn)代化的教學(xué)設(shè)備與教學(xué)相結(jié)合。教學(xué)內(nèi)容信息化可以讓原本繁雜無味的抽象知識變得更為直觀具體，更具趣味性。教師通過多媒體、電子書包等教學(xué)能夠及時有效地提升教學(xué)質(zhì)量。STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)的融合要求教師熟練掌握教材內(nèi)容并且根據(jù)學(xué)生的具體學(xué)情設(shè)計教學(xué)情境和教學(xué)活動，充分發(fā)揮學(xué)生的能動性，讓學(xué)生的創(chuàng)造思維得到有效提升。

在引導(dǎo)觀察長方體時，大部分學(xué)生可以進(jìn)行有效的觀察，但由于學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗和年齡的限制，會讓學(xué)生無法更全面地進(jìn)行觀察。特別是對于學(xué)習(xí)能力比較普通的學(xué)生來說，盡管他們能夠描繪出長方體的特征，但語言組織能力卻不強，描述的也不夠精確，這就可能為日后的教學(xué)開展埋下阻礙。所以，研究在進(jìn)行“長方體和正方體的認(rèn)識”教學(xué)實踐時，教師可以以“點—線—面”為切入點開展教學(xué)，同時利用多媒體展示并結(jié)合教師的解說，讓學(xué)生對長方體產(chǎn)生初步認(rèn)知。將知識通過多媒體動畫演示與教師口頭講解后，可以讓學(xué)生記得更牢、更久。所以，可以讓學(xué)生通過感知和直觀觀看的方式找到長方體的點、線、面，從而加深學(xué)生的印象，讓學(xué)生能夠?qū)χR掌握得更加牢固。

在學(xué)生已經(jīng)具體掌握了長方體的構(gòu)成后，教師可以根據(jù)教材中的內(nèi)容讓學(xué)生進(jìn)行觀察和記錄。利用多媒體進(jìn)行透視圖展示（如圖1所示），將長方體以動態(tài)畫的形式展現(xiàn)在學(xué)生面前，在展示的同時向?qū)W生解說面與面、棱與相對面之間的關(guān)系。然后向?qū)W生展示如何改變長方體的長度將其改變?yōu)橐粋€特殊的長方體，直觀化的展示可以讓學(xué)生更好地理解長方體有四個相同長方形的原因。動態(tài)的變化過程會在學(xué)生腦海中留下深刻的印象，能夠為后續(xù)學(xué)習(xí)“長方體的長發(fā)生變化會引起哪些面的變化”奠定良好的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)。

觀察手中的長方體，將你的發(fā)現(xiàn)填在書本P19的表中。

（1）長方體有（ 6 ）個面

（2）每個面都是什么形狀？

答：一般情況下是6個長方形，特殊情況下可能是兩個正方形和4個長方形。

（3）哪些面是完全相同的？

答：相對的面是完全相同的。

（4）長方體有（ 12 ）條棱。

（5）那些棱長度相等嗎？

答：相對的棱長度相等。

（6）長方體有（ 8 ）個頂點。

小學(xué)生學(xué)習(xí)幾何知識培養(yǎng)空間觀念的主要途徑就是實踐操作和觀察對比。所以，小學(xué)數(shù)學(xué)教師在進(jìn)行教學(xué)時要充分利用好教材，構(gòu)建更具生活化的情景，輔助學(xué)生掌握新知，不斷積累活動經(jīng)驗，強化空間想象力，同時培養(yǎng)其在生活實際中將空間知識轉(zhuǎn)化為具體信息的能力，讓學(xué)生的思維能力與空間思維能力得到有效鍛煉。

由此可見，現(xiàn)代教育技術(shù)逐漸成熟，以信息技術(shù)為支撐的數(shù)學(xué)教學(xué)模式正在逐步發(fā)力。相對于傳統(tǒng)的教學(xué)活動，信息技術(shù)對課堂中的圖片、算理、問題等教學(xué)資源進(jìn)行整合，將其加工為動畫、教學(xué)視頻等全新的形式，以此來激發(fā)學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)熱情。STEM教育理念當(dāng)中提及了“技術(shù)”的有關(guān)概念，教師可嘗試在教學(xué)活動中搭建信息技術(shù)平臺，基于展出問題、數(shù)學(xué)互動、計算驗證的多元視角與學(xué)生展開交流，匯總數(shù)學(xué)知識與數(shù)學(xué)方法，利用信息化技術(shù)展示教學(xué)過程，與學(xué)生展開交流，幫助學(xué)生整合數(shù)學(xué)算理算法；也可以在學(xué)生完成數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)任務(wù)之后利用信息技術(shù)導(dǎo)入學(xué)習(xí)任務(wù)，實現(xiàn)高效教學(xué)。STEM教育理念關(guān)注學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力的培養(yǎng)，讓學(xué)生獨立探究數(shù)學(xué)知識，在發(fā)現(xiàn)問題之后進(jìn)行求解，能更好地保障數(shù)學(xué)教學(xué)的有效性。

