STEM理念下初中數學正數和負數項目式教學設計

摘? 要 正數和負數是學生由小學進入初中上的第一節數學課。設計測溫度和理解海拔高度與海洋深度兩個項目，結合生活中的具體例子開展教學，通過STEM項目的學習，提高學生對初中數學的學習興趣，使學生能夠理解正負數的概念以及正負數在生活中的應用。

關鍵詞 STEM;正數和負數;初中數學;項目式教學

中圖分類號：G633.6? ? 文獻標識碼：B

文章編號：1671-489X（2020）05-0085-03

1 提出問題

STEM教育指在科學、技術、工程和數學領域的教和學，是一種以項目學習、問題解決為導向的課程組織形式，通過項目探究和動手實踐創造的學習方式[1]。基于當前國內數學課程中的數學實驗內容開設STEM課程，探索STEM教育的本土化，開展適合我國學生的STEM教育是有必要的[2]。

基于STEM理念的初中數學課程教學，要求學生能夠從已有的認知出發，學習新知，把數系擴充到有理數，從中能夠復習和鞏固小學對“數”的認識，又認識了新的數系，擴充新理念，較好地銜接小學數學與初中數學，使學生對數的認識循序漸進，更符合學生的認知特點。

引入負數，能更好地對生活和生產的事物進行數學描述，讓學生認識到數學的發展與進步對生活、生產的必要性。問題：在生活中，有整數和分數就夠用了嗎？有沒有比0小的數？如果有，那叫什么數？

2 教學設計

學習目標? 學習目標如表1所示。

教學內容? 本文以人教版七年級數學上冊第一章“有理數”中的“正數和負數”為素材。

教學重難點? 教學重點：針對正負數這個概念進行項目的設計，加深理解。教學難點：揭示負數存在的意義和正負數在生活中的應用。

教學過程? 教學過程包括情境導入、探究新知、合作討論、作業布置、課程總結和反饋評價等六個環節。

3 項目實施

情境導入? 教師進行情境導入：“同學們，請你們思考一下，在日常生活中有沒有遇到過用現有的數無法表示的情況呢？”導入問題：

問題1：地下一層用什么表示？

問題2：負債可以用什么表示？

問題3：水位下降用什么表示？

問題4：減產可以用什么表示？

問題5：扣分可以用什么表示？

探究新知

項目一：測溫度。

1）回顧溫度計使用。

師：誰能說說溫度計上的溫度是以什么為標準來區分零上溫度與零下溫度的？

生：溫度計上的溫度是以0 ℃為標準來區分零上溫度與零下溫度的，0 ℃以上叫零上溫度，0 ℃以下叫零下溫度。

師：誰能說說零上溫度、零下溫度與0 ℃有什么關系？

生：零上溫度大于0 ℃，0 ℃大于零下溫度，并且零上溫度離0 ℃越遠就越高，零下溫度離0 ℃越遠就越低。

2）應用溫度計測量溫度。

【學生活動】小組合作、分工明確、動手操作。

【設計目的】讓學生真切感受到溫度的不同，更易理解接下來提出負數的內容。

【設計步驟】

第一步，準備材料，三支溫度計、三個杯子，編號為1、

2、3，分別裝著冰、溫水、放在冰箱冷凍過的水，放在講臺上。

第二步，學生按組別分成三個小組，編號為1組、2組和3組;每一個小組負責一個杯子溫度的測量，1組負責1號杯子，2組負責2號杯子，3組負責3號杯子。

第三步，每小組派人上來感受三個杯子里面所裝的物體的溫度，并分別說一下自己的感受是怎樣的。

第四步，教師介紹溫度計的正確用法以及注意事項，講解如何讀出數值并指出給學生看。

第五步，每一組學生合作用溫度計測量出三個杯子中的溫度。

第六步，每一組學生記錄各自負責的杯子溫度的數值。

數據記錄：

溫度1：溫度計在冰中的溫度——零度。

溫度2：溫度計在溫水中的溫度——零上35度。

溫度3：溫度計在冰箱凍過的水中的溫度——零下5度。

項目二：理解海拔高度和海洋深度。

1）海拔高度和海洋深度。海拔高度：等高線是把海拔相同的各點連接成線，表示海平面以上部分。海洋深度：等深線是把海洋深度相同的各點連接成線，表示海平面以下部分。在地形圖上表示某地的高度時，需要以海平面為基準（規定海平面的海拔高度為0），通常用正數表示高于海平面的某地的海拔高度，負數表示低于海平面的某地的高度。

