基于STEAM教育理念的初中數(shù)學(xué)教學(xué)研究

邢延平 聶淑媛

【摘要】STEAM教育作為一種新型教育理念，與目前各學(xué)科所提倡的培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)的目標(biāo)不謀而合。文章以人教版初中數(shù)學(xué)教材（2017版）“三角函數(shù)應(yīng)用舉例”中為例，探索了STEAM教育理念融入初中的設(shè)計與應(yīng)用，并對STEAM教育更好地融入實際課堂，給出了相應(yīng)的方法。

【關(guān)鍵詞】STEAM教育? 中學(xué)數(shù)學(xué)? 數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)

【中圖分類號】G633.6 ? 【文獻標(biāo)識碼】A 【文章編號】2095-3089（2021）39-0148-02

一、STEAM教育理念的發(fā)展歷程

1.STEAM教育理念的起源

STEAM教育理念最早由美國的科技工作者提出，最初是由科學(xué)（Science），技術(shù)（Technology），工程（Engineering），數(shù)學(xué)（Mathematics）4個科目融合起來的STEM教育，在2011年英國國家科學(xué)技術(shù)與藝術(shù)基金會（NESET）發(fā)布了《未來一代》報告，倡導(dǎo)將藝術(shù)類課程加入STEM，自此有了基于5個科目融合式的跨學(xué)科教育，它是通過深入整合各個學(xué)科的知識，打破學(xué)科之間的界限，從而對學(xué)生進行綜合培養(yǎng)，提升學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。STEAM教育理念就是引導(dǎo)學(xué)生以解決問題為導(dǎo)向，通過真實情景的體驗，發(fā)揮想象力與創(chuàng)造力，最終找到解決方案的一種教育模式。在教學(xué)的過程中，要以學(xué)生合作探究為中心，以問題導(dǎo)向和項目式的學(xué)習(xí)為依托，并把理論和實際相結(jié)合。

2.我國STEAM教育理念的發(fā)展

2015年9月，教育部印發(fā)的《關(guān)于“十三五”期間全面深人推進教育信息化工作的指導(dǎo)意見（征求意見稿）》中提出：“在有條件的地區(qū)要積極探索新技術(shù)手段在教學(xué)過程中的日常應(yīng)用，有效利用信息技術(shù)推進眾創(chuàng)空間建設(shè)，探索STEAM教育等新教育模式，使學(xué)生具有較強的信息意識與創(chuàng)新意識。”其中指出了我國對于人才培養(yǎng)方向的新模式和新要求。我國傳統(tǒng)的教育模式主要是一種灌輸式的教育，學(xué)生的主動性、創(chuàng)造力和想象力被束縛，教育與實際生活脫離，不利于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)和解決問題的能力。隨著我國信息化建設(shè)的高速發(fā)展，在教育領(lǐng)域需要一種新的教學(xué)模式為我國的發(fā)展培養(yǎng)出與科技和生活契合度更高的創(chuàng)新型人才，而STEAM教育理念滿足這類人才的培養(yǎng)，是我國教育改革發(fā)展所需要的。

二、數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)與STEAM教育理念

數(shù)學(xué)素養(yǎng)包含數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運算、直觀想象、數(shù)據(jù)分析，其內(nèi)涵是學(xué)生在學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)后能夠具備數(shù)學(xué)思維、問題解決能力和科學(xué)精神，在面對現(xiàn)實情景的復(fù)雜問題時，能夠靈活地運用所學(xué)過的數(shù)學(xué)知識以及其他領(lǐng)域的知識來解決問題。

STEAM教育理念與數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)目標(biāo)是互相關(guān)聯(lián)的，兩者都提倡知識與實際問題的結(jié)合，打破傳統(tǒng)單一的教學(xué)模式，進行跨學(xué)科綜合教學(xué)，培養(yǎng)學(xué)生在情景模式下解決問題的能力。數(shù)學(xué)是研究數(shù)量、結(jié)構(gòu)、變化、空間以及信息等概念的一門學(xué)科，在科學(xué)、工程、醫(yī)學(xué)和經(jīng)濟等領(lǐng)域都離不開數(shù)學(xué)的支撐，由此可見，在數(shù)學(xué)學(xué)科中融入STEAM教育理念，更加貼合數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的內(nèi)涵。