1.3 引入 STEM 教育理念，助學(xué)習(xí)多元化

作為一門邏輯性和規(guī)律性較強的學(xué)科，數(shù)學(xué)對于學(xué)生的總結(jié)能力要求較高。學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)時要學(xué)會將新舊知識聯(lián)系起來構(gòu)建自己的知識體系。在擁有了自己的知識體系后，解決問題的能力也便得到了鍛煉。為了讓STEM教育理念更好地與小學(xué)數(shù)學(xué)實踐相融合，教師在備課階段需要充分了解學(xué)生的具體學(xué)情，根據(jù)不同學(xué)生的學(xué)習(xí)能力開展層次化教學(xué)。

以課后習(xí)題為例（如圖2所示），由于這道題比較考查學(xué)生的綜合能力，所以很多學(xué)生都不知道該從哪里著手去解決問題，主要原因就是沒有將之前所學(xué)的內(nèi)容與本堂內(nèi)容進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。缺乏空間觀念，因此在做這道題時不知從哪里入手。

如何通過解決這道題來培養(yǎng)學(xué)生的空間思維能力？研究通過引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行一題多解的方式和學(xué)生一起完成了這道題。

（1）求站臺前后的面積（如圖3所示）。在求這道題的答案時，一般的同學(xué)都會先去求站臺前后的面積，這種方式是最為保險也最為規(guī)矩的一種計算方法，通過這種解題思路可以看出大部分同學(xué)已經(jīng)掌握了組合圖形的基本特征。所以，教師可以引導(dǎo)學(xué)生繼續(xù)思考，告訴學(xué)生還有其他的解決方案，請同學(xué)們認(rèn)真思考。在聽到教師的引導(dǎo)后，學(xué)生會主動思考第二種解題方法，有學(xué)生很快便給出了答案：把三個長方體摞在一起可以得到一個新的長方體，因為它們的底面相同。在得到這一答案后，教師通過多媒體對學(xué)生的解題思路進(jìn)行演示（如圖4所示），通過動態(tài)化的過程演示可以讓學(xué)生的思路更加開闊，想到通過改變圖形位置的方法得到問題的答案。

（2）求站臺左右兩側(cè)的面積。通過第二種解題思路，大部分的同學(xué)都已經(jīng)掌握了利用平移的方式求面積的方法（如圖5所示）。在保持原來表面積不變的條件下，利用面積相同的概念平移其中的一個面得到完整的面，能夠讓計算變得更簡單。并且在這一過程中，已經(jīng)有一部分同學(xué)利用相對面面積相同的原理算出了另一側(cè)的面積。充分證明學(xué)生已經(jīng)對“透視”能力有所掌握，同時也提升了自身的空間觀念。

動態(tài)化的演示過程與一題多解的方式可以培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力，讓所有同學(xué)的能力都能夠得到鍛煉和整體提升。通過師生之間的交流幫助學(xué)生開拓思維掌握了更多解題方法，提升了解決問題的能力，數(shù)學(xué)思維更為多元化，各方面的能力都得到了進(jìn)一步的提升。

由此可見，在小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)中，為了提升STEM教育理念的應(yīng)用水平，提高授課質(zhì)量，教師應(yīng)該及時對課堂教學(xué)效果進(jìn)行總結(jié)，根據(jù)學(xué)生反饋及時改進(jìn)教學(xué)方式。同時，教師要根據(jù)學(xué)生的課堂表現(xiàn)分析教學(xué)內(nèi)容深度和廣度的拓展是否恰當(dāng)，適時做出合理調(diào)整。教師的及時改進(jìn)、及時優(yōu)化，對提高學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)效果有積極影響。

