基于STEM理念下小學數學三角形穩定性的研究

孫炯

摘 要 STEAM教育是將五大學科——科學、技術、工程、藝術、數學融合起來的教學。STEAM教育不僅重視的學生的教育素養和科學教育，還重視學生的探究精神和發現問題的能力。STEM理念的融入就是為了彌補傳統教育理念中的不足，傳統的小學數學比較重視學生的理論教學，STEAM課程注重現實生活與學習的聯系學生的綜合能力這也是STEAM教育其中最特殊的地方。近幾年來，很多國內院校也引進了“SATEAM教育”對數學課程課進行跨學科融合希望可以提高學生的綜合學習能力。

關鍵詞 STEN理念 小學 數學 三角形 穩定性

中圖分類號：G633.6文獻標識碼：A

0引言

STEAM教育作為一種新型教育模式，小學院校引進STEAM教育方式主要為了改革傳統的教育方式，培養學生數學素養和科學素養。STEM教育方法是我們國家從美國引進的一種新的教育方式，在STEM教育理念下去研究三角形的穩定性，主要是為了讓學生了解三角形穩定性的含義去探究四邊形的穩定性，從而提高學生的探究精神和合作意識。三角形是小學數學教學當中主要學習內容，三角形具有一定的穩定性和唯一性，但是為何三角形的穩定性比四邊形要好是很多學生比較困惑的地方。

1三角形穩定性的本質含義

三角形的穩定性的本質含義：每一個三角形的兩邊之和都會大于第三條邊;三角形具有一定的穩定性。這說明三角形并不是隨意的三條線就可以組成的，只有滿足第一個條件才可以構成三角形。三角形具有一定的穩定性，說明了如果三角形的三條邊的長度確定之后這個三角形的形態就不會再發生改變，這也是說明三角形具有一定的唯一性。教師在課堂教學中可以讓學生想一想，并且動手做一做：“任意三個小木棒就可以組成一個三角形嗎”、“如果可以做成一個三角形，那么拉其中的一條邊三角形會不會走形”、“如果用四根木棍做成一個矩形，那么三角形和矩形的穩定性哪一個更高？”學生可以通過動手操作發現，只有滿足第一個條件，才能構建一個三角形。并且不管在三角形的那一邊都不會變形，這就是三角形穩定性的本質含義。

2問題設計

STEM教育理念是一種新型教育理念，它和傳統的教育理念有很大的差距。在STEM教育理念基礎上對三角形的穩定性進行研究。這節課程當中還是設計到工程、設計、數學等問題。很多小學數學教師在日常的教學當中并不是很注重學生的動手能力，因此很多學生在實驗中會出現一些問題。因此教師需要引導學生去思考，比如說：“什么形狀的建筑最穩定”、“什么形狀的承載力最大”、“框架連接的技術有什么”“需要哪些建筑材料”。教師可以為學生提供一些原材料比如：小木條、吸管、細鐵絲等，因為研究實驗當中會設計到科學、技術、工程、數學方面的問題，可以提高學生的綜合素養。

3設計背景

STEM教育是源于美國，美國政府在20世紀80年代為了提高學生的創新思維提出了新型的新型教育理念。我國的STEM教育理念發展得比較晚，很多小學院校還沒有建立完整的STEM教育體系，直到2005年STEM教育理念才算走進了中國教學課堂中。STEM課程教學是跨學校學習，教學目標中明確的指出在教學當中要融入工程教學、技術教學、藝術教學，STEM教育理念可以提高學生的動手能力，還可以幫助學生開闊視野。學生還可以通過STEM教育豐富自己的興趣，發揮出自己的特長，培養和提高自己的創新意識。因此教師需要根據STEM教育理念和數學教學結合到一起。數學教學和工程教學是STEN課程的主要教學內容，教師需要提出的問題引導學生去思考激發他們的學習興趣，幫助學生創建教學情境讓學生帶著任務去學習。