三、基于STEAM教育理念的教學(xué)案例設(shè)計

本人以人教版初中數(shù)學(xué)（2013版）九年級下冊第二十八章28.2.2三角函數(shù)應(yīng)用舉例為例，設(shè)計了基于STEAM教育理念的教學(xué)案例。在具體的教學(xué)設(shè)計中，立足于社會發(fā)展實際，從學(xué)生的日常生活環(huán)境和實踐活動人手，將知識教學(xué)與社會情境緊密結(jié)合。

1.新課導(dǎo)入

（1）教師活動：在大屏幕上展示兩組圖片：一組是課本上的比薩斜塔，第二組是教學(xué)樓下任意選取的一棵樹，讓同學(xué)們思考，如何測量比薩斜塔的傾斜角以及樹的高度。

（2）學(xué)生活動：各小組同學(xué)合作探究，自主查閱相關(guān)文獻資料，運用以前所學(xué)過的知識，尋求解決辦法，討論具體方案，經(jīng)過小組討論后，選出最優(yōu)方案。

數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)：在合作探究的過程中，通過將實際生活中的實際問題轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)問題（數(shù)學(xué)抽象、直觀想象）;學(xué)生探究問題的解決方案（數(shù)學(xué)建模）。

STEAM教育：①科學(xué)：在進行方案設(shè)計時，需要客觀、科學(xué)的想法和理念;②技術(shù)：在方案實施過程中，學(xué)生需要用到一些相關(guān)的精密測量儀器。

2.新課講授

（1）教師活動：通過小組代表對小組方案進行的簡介，總結(jié)方案類型，并評出最優(yōu)方案，講解在我們想要測量一些生活中遇到的物體的寬度、高度以及傾斜角度時，我們可以用到哪些數(shù)學(xué)中學(xué)到的知識（三角函數(shù)、相似）。

（2）學(xué)生活動：在了解本節(jié)課相三角函數(shù)解決實際問題后，讓同學(xué)們思考，實際問題中還有哪些是可以用三角函數(shù)來解決的，它們具有什么樣的特征。

數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)：學(xué)生在思考過程中，把生活中的實際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題來解決（數(shù)學(xué)抽象、直觀想象）;學(xué)生在解決問題時，對三角函數(shù)解決實際問題的類型進行歸類（數(shù)學(xué)建模）。

STEAM教育：①數(shù)學(xué)：學(xué)生在解決問題的時候，需要具備一定的數(shù)學(xué)知識。并對其進行靈活運用;②藝術(shù)：在學(xué)生對問題歸類時，可以體會生活中到處都存在數(shù)學(xué)美。

3.項目一

（1）教師活動：創(chuàng)設(shè)情景：某市有一座宋朝的古塔，當(dāng)?shù)匚奈锞忠獙潘M行修葺，需要測量古塔的高度，每個小組設(shè)計方案，成員分別擔(dān)任不同的任務(wù)（測量、計算等）。在方案實施時，需要考慮什么樣的問題？如果遇到這些問題，應(yīng)該如何解決？

（2）學(xué)生活動：各小組根據(jù)自己小組設(shè)計的方案，考慮需要用到哪些測量工具，測量過程中會遇到什么問題，給出解決方案，并討論用到了哪些數(shù)學(xué)知識。

數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)：方案實施過程中，學(xué)生需要對測量數(shù)據(jù)進行處理，并進行最終的計算（數(shù)學(xué)運算）。

STEAM教育：①技術(shù)：方案實施過程中，對各種儀器使用過程的掌握。②藝術(shù)：考慮實際問題時，對古塔設(shè)計的觀賞，以及周邊環(huán)境的勘測。