通過PPT給出圖片，讓學生讀出圖片的數值（如表2所示），說明三者之間的聯系。

2）合作探究，進行頭腦風暴。

【設計意圖】頭腦風暴過程中講究協作解釋，學生通過發散思維，提出自己的想法，并學會傾聽他人意見，加深對正負數在生活中應用的理解，進一步理解數學與地理學科的有機融合。同時引導學生開展自評和互評，將反饋評價環節有機地結合在教學過程中[3]。

【記錄和評價】及時記錄頭腦風暴的想法，通過討論得到滿意的結果（如表3所示）。

合作討論

1）以上三個溫度是三種類型，你們能說出是哪幾種類型嗎？回答：我是以“0℃”為標準來分的，零上溫度分為一類，零下溫度分為一類。

2）你們能創造符號來表示溫度2和溫度3嗎？回答：溫度2，零上35度，↑35 ℃，→35 ℃，+35 ℃;溫度3，零下5度，↓5 ℃，←5 ℃，-5 ℃。

3）如何表示海拔高度和海洋深度？回答：海拔高度

用+，海洋深度用-。

4）珠穆朗瑪峰、海平面、馬里亞納海溝三者應如何表示？回答：珠穆朗瑪峰高度，+8848.43米;海平面，0米;馬里亞納海溝深度，-11 043米。

作業布置? 學生繼續搜集正負數在生活中的應用，并以寫日記的形式記錄下來。

課程總結

1）情境引入中五個問題的答案：建筑的地下部分，地下一層用-1層表示，如地下一樓的停車場可以表示為

-1樓;負債可以用負數表示，如小張欠小楊100塊錢，表示為-100元;水位上升用正數表示，水位下降用負數表示，如水位下降10 cm就用-10 cm表示;減產可以用負數表示，如減產500斤用-500斤表示;扣分可以用負數表示，如扣5分用-5分來表示。

人們在生活中經常會遇到各種相反意義的量，如在記賬時有余有虧;在計算糧倉存米時，有時要記進糧食，有時要記出糧食。為了方便，人們就考慮了相反意義的數來表示，于是引入正負數這個概念，把余錢、進糧食記為正，把虧錢、出糧食記為負?？梢?，正負數是在生產實踐中產生的。

2）得出結論。

①負數：比0小的數。負數與正數表示意義相反的量;負數用負號“-”和一個正數標記。

②正數：比0大的數;正數與負數表示意義相反的量;正數前面常有一個符號“+”，通?？梢允÷圆粚?。

注意：0既不是正數，也不是負數。

反饋與評價? 按照實際情況填寫學習情況評價表（表4）。其中自我評定項目由學生填寫，小組評定項目在小組討論后由組長填寫，教師評價與建議部分由教師填寫。

4 教學反思

通過講授正負數這節課，筆者進行了反思和總結。基于STEM理念的初中數學課程教學，融合物理、地理等學科知識對課程進行設計，能更好地為傳播知識服務。基于STEM理念的初中數學課程教學，學生在合作過程中能夠參與其中，可增強對STEM理念的理解，加深對學科融合的理解，發表自己的意見及建議，在思考中學習，在實踐中學習，更好地激發學習興趣，有效提高學習效率。學生在STEM項目學習過程中可以發現問題并采取適當的方法去解決問題，有助于培養和提升動手能力、創新思維、總結能力以及發現問題、分析問題和解決問題的能力。

基于STEM理念的初中數學課程教學，和其他學科進行整合，對教師提出更高的要求。對教師來說，既是改善教學的機遇，也是一種全新的挑戰。因此，教師既要全面提高信息素養，還要提高教學能力，才能適應時代發展的要求?？傊赟TEM理念的初中數學課程教學是值得大力研究的重要課題。

參考文獻

[1]管光海.STEM教育實踐中的問題與建議[J].中國民族教育，2018（Z1）：73-75.

[2]梅浩，袁智強，鄭柯.基于數學實驗的STEM教育：以“探究金屬的冷卻模型”為例[J].教育研究與評論：中學教育教學，2019（3）：38-44.

[3]黃雄.STEM視域下的初中數學視域下的初中數學“綜合與實踐”教學：以“反比例函數問題”為例[J].教學月刊·中學版：教學參考，2019（5）：11-15.

作者：林彬，廣州大學教育學院碩士研究生，研究方向為數字化學習環境與資源（510006）。