STEM教育與小學數學的有機融合

邵新建

【摘要】隨著人們對教育的廣泛關注和素質教育的提出，STEM教育所提供的學科融合概念，它涉及了多學科整合的觀念，對于小學生的思維擴展和智力提升有十分顯著的積極作用，本文論述了STEM教育的定義以及發展現狀，同時也具體分析了與小學教育融合的必要性和可行性，希望能夠給小學數學老師提供一些與STEM教育融合的經驗。

【關鍵詞】STEM教育;小學生;數學課堂

引言：

對于傳統教育而言，其主要關注的是學生的學習成績，各科目教師通過書本分別教授書中框定的知識。而STEM教育則不同于每科目互相割裂的授課狀態，而是將不同領域的知識有機的聯系起來，經由各學科彼此間的合作最終形成一個綜合課程。為學生營造了一個良好的學習環境，引導他們多交叉學科來處理其在項目活動中遇到的問題。由此，STEM教育十分看重實踐，也是表現了在國際上新綜合學科背景下的教育思想趨勢，體現了超學科的觀念。其優勢是不僅是能對學生的好奇心起到誘發作用，培養其動手與處理現實問題的能力還能夠培養其與同伴之間的合作意識。在國家現有素質教育的基礎上，還能夠進一步引導小學生們對技術與科學的探索。為了實現我國的中國夢，需要著重推進科學技術的發展，相應人才的培養也十分迫切，由此STEM 教育理念的出現備受大眾認可。

一、STEM教育的定義

我們把“STEM”拆開，就容易明白它所代表的含義：S——Science——科學，T——Technology——技術，E——Engineering——工程，M——Mathematics——數學。即：將分散的科學、技術、工程、數學等學科知識有機地聯系起來，讓學習者在跨學科學習的過程中獲得解決實際生活問題的能力。它的精髓就是跨學科學習，目的培養復合型人才。所以它并不是一門課程的具體的名稱，很多人的對它的誤區單純就認為STEM等于編程，機器人，甚至樂高課程。這些課程只是屬于STEM里面的一個小小分支，但它們并不能完整的代表著STEM教育理念。再者，STEM也無一套標準的教育體系，每家學校都可以有屬于自己的承載STEM理念的課程體系。從而探索出STEM的教育觀點就是激勵學生在該些領域能力的提高，提升其綜合素質以實現在全球都能有自身的競爭優勢。近期加入了Arts，也就是藝術，變得更加全面。STEM教育在美國的重要性不亞于中國的素質教育，五個學科，技術和工程結合，藝術和數學結合，打破常規了學科界限。簡單來說，就是把“死”知識變成“活”知識，對知識進行跨學科應用，真正做到學以致用、用以促學。

二、“STEM教育”對小學生的發展的好處

STEM教育試圖徹底改變以教師和老師（權威）為中心的教學模式，鼓勵小學生拓展思維進行獨立思考，開展以小學生為中心的探究學習;小學生不再是知識的被動接受者，他們有自主的動力去想辦法實現或者證實自己的思維。它注重跨學科知識，特別注重培養學生的邏輯思維、解決問題的能力、應用創新能力、協作能力、創造力等能力，使學生能夠適應未來社會和世界的快速發展。經濟、科技發展帶來的變化和挑戰。它的目標是培養一批STEM人才，使香港的科學技術能夠發展，學生有更好的職業。STEM教育是科學、技術、工程和數學四大類的縮寫。STEM教育在過去20年中受到越來越多的關注，并已成為一種趨勢。STEM教育體系引導學生去看，去感受，去體驗。數學和科學的教育領域是基于小學生們天生的好奇心，并為他們自己的實踐和發現提供了大量的空間。

測量、估計、計數、排序和比較對象創建了一個簡單、積極的數字世界。建筑和構造幫助小學生從早期階段就參與到技術和物理概念，如靜力學，數量，大小，幾何形狀和數字。學生最大的好處是他們可以學到傳統學校無法學到的東西。可能是資源不足或教師不合格。與以考試為導向的傳統學校不同，該中心關注學生所學內容以及如何應用所學內容。

