STEM教育理念在小學數學推導圓錐的體積教學過程中的應用

胡艷艷

摘 要：STEM教育已經成為各國未來教育改革創新的重要方向。隨著STEM教育的不斷發展，讓STEM教育理念服務于小學數學課堂，靈活運用各學科知識，多途徑地解決圓錐體積問題。

關鍵詞：STEM教育；圓錐；體積

STEM教育，即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engi-neering）、數學（Mathematics）教育的統稱。[1]STEM教育是當今知識經濟時代下全新的教育范式，以培養具有善于質疑、勇于實踐和敢于創新的學習品質，以及具有跨學科知識素養和解決真實問題能力的人才為根本目標，已經成為各國教育領域的重要發展戰略。[2]

STEM教育的特色是重視學科知識之間的內在聯系。中小學階段的整合性STEM教育是把STEM領域的核心概念置于富有吸引力的現實問題情境中，采用問題解決驅動的以學生為中心的教學方式，支持數學和（或）科學內容學習的同時，通過強調問題解決過程中學科之間的整合，幫助學生習得工程設計和（或）技術手段、理解各學科間的緊密聯系，體會學科的價值，培養21世紀新技能，提高學生對STEM學科的積極態度及投身STEM領域相關事業的熱情。[3]

STEM教育注重學生學習與實際生活之間的聯系，教育要立足于生活，從真實生活中的問題出發。強調“做中學”“學中做”的教學理念，開展基于真實問題情境下的探索式學習。[4]作為一名小學一線數學教師，筆者嘗試將STEM理念服務于小學數學課堂教學中，在推導圓錐體積的教學中，多學科的融合教育有助于提高學生理科綜合素質，提高運用多學科知識經驗的能力，思考多樣化解題策略和途徑，增強團隊意識。

一、基于現實生活情境，提出問題

“圓錐的體積”是人教版小學數學六年級下冊的內容，屬于空間與圖形知識的教學，是小學階段幾何知識的重難點部分。筆者執教于農村小學，近幾年隨著經濟的發展，家家戶戶都蓋起了高樓，大部分學生也都看到過磚工師傅造房子。因此展示了磚工師傅使用鉛錘體的一段視頻，并提出兩個問題：（1）為什么要使用鉛錘體？（2）這個鉛錘體的體積是多少？

對于第一個問題，有的學生回答“不知道”，有的學生猜測“因為鉛錘重，把線拉直了”，有的學生提議上網查。其實這個問題屬于科學的范疇，于是筆者帶領學生上網搜查，得到了答案：利用重力作用，鉛錘懸掛后，鉛錘豎直向下指向地心，旁邊的物體通過與鉛垂線的比較后，確定其是否豎直，多用于建筑測量。

對于第二個問題，有的學生搶著回答“是圓柱體的三分之一”，這部分學生大都是預習過新課了，直接記住了圓錐的體積公式，但是真正讓他講原理，問他如何推導的就不能解釋清楚了。于是，筆者啟發能不能動手實驗來推導出圓錐的體積。

二、融合多學科知識、多樣化策略解決問題

1.頭腦風暴：預估方案

學生盡可能地開拓思維，天馬行空，在沒有任何條件限制的情況下，提出各種方案并及時討論方案的可行性。

2.小組討論：如何選材

筆者提供了規格不同的3組實心的等底等高的圓柱和圓錘，規格不同的6組空心的等底等高的圓柱和圓錐，2個500ml的量杯、2個500ml的量筒、電子秤、適量的沙子和水。雖然材料帶有一定的方法的指向性，但是學生可以選擇自己需要的材料，設計方案，并上臺領取所需材料。

3.合作實施：完成任務

學生按照設計方案，動手實驗。筆者巡視各小組并在必要的時候提供指導性幫助。

4.匯報交流：全班介紹

三、STEM教育理念之體現

1.數學與信息

隨著現代信息技術的發展，課堂教學中也越來越多地借助了多媒體技術。本節課筆者通過一段視頻讓學生更真實地感受了圓錘（鉛錘），從而引發思考。在解決第一個問題時，帶領學生上網查資料，通過發達的信息網絡來快速解決課堂上的問題。

2.數學與科學

本節課的第一個問題：為什么要使用鉛錘體？它是一個科學問題。數學和科學這兩門學科其實是緊密聯系在一起的。通過生活中的一幕，引起思考，在數學課堂上也可以解決科學問題。

3.數學與統計

本節課的實驗方案都進行了多組實驗。通過不同規格的組別進行反復多次實驗，以保證實驗的可信性，并利用統計學的方法得出結論。

四、展望未來，大力發展STEM教育

放眼全球，STEM教育已經成為各國未來教育改革創新的重要方向。美國、英國、澳大利亞在這方面的課程開展已經非常成熟。而我國也在上海成立了STEM云中心。在21世紀的全球經濟競爭中，數學知識至關重要。數學是基礎學科，學好數學不僅有利于學習者更好地學習其他STEM課程，還有利于提高判斷力和形成嚴密的邏輯思維習慣。[5]

參考文獻：

[1]龔凱健.STEM教育背景下小學科學教育的思考[J].陜西教育，2016（6）.

[2]秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實問題情景的跨學科式的教育[J].中國電化教育，2017（4）.

[3]楊亞平，陳晨.美國中小學整合性STEM教學實踐研究[J].外國中小學教育，2016（5）.

[4]秦瑾若，傅鋼善.STEM教育：基于真實問題情景的跨學科式的教育[J].中國電化教育，2017（4）.

[5]張燕軍.21世紀美國中小學生STEM素質低下問題及其對策[J].外國中小學教育，2013（6）.

編輯 溫雪蓮