基于STEM的初中數學綜合實踐活動的開展

許穎慧

(福建省廈門雙十中學 福建廈門 361000)

STEM這個單詞，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）的英文首字母，顧名思義就是將這四門學科結合起來對學生進行教育。其中科學在于認識世界、解釋自然界的客觀規律；技術和工程則是在尊重自然規律的基礎上改造世界、實現與自然界的和諧共處、解決社會發展過程中遇到的難題；數學則作為技術與工程學科的基礎工具。STEM教育是一種新型的教育理念和模式，是一種注重實踐、跨越學科的教育[3]。它區別于傳統的只是注重書本知識的單一學科教學的教育概念，打破了傳統教學孤立地傳授學科知識的做法，像是物理就是物理，數學就是數學等。它強調跨學科學習，擺脫了傳統意義上的只是以每一門學科的課本為基準的教學方法，轉而面向現實中的具體問題或項目，探究解決問題的思想和方法。它更加強調知識的綜合運用和培養學生的創新性思維，注重培養綜合性發展的人才。

一、基于STEM進行教學的意義

（一）有利于培養全面發展的學生

STEM教育做到了將多門學科結合起來進行教學，它彌補了傳統教育中以單門學科為基準教育的短板[2]，它以學生的實際需求為出發點，結合生活中的實際所需，不再只是以短期汲取知識為目標，而是對學生進行長期能力的培養，以將學生培養成為全面發展、具有綜合學習能力的人為最終目標。

（二）有利于提高學生的實踐能力

STEM教育是主張學生通過實踐獲得其中的知識和道理。STEM教育要求學生不能只是等待教師教授他們，對他們進行知識灌輸，而是要他們自己主動學習，學會動手動腦，明白結果與過程一樣重要的道理。在這種教學方式之下，要求學生通過動手實踐和探索式的發現，能夠真正喚醒學生與生俱來的創造力潛能，成為真正全面發展的、實踐能力強、對未來挑戰具有應對能力的人。

二、基于STEM進行教學的策略

（一）通過實驗進行數學教學

基于STEM教育的初中數學教學，主張學生通過自己動手實踐發現數學中的奧秘，由此看來，實驗在初中數學教學中有重要作用。進行數學實驗，可以讓學生在分享、創造和體驗中獲得快樂，也可以讓學生在團體協作中得到幫助和啟發。當然，這樣的教學方式也會吸引學生的學習興趣。例如，學習初中數學中的“空間與圖形”這一章節時，教師可以讓學生通過小組合作實驗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，跟著教師的步驟進行折疊，折疊后將圖形展開，與書上給出的一些結論進行比對，理解其中的定理。在這次動手實驗中，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，側棱是相鄰兩個側面的交線，棱柱的所有側棱長相等，棱柱上下底面的形狀相同，側面的形狀都是長方體。其次，學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，通過學生自己動手實驗，可以增強他們的理解能力，也可以給他們留下深刻的印象。再如，學習等腰三角形的性質時，教師可以讓學生分組合作，在白紙上畫出等腰三角形并剪下，通過折紙實驗，讓學生通過合作、交流、討論，自主探究得出三線合一的性質。

總的來說，通過實踐進行數學教學的方法，可以激發學生學習數學的興趣，也會增強學生對知識的應用意識。

（二）通過學科融合進行數學教學

STEM教育強調各個學科之間的融合，這種教學方法大大提高了課堂教學效率，也激發了學生的探究欲望，讓學生發現原來學科之間并不是相互獨立的，它們之間存在緊密的聯系，只要有一雙會發現聯系的眼睛，就會在學習方面有新的突破。當然，這種好奇心和求知欲望是推動學生進行數學學習的內在動力，對學生的終身發展有重要作用。著名數學家拉克斯曾經說過：“數學和物理的關系尤其牢固，其原因在于數學的課題畢竟是一些問題，而許多數學問題是物理中產生出來的，并且不止于此，許多數學理論正是為處理深刻的物理問題而發展出來的。”由此可以發現，數學和物理這兩門學科并不是獨立存在的，它們之間有著千絲萬縷的聯系。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，中途發動機突然熄火。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）還能往前漂移多遠的距離。要寫解出這道題，就得先要搞清楚各個量之間的關系，在初中階段所學到的方程知識似乎就起了作用。由此看來，數學運算甚至好像是專門為了解決物理學中某類問題而專門研究的一樣。可以這樣說，數學也是伴隨著物理學的發展而發展的。在生活和學習中，有時我們也會發現，有很多數學問題其實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學問題。總的來說，我們會發現，STEM教育強調的學科融合是學科與實際生活的深度融合，也是不同學科之間進行高度協作的過程，更是學生在學習時學用互補的一個過程。

（三）回歸生活進行數學教學

學習的重要目標之一就是通過所學知識為實際生活服務。STEM教育理念使數學與實際生活的聯系又近了一步。將所學的數學知識和生活實際相結合能有效提高學生的學習興趣，調動他們的學習積極性。例如，為了使學生將學到的知識運用到生活中，培養和發展學生解決問題的意識和創新意識，可以多讓學生做一些與實際生活相關的試題。比如下面這道題：請同學們為教師新買的一套房子地面裝修出謀獻策，要求是既美觀又省錢。每位同學根據題目給出的信息找出地面的長寬高，再根據地板的價錢計算出最優惠的方案。這種問題就是與我們的實際生活緊密關聯的，可以幫助學生解決和處理一些實際生活中可能會遇到的問題。再如，學習方差的知識時，教師可以找幾個學生站到講臺上，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，數學教學要緊密聯系實際生活環境，為學生創設有助于他們自主學習、合作交流的情境，幫助他們獲得基本的數學知識和技能，進一步發展思維能力，激發學習興趣，增強學生學好數學的信心。

三、結束語

面對新時期背景下的初中數學教育要求，STEM教育理念的出現無疑給初中數學教學打了一劑強心針，為數學教育指明了新的發展方向。站在數學教育的本質與核心角度來看，數學教育本身就蘊含著STEM理念和STEM知識，只不過是缺少了系統性的歸納與講解。未來的數學教育很有必要將STEM教育理念作為教育的支持體系，推進數學教育的創新和改革。此外，堅持STEM的教育理念，會讓學生在學習中發展創新意識和創新精神，最終成為敢于面向未來、勇于競爭的人才。