另一個好處是學生可以通過完成課程中的項目和任務來探索自己的興趣并建立自信。有經驗的教師可以引導學生加入開放式完成。學生們可以在這些完成中有一個難忘的經歷。

三、STEM教育的核心內容

1.批判性思維

是指不輕易相信任何觀念;通過對證據和推理方式的分析，探究支持觀念的理由;接受別人或形成自己的觀念。

2.邏輯思維

邏輯思維是指將思維內容聯結、組織在一起的方式或形式。思維是以概念、范疇為工具去反映認識對象的。簡單來說，就是教會孩子完成一項任務時如何利用所學來執行，如何計劃和統籌。

3.創造性和解決問題的能力

通過解決問題來學習，在這個過程中，遇到的問題會培養孩子的觀察能力、思維能力以及動手能力。同時，也會激發出孩子的一系列創造力。

四、STEM教育發展的現狀

?眾所周知，不論是國內外，鄉下的教育是比城市弱的，不論是在師資方面，還是在教育資料方面，都沒有辦法和城市相比。于是很多老師會希望自己的小學生能夠到大城市里念書發展，但與此同時，教育組織也在想辦法縮小城鄉之間的教育差距。

在最近的一項調查中，73%的農村科學學者和78%的城市科學學者表示，他們沒有令人滿意的資金來正確開展工作。顯然，小學生沒有得到他們應得的，教育部門也在想辦法，幫助他們打開并進入STEM的大門。STEM教育創新者研究員強烈建議，考慮民主教學的能量，民主指導建立在小學生和學者之間共享設施的基礎上，優先考慮學生的心聲，并授權小學生在STEM培訓，傾聽學生們在生活上以及學習上的問題，并幫助他們予以解決。“共享”并不是一個全新的教學策略，但我認為在整個指導過程中，它在教育中的呈現是不足的，特別是在那些聲稱，培訓采取“小眾授課”策略的學者中。

從現在的發展狀況而言，STEM教育課程在自身的定位上還需進一步改善，因不了解該行業的老師會容易將其與市面上流行的機器人、樂高等產品看做是一樣的，所以他們也更加偏向于市場上存在已久的這些課程，而不是STEM。雖然它們確實有一定的類似，但是在本質上還是不一樣的。然而，就算是在北上廣等發展較好的城市老師，他們雖然能跟上時代腳步逐漸轉變觀念，但是在成都市來說，這里的大部分老師并不能有效做到這一點。一方面不是很了解新興的STEM教育，另一方面則是堅持認為原有的學科培訓是最重要的教育方式，所以，他們中的大部分都將小學生還是會放在現實生活中的一些傳統的課外輔導機構。

五、STEM教育與小學數學融合的必要性

對于教育的另一個主體即老師來說，近些年其教育觀念也在跟同社會環境的變化而變化，不比于從前大部分老師僅對小學生的考試成績重視，現在大家多轉變為關注小學生全方位的發展。這樣的理念與STEM 教育不謀而合，STEM教育主要集中在校外培訓領域，以重視小學生的思考與創新能力提升為主，課程多表現為機器人教育、兒童編程教育、3D 打印教育，形式豐富。STEM教育不是一個單獨的學科，而是具有綜合性。所以為了實現對于小學生們科技創新的培養，課程內容豐富多樣，有程序、算法、機械工程等設計，還有人工智能簡單開發，美工外觀設計等。但是不可能存在一個非常完美的課程，即能夠滿足所有需求，就算該愿望能夠實現但也很難體現出其強項，造成什么都培養卻什么都不精的狀況。

STEM教育體系對于學生的思維發展極其重要同時要激發學生對科學、技術、工程和數學的好奇心，如今的電子學習為小學生提供了豐富的教育資源;允許他們通過利用自己的經驗和自己的數據，來闡明重要的科學思想并理解世界。“科學實驗”也開啟了學生與數學的對話，通過科學實驗，小學生有機會直接掌握數學專業知識，并就周圍的世界得出自己的結論，所以也要讓數學走進那些從未見過科學設備的學生生活中。

六、STEM教育與小學數學課堂的融合

2016年，教育部出臺的《教育信息化“十三五”規劃”》中明確指出有效利用信息技術推進“眾創空間”建設，探索STEM教育、創客教育等新教育模式，使學生具有較強的信息意識與創新意識，養成數字化學習習慣，具備重視信息安全、遵守信息社會倫理道德與法律法規的素養。在中國，素質教育的口號提了很多年，卻依然面很難實施，STEM教育作為素質教育的一種可操作形式，在17年年初被寫入義務教育新課標。

