STEM教育理念運用于初中數(shù)學(xué)活動課的教學(xué)研究

劉穎

摘 要：現(xiàn)階段，教育界對STEM教育理念高度關(guān)注，它集工程、技術(shù)、學(xué)科與數(shù)學(xué)等多學(xué)科，以跨學(xué)科知識的交叉和融合使學(xué)生的創(chuàng)新能力和實踐精神得以有效培養(yǎng)，是一種跨學(xué)科的教育理念，對學(xué)生綜合素質(zhì)的提升具有重要意義。本文從STEM教育理念出發(fā)，簡要分析了初中數(shù)學(xué)教學(xué)模式，借助案例分析方式，對STEM教育理念運用于初中數(shù)學(xué)活動課的教學(xué)實踐進行了研究，希望能夠為提高學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)帶來部分參考。

關(guān)鍵詞：STEM教育理念;初中數(shù)學(xué);活動課;教學(xué)研究

一、研究背景

在經(jīng)濟全球化和素質(zhì)教育理念的推動下，STEM教育受到了廣泛關(guān)注，它在提升學(xué)生利用所學(xué)解決實際問題、使學(xué)生養(yǎng)成良好的自主學(xué)習(xí)能力等方面具有積極作用。現(xiàn)階段，在我國各中小學(xué)的STEM教育呈現(xiàn)了以下三種形態(tài)：第一種是學(xué)校處于觀望狀態(tài)，能夠正確意識到STEM教育的重要性，但是卻不知道如何找到正確的時機開始;第二種是學(xué)校對STEM教學(xué)模式正在積極探索，相關(guān)師生正處在摸索和學(xué)習(xí)階段，但是還未形成系統(tǒng)的體系，在探索不流于形式而又符合學(xué)校實際、提高學(xué)生能力的STEM教學(xué)模式中摸不著頭腦;第三種是少部分學(xué)校已經(jīng)初步形成了系統(tǒng)的、完整的STEM教育模式，大多數(shù)是在常規(guī)課程之余開展教學(xué)，由學(xué)生結(jié)合自身的興趣和能力對相應(yīng)的課程進行選擇。

作為基礎(chǔ)教育中的一門重要學(xué)科，很多學(xué)科都是以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)開展的，可以說數(shù)學(xué)是學(xué)習(xí)其他學(xué)科的一類重要工具。因此，把STEM教育理念有效運用在初中數(shù)學(xué)活動課教學(xué)中，能夠把抽象的數(shù)學(xué)知識形象化，幫助學(xué)生利用數(shù)學(xué)知識去解決實際問題，從而使學(xué)生的實踐能力不斷提升。本文將基于STEM教育理念，研究其在初中數(shù)學(xué)活動課的運用，從而探討提升學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)等問題。

二、概念界定

1.STEM 教育理念

STEM教育理念重點強調(diào)了各學(xué)科知識之間的聯(lián)系，其內(nèi)涵經(jīng)歷了從知識聯(lián)系到學(xué)科融合、從理論知識到實際生活的變遷，提倡通過實踐活動去對知識進行理解和掌握，然后把知識應(yīng)用于解決實際生活問題中，是培養(yǎng)應(yīng)用型、創(chuàng)新型、綜合型人才的一種教育理念。在STEM教育理念的引導(dǎo)下，教師不但要注重讓學(xué)生知道學(xué)哪些知識，更要注重讓學(xué)生怎樣才能學(xué)會這些知識，引導(dǎo)學(xué)生積極探索新知，像科學(xué)家一樣對解決問題的思維和方法進行探索，把思維同時間緊密聯(lián)系起來，由淺入深，使學(xué)生保持長久的積極學(xué)習(xí)狀態(tài)。因此，基于STEM教育理念開展的教學(xué)活動，不但使學(xué)科知識融合得以加強，同時也使課本內(nèi)容同實踐問題的聯(lián)系日漸緊密，對于學(xué)生理解和運用知識以及構(gòu)建完整的、系統(tǒng)的知識體系都具有重要意義。

2.數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)

數(shù)學(xué)運算、邏輯推理、數(shù)據(jù)分析等都是數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)的重要組成部分，它們獨立而又交融的一個有機整體。對于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)可以理解為：在學(xué)生學(xué)習(xí)知識的各個環(huán)節(jié)中，能夠準(zhǔn)確理解和掌握解決問題的方法和能力，在生活中遇到了類似需解決的實際問題，學(xué)生能夠?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為具體的數(shù)學(xué)問題，熟練的運用數(shù)學(xué)思維對這些問題進行分析和解決，從而使解決問題的創(chuàng)新思維和能力得以有效培養(yǎng)。它與傳統(tǒng)意義上的數(shù)學(xué)能力不同，不但反映了數(shù)學(xué)思想，同時也體現(xiàn)了學(xué)生基于數(shù)學(xué)卻又高于知識的一種持久的、綜合的能力。

3.基于STEM 教育理念的初中數(shù)學(xué)教學(xué)模式

在初中數(shù)學(xué)中運用STEM教育理念，遵循了“提出問題、設(shè)置情境—自主學(xué)習(xí)、合作探究—得出結(jié)論、分享成果—實踐運用、思維提升”的基本教學(xué)模式，這與學(xué)生數(shù)學(xué)、科學(xué)和工程等素養(yǎng)的提升具有一定的關(guān)聯(lián)性，特別是數(shù)學(xué)素養(yǎng)，對于學(xué)生理解數(shù)學(xué)問題實質(zhì)，進行數(shù)學(xué)知識的深入學(xué)習(xí)和知識拓展等都具有重要作用。在STEM教育理念下，通過創(chuàng)設(shè)貼近生活實際的教學(xué)情境，能夠充分吸引學(xué)生的注意力，在其探究學(xué)習(xí)的過程中對學(xué)科知識進行整合，通過加強方法的指導(dǎo)，使學(xué)生理解并掌握數(shù)學(xué)知識的實際運用技能，從而不斷提升數(shù)學(xué)學(xué)科核心素養(yǎng)。

