基于STEM 理念的高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式優(yōu)化研究

甘肅省金昌市第一中學(xué) 楊 琦

新時(shí)期，國(guó)家要求人才要具有系統(tǒng)性思考的綜合能力和活泛的創(chuàng)新精神。而STEM 教育理念更強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)，倡導(dǎo)給予學(xué)生更全面、整體性的認(rèn)知服務(wù)。基于此，STEM 教育理念可作為優(yōu)化高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式的有效途徑，為優(yōu)化高中數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量作出有力貢獻(xiàn)。

一、STEM 教育理念引導(dǎo)下的學(xué)科特征

首先，STEM 教育理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科“整合”教授。國(guó)內(nèi)高中實(shí)行分科教授，即將知識(shí)進(jìn)行模塊化處理。但從實(shí)際應(yīng)用的角度考慮，數(shù)學(xué)和其他學(xué)科具有互通的特征，在未來(lái)也將互通應(yīng)用。故而在高中課堂中應(yīng)建立跨學(xué)科整合的思想，令學(xué)習(xí)重點(diǎn)不再聚焦于單一學(xué)科，而是以培養(yǎng)學(xué)生的通用能力為目標(biāo)。其次，STEM 教育理念堅(jiān)持學(xué)生親身體驗(yàn)。數(shù)學(xué)知識(shí)相對(duì)抽象，學(xué)生在自主體驗(yàn)和探究的狀態(tài)下，更易理解數(shù)學(xué)知識(shí)的邏輯，且實(shí)際參與還能幫助學(xué)生掌握自主獲得知識(shí)的學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生的學(xué)科綜合素養(yǎng)。再次，STEM 教育理念強(qiáng)調(diào)情境的構(gòu)建。建構(gòu)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情境可令學(xué)生獲得社會(huì)性質(zhì)的“習(xí)得”和成長(zhǎng)。最后，STEM教育理念重視學(xué)生群體的協(xié)作性。未來(lái)的環(huán)境中，人與人之間相互幫助和啟發(fā)是必然趨勢(shì)，而人人互動(dòng)建立在社交能力的基礎(chǔ)上，高中數(shù)學(xué)課堂中設(shè)計(jì)生生協(xié)作途徑可提前培養(yǎng)學(xué)生的社交能力，實(shí)現(xiàn)高中生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)的發(fā)展。

二、基于STEM 理念的高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式優(yōu)化

1.教學(xué)知識(shí)傳遞模塊——跨學(xué)科系統(tǒng)性學(xué)習(xí)

教學(xué)知識(shí)傳遞模塊指的是數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)的傳遞，是數(shù)學(xué)課堂最具核心價(jià)值的部分。在該階段，教師不但要傳遞數(shù)學(xué)知識(shí)，更要將數(shù)學(xué)知識(shí)和其他學(xué)科知識(shí)整合進(jìn)行講述，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科應(yīng)用意識(shí)。以數(shù)學(xué)選修4-4 中“坐標(biāo)系與參數(shù)方程”一章為例，教師在完成對(duì)平面直角坐標(biāo)系中坐標(biāo)伸縮變換知識(shí)點(diǎn)的講授后，可以適當(dāng)結(jié)合高中歷史“編年史的整理”來(lái)鍛煉學(xué)生的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用能力。學(xué)生可繪制一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的直角坐標(biāo)系，按照不同的年限在坐標(biāo)軸上填充數(shù)據(jù)，再根據(jù)公元紀(jì)年和中國(guó)的天干地支紀(jì)年的換算規(guī)律，在坐標(biāo)系內(nèi)換算歷史公元紀(jì)年。跨學(xué)科式互動(dòng)可同時(shí)提升學(xué)生對(duì)直角坐標(biāo)系知識(shí)的掌握水平和實(shí)際應(yīng)用能力，也可以幫助學(xué)生記憶編年史的內(nèi)容及規(guī)律。

2.核心問(wèn)題解決模塊——學(xué)生自主挖掘與處理

核心問(wèn)題指某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的核心內(nèi)容。核心內(nèi)容的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)是，以該內(nèi)容為主，是否可以延伸出其他富有挑戰(zhàn)性的數(shù)學(xué)問(wèn)題。以曲線方程為例，教師在教學(xué)中會(huì)對(duì)曲線的參數(shù)方程和普通方程分別進(jìn)行講述，但實(shí)際上，這兩種方程只是曲線方程的不同形式。教師在課堂中可以嘗試引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這兩種方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換，鼓勵(lì)學(xué)生自行挖掘這一特殊的知識(shí)點(diǎn)。例如，學(xué)生需要明確x，y 與方程中參數(shù)u 的關(guān)系，就需要將公式代入普通方程換算出變數(shù)與參數(shù)的關(guān)系模式。換算的過(guò)程中，學(xué)生將得出另一個(gè)關(guān)系式，進(jìn)而得出曲線函數(shù)的參數(shù)方程，只要保證x，y 的取值范圍不變，那么即使參數(shù)方程的形式存在不唯一性，學(xué)生也能夠在解決軌跡問(wèn)題時(shí)明確這一特征。而經(jīng)由學(xué)生自行挖掘的知識(shí)點(diǎn)，其記憶也往往更加深刻。

3.課堂活動(dòng)模塊—情境中檢驗(yàn)真知

課堂活動(dòng)是形式比較活泛的教學(xué)方法，因活躍性較強(qiáng)廣受高中生的喜愛(ài)。多數(shù)高中生都已經(jīng)具備了獨(dú)立分析探索的能力，且擁有較強(qiáng)的求知欲。教師可以沿生活環(huán)境“就地取材”，創(chuàng)造學(xué)生比較熟悉的數(shù)學(xué)知識(shí)應(yīng)用情境，給予學(xué)生應(yīng)用知識(shí)的空間。例如，教師在教授必修二“空間幾何體”的知識(shí)時(shí)，可以要求學(xué)生自由活動(dòng)，畫出校園內(nèi)任意一棟建筑的空間透視圖，從而充分鍛煉學(xué)生的三維感知能力，鍛煉學(xué)生對(duì)于空間點(diǎn)、線、面關(guān)系的掌控能力。

4.成果展示及評(píng)價(jià)模塊—群體協(xié)作與互評(píng)

學(xué)生在完成一個(gè)階段的自主學(xué)習(xí)后，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行習(xí)題鞏固，要求學(xué)生組成多個(gè)小組，以競(jìng)賽形式完成教師布置的課堂作業(yè)。完成作答后，各小組交換作業(yè)批閱，最快完成且平均正確率最高的小組將獲得獎(jiǎng)勵(lì)。該小組還有機(jī)會(huì)代替教師為同學(xué)講解題目的解法，用講課的方式進(jìn)一步夯實(shí)數(shù)學(xué)知識(shí)點(diǎn)的掌握。