STEM教育，是一種項目式學習，更加注重學習的過程，而非結果（成績）。培養小學生獨立解決問題的能力，在不斷的試錯和嘗試中，得到更多啟發和方法。這和我們以往的傳統教育最大的不同在于：非教條式。讓小學生從小學數學課堂里被真正的解放出來，讓小學生在更自由的環境中來收獲知識、解決問題。通過探索和思考，來尋找答案并解決問題。小學每個學期都要組織各種各樣的主題活動和集體教學活動，其中，這些活動是開展STEM教育的好機會。打個比方，在蘇教版中的數學建構活動中，小學生可以通過觀察和動手來獲得基礎性的建筑學知識、數學知識以及物理知識。教師可以引導小學生觀察積木幾何體的形狀，比如這些物體有幾個面，有幾條邊;在積木的搭建過程中，小學生通過多次嘗試可以認識到三角形的穩定結構，總結怎樣擺放最穩定不會倒，從而學到物體受力的相關知識等等。如果小學生的興趣濃烈，還可以組織小型的建筑項目，引導小學生提出問題并形成自己的項目方案。在主動參與的過程中，小學生的動手能力和思考能力都能夠得到有效的提升。

上周，我校老師帶孩子們參觀了我們鎮上的古建筑——顧家古宅，并進行了相關的活動探究。在古宅中，孩子們通過觀察、測量、對比等方法找到了對稱、平鋪等在該建筑中的運用情況。在多次的計算中意外地發現了黃金分割比，感受到數學之美與建筑之美的巧妙融合。這次活動不僅拓寬了學生的知識面，也有幫助學生加深了對科學的認知。然而，學實驗和科學研究往往不是一次性就得出準確結果，常常需要查找失敗原因，多次嘗試才能成功。在活動中，一遇到復雜的數據整理時，孩子們便開始尋找各種理由推脫。后來，在老師耐心的鼓勵下，孩子們能用積極的心態看待過程與結果。通過這次活動，培養了孩子們不怕失敗，動腦分析情況、查找問題的習慣，磨煉了耐心，增強了毅力。在平時，可以鼓勵孩子閱讀或給他們講科學家的故事，感受多次失敗走向成功的艱難，體會科學家刻苦鉆研的精神，讓孩子們對科學產生興趣，并拓寬自己的愛好。這對孩子個人的發展方向，未來專業和職業選擇提供更多的參照，找到適合自己的職業。

老師同樣可以嘗試小學課堂上對小學生開展STEM教育。老師需要在小學課堂中引導小學生對生活中的一些現象提出問題，比如，紙杯上可以站人嗎？給小學生二十個紙杯和一塊硬紙板，讓小學生嘗試去研究。小學生在多次搭建之后，逐漸就會意識到將紙杯按照紙板的形狀密集排列，再放上紙板就可以站人，這已經是一個初級的結構工程;老師還可以引導小學生們一起討論：最少用多少個紙杯可以支撐一個人站在上面？紙杯排列成什么形狀會更加穩定？這也是在探索數學問題。老師們可以通過日常生活中的小案例來引導小學生培養STEM的思維和行為習慣，也即：提出問題——團隊討論——制定計劃——實施計劃——得出結論——改進計劃/提出新問題。

結語：

STEM教育。所提供的思維邏輯和與生活相關聯的思維過程，都十分能夠適合小學生的智力發展，其中應用到小學數學中的課堂也是十分合適，這需要教師和學生們共同關注STEM教育的不同的應用情況，積極拓寬邏輯思維的發展和制定計劃的嚴密性。

參考文獻：

[1] 祝智庭，雷云鶴. STEM 教育的國策分析與實踐模式[J]. 電化教育研究，2018（1）：75-85.

[2] 中國教育科學研究院. 中國 STEM 教育白皮書（精華版）[R]. 北京：中國教育科學研究院，2017.

[3] 潘黎， 侯劍華. 國際高等教育研究的熱點主題和研究前沿———基于 8 種 SSCI 高等教育學期刊 2000—2011 年文獻共被引網絡圖譜的分析[J]. 教育研究，2012（6）：136-143.