2 STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融合的反思

處于小學(xué)階段的學(xué)生，還沒有形成系統(tǒng)性的學(xué)習(xí)習(xí)慣，在對于知識掌握以及學(xué)習(xí)新知的能力上仍有許多發(fā)展空間。研究在進(jìn)行教學(xué)實踐時大部分時間以引導(dǎo)和演示為主，更為直觀具體地向?qū)W生展示了圖形的形式和操作過程，給予學(xué)生自我思考的時間和機(jī)會較為有限，在生活化教學(xué)中，積極引導(dǎo)學(xué)生利用生活中常見的素材解決課堂問題時，沒有進(jìn)一步拓展學(xué)生思維，讓學(xué)生利用自己的雙手創(chuàng)造更具生活化的學(xué)習(xí)工具，同時缺乏更多生活化的案例，在教學(xué)上與真正的生活化仍舊存在一定差距。在具體教學(xué)過程中研究沒有充分發(fā)揮學(xué)生的能動性，給予學(xué)生的時間相對較短，不利于充分發(fā)揮學(xué)生的主動性。研究在教育教學(xué)中充分尊重了學(xué)生的主體意識，大部分時間以引導(dǎo)為主，通過提問題和拓展思路的方式幫助學(xué)生不斷打開自身思維，引導(dǎo)學(xué)生主動思考，有效培養(yǎng)了學(xué)生的邏輯思維能力和解決問題的能力，通過信息化教學(xué)手段將學(xué)生無法直觀觀察到的立體圖形進(jìn)行拆分重組等演示，更為直觀地向?qū)W生展示了立體圖形的拆解過程，有效培養(yǎng)了學(xué)生的空間感。并且，研究在教育教學(xué)中盡量考慮到各個層面的同學(xué)，通過分層教學(xué)的方式讓不同學(xué)習(xí)層次的同學(xué)都能夠積極參與到課堂教學(xué)中，與教師進(jìn)行互動，不僅構(gòu)建了良好的課堂氛圍，還為學(xué)習(xí)能力處于中下層的學(xué)生樹立了學(xué)習(xí)自信心，幫助其建立學(xué)習(xí)體系，讓其在今后的學(xué)習(xí)中能夠更有沖勁和干勁。未來，研究將會持續(xù)深耕于小學(xué)教學(xué)領(lǐng)域，不斷學(xué)習(xí)最新的教育理念和教學(xué)方法，始終將學(xué)生的個人成長放置于首位，不斷提升個人的教育教學(xué)水平，充分了解小學(xué)數(shù)學(xué)的教育理念與教育內(nèi)涵，結(jié)合學(xué)生的具體學(xué)情與身心發(fā)展特征，設(shè)計更為有趣的教學(xué)活動和教學(xué)內(nèi)容，用科學(xué)合理的問題引導(dǎo)學(xué)生積極思考，保持課堂內(nèi)容的豐富性與課堂氛圍的活躍度，讓學(xué)生在觀察、實踐、探究的過程中提升個人能力。在今后的學(xué)習(xí)和研究中，研究會繼續(xù)積極探索STEM與小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)融合的實踐教學(xué)，讓小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量得到更進(jìn)一步的提升，讓學(xué)生的綜合素養(yǎng)得到更進(jìn)一步的提高。

綜上所述，將STEM教育理念融入小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)，為小學(xué)數(shù)學(xué)教師提供了更多新型的教學(xué)方式，同時也為教師指明了更為科學(xué)的教學(xué)方向。STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)課堂的融合，能夠革新小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)模式，為小學(xué)數(shù)學(xué)課堂注入更多的活力和創(chuàng)新點，對于學(xué)生在數(shù)學(xué)方面的學(xué)習(xí)起著非常積極的影響，不僅能夠強化學(xué)生的綜合能力，還能夠讓學(xué)生多方面綜合發(fā)展，貫徹落實小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科素養(yǎng)的要求。但想要將STEM教學(xué)與小學(xué)數(shù)學(xué)課堂更好地結(jié)合，還需要教師不斷提高自身的教學(xué)水平和教學(xué)素養(yǎng)，在開展教學(xué)時需要教師根據(jù)學(xué)生的實際生活為學(xué)生設(shè)計更加貼合生活實際的案例，利用生活化的教學(xué)手段創(chuàng)設(shè)更生動有趣的教學(xué)情境。通過觀察、實操、對比、記錄等方式讓學(xué)生解決問題的經(jīng)驗更豐富，不斷強化其邏輯思維能力與實踐能力，培養(yǎng)良好的空間感知立體幾何感，同時幫助其養(yǎng)成多元化解題能力，幫助學(xué)生構(gòu)建知識體系，鍛煉學(xué)生的綜合能力，讓小學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)質(zhì)量得到進(jìn)一步的提升。

（作者單位：貴州省黔南州長順縣擺所鎮(zhèn)下壩小學(xué)）