基于STEM理論下的數學教學

黃雨萌

摘 要：隨著科技發展和社會進步，各科學領域的合作越來越密切，只對單一學科進行研究早就不適用了。為了培養復合型人才，美國在20世紀80年代提出了STEM教育模式。文章通過對STEM理論以及相關文獻的研究，得出結論：將STEM教育理論融入數學課堂教學中可以培養學生的手腦結合能力及實踐探究精神，提高學生的數學核心素養，為學生將來全面發展打下基礎。文章以“平面與平面平行的判定”為例，分析如何基于STEM理論進行數學教學，怎樣將此理論更好地融入數學課堂中。

關鍵詞：STEM教育理論;學科融合;數學教學

一、簡談“STEM”教育模式

（一）STEM教育的概念

簡單地說，STEM就是科學science、技術technology、工程engineering、數學mathematics的縮寫。其中，科學素養即運用科學知識（如物理、化學、生物科學和地球空間科學等）理解自然界并參與影響自然界的過程;技術素養即應用，也就是使用、管理、理解和評價技術的能力;工程素養即對工程設計及開發過程的理解;數學素養也就是學生發現、表達、解釋和解決多種情景下的數學問題的能力。

（二）STEM教育的特征

STEM教育就是跨學科的創新教育，通過教學創新將多門學科進行融合，以適應未來社會的發展。因此，STEM主要具有以下三種特征：

1.以學生為主體，以激發學生的學習興趣為導向。STEM教育模式是希望學生在動手操作的過程中理解知識的實質甚至是知識產生的過程，促使學生保持探究的欲望，提升發現問題的能力。

2.以項目活動為支撐——體現“在做中學”。盡可能地將數學知識放入真實的情境中，讓學生通過教具或是身邊的實際物體進行實際操作，完成對問題的探究，讓學生在操作過程中去體會、去發現，既在活動中學到知識，又體會了學習的樂趣。

二、如何實現學科知識的融合

（一）目標明確

STEM教育的目的是要培養全面發展的、適應未來社會發展的高素質人才，而這就需要對知識進行多學科的融合處理來實現。從小學開始就要有意識地讓學生進行簡單的動手實驗，教師可以在教學一門課程的時候加上其他有聯系的課程作為輔助，幫助學生更好地理解，或者是在學生基礎知識掌握牢固之后再進行知識的融合。

（二）主體明確

STEM教育的主體是學生，教師主要起引導作用，因此在教學過程中要積極地讓學生參與進來，把課堂還給學生，教師只需要幫助學生整理思路，捋清知識點。

三、以“平面與平面平行的判定”為例進行教學設計

（一）教學目標

1.知識與技能

科學方面：要求學生能掌握各科的知識。

技術方面：有基本的動手操作能力，能夠在教師的指導下運用學具或借助多媒體來學習知識。

工程方面：能夠合理地規劃自己的學習。

數學方面：學生通過一系列的問題指引，能夠探究出平面與平面平行的判定定理，并且熟練地運用此判定定理來解決相關的數學問題或實際問題。

2.過程與方法

科學方面：在學生探究本節課的內容時，能夠有意識地運用各科所學的知識來解決問題，最后得到相關的結論。

技術方面：學生能夠根據已有的知識和準備好的材料對平面與平面平行的判定進行探究。

工程方面：學生通過小組交流合作體驗探究的過程，提高語言表達能力。

數學方面：學生在教師的引導下通過自己的實際操作和多媒體的展示得到平面與平面平行的判定定理，并且會用文字、圖形以及符號語言這三種方式來表達。

3.情感態度與價值觀

讓學生在觀察、操作探究和合作學習中感受知識的產生過程，體會數學的魅力，增強學生學好數學的自信心，提高學生的自我效能感。

（二）教學設計

1.創設情境，引入新知

學具準備：三角板，矩形硬紙板，由紙棍拼接成的兩個相同的長方體模型，若干根小紙棍。

提問：（1）哪位同學來說一下前幾節課我們學習的直線與平面平行的判定定理是什么？

（2）同學們有沒有想過平面與平面的平行我們要怎么判定呢？這節課讓我們一起對這一問題進行學習。

設計意圖：先帶領學生復習一下之前直線與平面平行的判定定理，為之后對面面平行的判定以及面面問題向線面問題的轉化做好鋪墊。

2.動手操作，探究結論

（1）提出猜想：①若平面α平行于平面β，則α內所有直線是否都平行于平面β？

②反之，若平面α內所有的直線都平行于β，那么平面α和β是否平行？

提問：你從中得到了什么啟示？

（2）問題引導：探究一，請同學們將桌面收拾干凈，拿出準備好的矩形硬紙片，將紙片的兩條長邊所在的直線分別記為a和b，它們都平行于桌面（如圖1所示），那么硬紙片與桌面平行嗎？

探究二，請同學們拿出三角尺，將兩個相鄰的邊記為c和d，它們都和桌面平行（如圖2所示），那么三角尺和桌面平行嗎？

工程支撐：請大家按照分好的學習小組，對這兩種情況用改變硬紙板和三角板位置的方法進行探究。

設計意圖：學生們此時已經具備了一定的空間想象力以及邏輯推理能力，再加上教具的輔助，能夠更好地進行探究，對抽象的問題進行理解。

（3）學生通過改變硬紙片與三角板的位置會發現，當直線a、b、c、d都與桌面平行時，硬紙板不一定與桌面平行，但是三角尺一定與桌面平行。

（4）提問：這是面面平行判定定理的文字表達，那請同學們思考一下，如何用圖形和符號語言來進行描述呢？

設計意圖：根據之前對于線面位置關系的學習，學生已經知道了判定定理可以用文字、圖形及符號三種語言來進行表述，通過這樣三種表達方式的轉化可以增強學生的符號表達能力，也為書寫平面與平面平行的例證過程做好鋪墊。

四、結語

截止到今天，高中數學課程已經經過了多次改革，課程標準也經過了多次修訂，教學的重點從傳授書本知識轉變為培養學生的核心素養。但是大多數的教師在教學時還是以灌輸的形式，向學生傳遞概念定理，忽略了讓學生了解知識的來源與發展，所以將STEM教育模式融入高中教學是至關重要的一步，可以讓學生在掌握數學知識的同時發展數學素養，學會用數學的眼光看世界，解決實際問題。

參考文獻

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