三、STEM教育理念運用于初中數(shù)學(xué)活動課的教學(xué)實踐

把STEM教育理念運用于初中數(shù)學(xué)活動課教學(xué)中，不但沒有脫離實際一教學(xué)的數(shù)學(xué)知識，同時還對相關(guān)學(xué)科的內(nèi)容進行了整合和分析，有效融合了工程、技術(shù)、科學(xué)等學(xué)科內(nèi)容，把抽象、復(fù)雜的數(shù)學(xué)問題變得形象、簡單化，使學(xué)生易于理解和吸收，從而積極投入到學(xué)習(xí)活動中，使其探索意識和應(yīng)用能力得到提升，這對于提高初中數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量具有重要作用。

新課程標(biāo)準(zhǔn)中指出，對于數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)要以探索為中心，教師要合理安排一些數(shù)學(xué)活動課，使學(xué)生的數(shù)學(xué)能力得到全面發(fā)展。從初中數(shù)學(xué)教材來看，每章后面都設(shè)計了幾個具有一定開放性、實踐性和綜合性的數(shù)學(xué)活動，通過這樣的安排，一方面是為了使學(xué)生對已學(xué)的知識進行鞏固，使數(shù)學(xué)知識能夠向生活實際中進行拓展和延伸，另一方面是為了使學(xué)生解決問題的能力得以有效培養(yǎng)，全面提高學(xué)生的實踐操作能力、自主分析能力和合作探究能力等。然而利用常規(guī)的教學(xué)方式，很難使數(shù)學(xué)活動課取得良好的教學(xué)效果，因此，教師要將STEM教育理念有效滲透到數(shù)學(xué)活動課教學(xué)中，遵循數(shù)學(xué)教學(xué)規(guī)律，從而使學(xué)生有效提升數(shù)學(xué)思維和實踐技能。

例如，在初中數(shù)學(xué)教材《圓》這一章節(jié)的后面有一個《車輪做成圓形的數(shù)學(xué)道理》的數(shù)學(xué)活動，這不單單是一個數(shù)學(xué)問題，這個數(shù)學(xué)活動同時還涉及了科技、工程、藝術(shù)、物理等各學(xué)科知識。因此，教師在進行教學(xué)時，首先可以先讓學(xué)生自主查閱資料，對車輪做成圓形的成因等歷史進行講述，對該問題的背景進行了解，同時，教師還可以適當(dāng)?shù)囊雸A周率、割圓術(shù)等典故，吸引學(xué)生的注意力;其次，教師提出“車輪為什么不是方形的，而是圓形的？”的問題，同時為了使活動可更加具體化和形象化，教師在課前利用3D打印機打印不同形狀的車輪，然后借助計算機技術(shù)對車輪中心的運動曲線進行模擬和繪制，引導(dǎo)學(xué)生探究和討論哪種形狀的車輪走得更快更穩(wěn)，然后對行駛穩(wěn)定程度與圖形邊數(shù)之間的關(guān)系進行進一步探究，學(xué)生通過已經(jīng)學(xué)習(xí)的圓的性質(zhì)、相切等知識，以及所學(xué)的摩擦力等物理知識進行分析，論證車輪做成圓形的原因;最后，教師在拓展運用過程中，可以讓學(xué)生對生活中與圓的知識有關(guān)的現(xiàn)象進行回憶并進行解釋，如：水滴到水里泛開圓形的漣漪、馬路上圓形的井蓋等，還可以引導(dǎo)學(xué)生小組合作開展對籃球場中間的圓進行繪制等拓展活動。在STEM教育理念下開展的數(shù)學(xué)活動課，不但能夠使學(xué)生對整張的學(xué)習(xí)脈絡(luò)進行梳理和總結(jié)，形成新舊知識間的聯(lián)系和遷移，同時還可以使學(xué)生聯(lián)想思維和應(yīng)用能力得到良好的培養(yǎng)，充分感受數(shù)學(xué)知識學(xué)習(xí)的魅力和價值。

四、結(jié)語

社會發(fā)展需要越來越多的綜合型人才，運用STEM教育理念開展教學(xué)活動，適應(yīng)了教育發(fā)展和革新的要求，為在升學(xué)壓力下如何在學(xué)生有效學(xué)習(xí)的同時保持長久的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣提供了一條有效途徑。STEM教育理念下的數(shù)學(xué)課堂，設(shè)計了多種開放式、交互式的教學(xué)活動，使學(xué)生能夠正確認(rèn)識數(shù)學(xué)的工具性作用，通過開展各種數(shù)學(xué)活動，使學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)興趣被充分激發(fā)出來，同時明確數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)不應(yīng)只注重追求理論知識，還要同現(xiàn)實生活進行聯(lián)系。如何把STEM教育理念更好的融入到數(shù)學(xué)活動課教學(xué)中，需要教師不斷實踐，一步步提升數(shù)學(xué)在人才培養(yǎng)方面的作用，從而為社會發(fā)展培養(yǎng)更多的綜合型、實用型人才。

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