4設計思路

在STEM教育理念下對三角形的穩定性進行研究，不僅是對數學知識的研究同時還是對科學知識、物理知識的知識整合。教師可以讓學生說出在日常生活當中他們見到過的三角形和四邊形的框架物體。三角形的結構在工程上有著廣泛的應用，許多建筑都是三角形的結構，小到一輛自行車的支架，一個門窗的固定，大到一幢大樓，一架大橋的設計和建造，都利用了三角形具有穩定性這一特征。學生需要利用木棍、皮筋、吸管、鐵絲等材料，設計一個可以支撐重物的結構，在設計過程當中每一個設計步驟都是STEM教育理念的“技術”體現。在研究三角形穩定性中，教師可以利用三角形在生活當中的實例：（大橋、自行車）激發學生的學習動力，讓學生先去思考第一個問題“什么結構是最穩定的？”學生就可以搭建“四邊形和三角形”去證明自己的猜想。然后讓學生需完成第二個問題并且自己設計一個框架，再根據三角形穩定性的原理搭建一個三角形框架。從數學教學的角度來看，STEM教育模式把數學作為一種輔助性工具把工程、技術、數學、科學結合到一起，學生在動手操作的過程當中不僅體驗了成功的樂趣，同時還提高了學生的合作意識。

5教學設計

5.1科學素養培養目標

STEM教育理念的教育目標和傳統教學有很大的差距。STEM教育理念比較重視學生的體驗感，教師需要幫助學生創建輕松愉悅的教學環境，讓學生在學習當中感受到愉悅感。第二點，希望學生在學習過程中可以做到手和腦的結合。第三點，學生在實驗過程中培養自己的團隊合作意識。最后一點就是學生需要具有一定的集體榮譽感和創新思維能力。

5.2教學目標

在STEM教育理念下研究三角形的穩定性，可以幫助學生了解生活中的常識，了解三角形和四邊形的特性。教師可以利用三角形穩定性的原理，引導學生去思考和制作一個支撐框架培養學生的動手能力和探究能力。學生在研究的過程當中不僅可以不僅體驗到成功的喜悅，還可以提高自己的團隊合作意識

5.3教學難點和重點

本節課的主要重點就是讓學生理解三角形的穩定性，難點就是利用三角形的穩定性去探究探索建筑物的穩固性。

6創設情境，引入激趣

情境教學對于小學數學教師來說并不陌生，教師在上課之前可以準備2008年地震搶修視頻，學生通過視頻看到因為地震引起的泥石流把大橋都沖斷了。教師可以通過視頻提出問題：如何在第一時間內搭建一個穩定的橋梁？這個橋梁應該是什么結構？教師需要為學生提供一些建筑資源：竹棍或筷子以及橡皮圈。首先讓學生提出假設大膽的常識并進行小組討論，每一個小組都要完成一個框架結構，教師可以出示埃菲爾鐵塔的照片去提示學生。教師可以提出第兩個問題：埃菲爾鐵搭中有四邊形和三角形，那么是不是這些三角形和四邊形結構讓它變得非常結實呢？學生可以通過拉伸發現三角形不易變形四邊形容易變形。在課堂最后時間教師可以為學生總結三角形不容易變形的原因：三角形的三條邊如果其中兩邊受力，那么另一邊會起到推力的作用。如果三角形的頂點受力，下面的邊就起到了拉力的作用。因此三角形是通過三條邊互相的擠壓和推動來保持它的穩定性。2018年6月6日，“濟南市小學基于STEM教育的學科教學觀摩研討活動”如期而至。濟南市燕柳小學劉瑋老師在本次研討活動中，向在場領導和老師們成功展示了一節小學基于STEM教育的四年級數學教學觀摩課《玩轉三角形》。STEM教育的主要目的是培養學生的創新思維能力和科技創新能力，小學數學課程是培養學生的綜合學習能力、自主創新能力和理性感知能力，跨學科融合的教學模式不是簡單地讓學生做實驗，而是從學生的創新思維能力建立起來的一種新的教育方式，要求教師樹立正確的教育目標。教師創建情境教學模式就是為了讓學生在輕松的教學環境中培養自己的綜合素養。

7結束語

我國STEM教育發展因為受到應試教育的影響，在很多教學當中并沒有完全的發揮出它的優勢。在小學數學教學中融入STEM教育理念，主要是為了培養學生的數學素養、科學素養、創新思維能力、動手能力等。

參考文獻

[1] 朱愛玲.發展思維：小學數學核心素養的核心體現——以“三角形的面積”教學為例[J].小學數學教育，2018（11）.

[2] 藍藝明.深度體驗：小學數學概念教學的積極追求——“三角形的認識”教學思考與實踐[J].教育科學論壇，2017（34）：41-43.

[3] 肖寶瑩，蔣曉云，楊起群，etal.培養邏輯推理意識讓學生學會說理——以教學“三角形穩定性的再認識”為例[J].廣西教育（義務教育），2018（12）.

[4] 王新民.三角形穩定性的基本內涵及其教學定位[J].內江師范學院學報，2017，32（12）.