4.項目二

（1）教師活動：在確定好小組的設(shè)計方案后，以圖表、圖形的形式，運用一些軟件技術(shù)，完善項目方案。

（2）學(xué)生活動：各小組根據(jù)本小組的設(shè)計方案，分析生活中所遇到的測量問題有哪些？它們都可以用什么樣的數(shù)學(xué)方法去解決。

數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)：問題歸類時，要盡可能充分（數(shù)學(xué)建模），在實際生活中抽絲剝繭，找到它的數(shù)學(xué)模型（數(shù)學(xué)抽象）。

STEAM教育：①科學(xué)：實際問題數(shù)學(xué)化時，要注意其科學(xué)性;②技術(shù)：在進行圖形、圖表過程中，需要掌握相應(yīng)軟件的使用技術(shù);③藝術(shù)：歸類時，領(lǐng)略祖國大好河山中的數(shù)學(xué)美。

5.項目三

（1）教師活動：請同學(xué)們課下從生活中選擇一個生活中關(guān)于測量的問題，用我們所學(xué)過的各科知識，設(shè)計不同的方案。

（2）學(xué)生活動：個人獨立完成，在設(shè)計時，需要考慮多個學(xué)科的知識，不局限于數(shù)學(xué)。

數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)：方案設(shè)計過程中，注意相關(guān)計算方法的使用（數(shù)學(xué)運算）。

STEAM教育：跨學(xué)科思考解決方案，體現(xiàn)STEAM教育理念。

6.課堂小結(jié)

在學(xué)生合作交流的基礎(chǔ)上，教師總結(jié)利用三角函數(shù)解決實際問題，首先要構(gòu)造出直角三角形，實際問題數(shù)學(xué)化后，我們要找到可測量的邊，才能得出具體結(jié)果。除此之外，之前相似部分的相關(guān)知識也可以解決類似的問題，同學(xué)們需根據(jù)具體問題分析選擇合適的方法。

評價學(xué)生學(xué)習(xí)效果，以過程性評價與結(jié)果性評價相結(jié)合為主，學(xué)生自評、學(xué)生互評、教師評價的多元評價方式為輔，提高評價的信度和效度。在過程性評價中，學(xué)生在解決問題時所表現(xiàn)出的具有創(chuàng)新性的解決方法、創(chuàng)新性思想思想、小組成員之間的默契度、方案總結(jié)的科學(xué)性都應(yīng)作為評價的參考。

四、STEAM教育理念與傳統(tǒng)教學(xué)比較

我國的傳統(tǒng)教育模式，也強調(diào)教師在教學(xué)時，要以學(xué)生為主體，提倡學(xué)生自主學(xué)習(xí)，但實際課堂中還是以教師講授為主，學(xué)生被動地接受知識點，通常只關(guān)注本學(xué)科需要掌握的知識，跨學(xué)科教學(xué)缺乏，學(xué)生的數(shù)學(xué)能力不能得到良好的發(fā)展。

與傳統(tǒng)學(xué)科相比，STEAM教育理念強調(diào)學(xué)生聯(lián)系生活實際，自己動手，在操作過程中獲取知識，學(xué)生在學(xué)習(xí)的過程中具有真實的體驗感，在學(xué)習(xí)之后，也可以利用所學(xué)知識去解決實際生活中的問題。基于STEAM教育理念的課堂教學(xué)，更加重視學(xué)習(xí)過程的多元化和知識獲取的多樣化，能有效激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，提高學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

目前，在我國STEAM教育理念融入課堂處在初步階段，只在少數(shù)城市有所涉及，實際應(yīng)用還遠遠不夠，同時，STEAM教育理念要想更好地融入課堂，不僅需要一線教師對理念的完全解讀，學(xué)校的設(shè)施、場地等硬件設(shè)施的配備也是不可或缺的。在STEAM教育理念進入課堂后，教師也要設(shè)置合適的評價體系，對教學(xué)的結(jié)果有合理的評價標(biāo)準(zhǔn)。教師在教學(xué)時也要充分挖掘教材與實際生活的聯(lián)系，在課堂中最大化實現(xiàn)情景化，從而提高學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

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