STEM教育融入初中數學教學的思考與實踐

柏素霞

【摘 要】筆者通過不同形式的STEM教育培訓，以及查閱相關文獻，對比STEM理念與我國義務教育階段的數學新課程標準，結合數學學科素養與當下初中數學教學實際做了一些思考與實踐，旨在將STEM教育與現實數學課堂相融合，培養學生的創新精神、實踐能力及解決問題的能力。

【關鍵詞】STEM教育;數學實驗;創新精神和實踐能力;融入

隨著社會對人才需求的不斷提高，以培養創新型復合人才的STEM教育正逐步在全球普及推廣。STEM是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）和數學（Mathematics）英文首字母的簡稱，但它并非科學、技術、工程和數學知識的簡單疊加，而是強調多學科的整合。對于STEM教育的定義，學術界有不同的理解，針對現實的教育背景，筆者認同STEM教育視為一種教學策略，它變革了教育組織形式，是培養具有綜合科技素養和深度創新能力人才的教育新范式，它能夠培養學生的STEM綜合素養，提倡讓學生在課堂中像科學家一樣思考，像發明家一樣創造。

一、STEM教育與數學新課標

在數學課程中，為了適應時代發展對人才培養的需要，數學課程還特別注重發展學生的應用意識和創新意識。STEM教育正是聚焦于圍繞一個問題或項目，運用多學科知識解決問題，它強調對知識的綜合應用，對學科之間關系的關注， 將重心放在特定問題上，強調利用與科學、技術、工程和數學等學科相互關聯的知識解決問題，試圖從多學科知識綜合應用的角度，提高學生解決實際問題的能力。因此，在初中數學教學中融入STEM教育理念有助于落實數學新課程標準。

二、STEM教育與數學學科素養

數學是自然科學的重要基礎，在形成人的理性思維、科學精神、促進人的智力發展的過程中具有不可替代的作用，數學素養是現代社會每一個人應該具備的基本素養。無論是科學、技術和工程都離不開數學，數學是掌握科學、技術和工程設計的工具，在這個意義上，數學素養是根基，它要求學生掌握數學知識、數學定理，能夠進行數學運算，具有數學推理的能力。STEM素養包含科學、技術、工程和數學四個方面的素養，它們環環相扣將數學作為工具運用在科學、技術和工程之中。因此，STEM教育有利于學生數學學科核心素養的養成。

三、STEM教育在初中數學教學中的嘗試

（一）強調實驗教學，主動建構知識

STEM教育提倡通過真實的科學與探索，鼓舞和教育學生，讓學生在分享、創造和體驗中獲得快樂，在群體協作中得到幫助和啟發。布魯因（Bruning，2004）等人指出，STEM教育與認知科學的主張一致，認為學習是建構而不是接受的過程，這個過程少不了實驗。通過實驗教學不僅能培養學生的創新精神和實踐能力，而且能激發學生的興趣，增強學生的應用意識，這正是21世紀所需要的人才的必備能力。

例如：蘇科版教材八年級下冊數學“探索分式的性質”一課，可以在課堂中進行如下實驗：把ag糖放進一個大玻璃A中，加水，使糖充分溶化并搖勻，得到一大杯質量為bg的糖水，我們用式子表示糖水的甜度。

1.添加糖水，感受變化

（1）將大玻璃杯中的糖水倒一些到小杯中，在小杯中再加入一些水，此時糖水的甜度會如何變化？請你用數學式子來描述。

（2）將大玻璃杯中的糖水倒一些到小杯中，在小杯中再加入一些糖，此時糖水的甜度又會如何變化？請你用數學式子來描述。

2.配置糖水，感受甜度

將大玻璃杯中的糖水倒入三個小杯中，3個小杯中糖水的甜度與原先大杯中的甜度相同。

（1）從大玻璃杯A中舀出1勺，放入另一個大玻璃杯B中，此時大玻璃杯B中的糖水甜度如何？請用數學式描述你的結論。

（2）從大玻璃杯A中倒出3小杯糖水，再把這3小杯糖水全部倒進一個空的大玻璃杯C中，混合后的糖水的甜度如何？

STEM教育強調“做中學”，此類的實驗教學能使學生在現實情境中抽象出數學知識，主動建構知識，使學生更容易理解數學的本質，而享受成功的樂趣，培養了學生的學習情感，使其獲得綜合素養的提升。

（二）強調科學精神，保護創新火花

我國雖已全面推進課程改革，但應試教育仍留有痕跡，我們需要的不是做題考試的機器，而是富有創造力想象力的人，STEM課程關注的正是這一點。因此，作為數學教師，在課堂中要關注以下幾點：

1.讓學生充分表達自己，讓每位學生都能參與其中。

2.鼓勵學生提出問題?？茖W精神從發現問題開始，在數學課堂中，教師要有開放、民主的教育思想，讓學生大膽地對數學問題進行猜想、辯駁。

3.允許學生犯錯。讓學生在不斷“試誤”的過程中發現問題的本質，獲取數學的真諦。

4.改變評價方式?？稍谡n堂中設置如“創新之星”評選，肯定創新思維突出的學生。

例如：在解決找規律的問題時，教師應鼓勵學生用不同的思路發現規律，在此過程中，對于學生的錯誤，教師也應給予部分肯定，最終引導學生歸納解題的策略：探究規律型題有時可從數量關系表示的規律入手，也可從圖形本身和規律入手。在此過程中，培養學生的發散思維能力以及邏輯推理能力，從而提升創新精神。

（三）強調學科融合，提供靈活空間

STEM教育多采用的是小組合作，為學習者提供學習情境，提供更靈活且包容的學習空間，時而組內合作，時而組與組之間合作，讓每個人都參與學習過程，通過真實的探究和發現，學習新的知識和技能，同時，各個學科知識自然融合，與生活緊密聯系，讓學生能在學習的過程中獲得綜合發展。目前，已有人提出將STEM變為STEAM，即在科學、技術、工程和數學里再加入藝術，在科學技術中添加藝術色彩，激發學生創新精神，并豐富學生的想象能力。

例如：學習無理數，提前一周讓每個小組查閱無理數的由來，并采用不同的方式全班交流，結果有的小組采用手抄報形式，圖文并茂地說明“無理數的由來”;有的小組推選代表采用講故事的形式;而有的小組則將查閱到的內容編成的小劇本，采用表演的形式講述“無理數的由來”。無論哪一種形式都是團隊協作、集體智慧的集晶，對于表現較好的小組，教師應再創造機會，為學生提供更好的展示平臺，讓數學課堂延伸，使小團隊獲得更大的成就感，激發學生熱愛數學的情感。

STEM教育理念提倡學科與學科、學科與技術的深度融合，是學科與生活的高度結合，是學習個體與個體之間高度協作的過程，是學習中發現新知、學用互檢、學用互補的過程，它更是一種學中做、做中學，快樂與學習并進的過程，從真正意義上培養了學生的核心素養。我國雖然已在推廣STEM教育，但在數學課堂中的實踐研究還很少，今后，筆者將繼續學習與嘗試，探索適合本土初中數學教學的STEM教育策略！

【參考文獻】

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