智慧課堂與STEM教育融合

◇劉克紅（甘肅：平涼市崆峒區解放路小學）

科學技術在高速推動社會發展的同時，也在加速學校教育體系中教學設備的迭代進階、更新發展，信息技術、網絡技術、多媒體技術紛紛入駐數學教學課堂，因而為數學課堂提供了前所未有的先進設備與科技平臺，打造出智慧課堂。同時，STEM 教育理念以其獨有的多樣性、兼容性、互通性以及拓展性而在數學課堂上脫穎而出，逐漸成為數學課堂上的主流教育理念。因此，智慧課堂及STEM 教育兩種先進元素在融合發展中掀開了數學課堂教學的嶄新一頁。

一、智慧課堂簡介

智慧課堂是高科技應用于學校教育的最新代表，是小學生認知環境與成長環境與時俱進的強大推動力，因而為小學生的信息獲取與知識詮釋帶來了直接利好。

（一）智慧課堂的概念

智慧課堂是指教師立足教室配置的多媒體設備這一物質基礎，利用信息技術、網絡技術以及多媒體技術為小學生的數學認知、信息處理、知識積累與能力發展提供的時代化、科技化、直觀化以及虛擬化的認知平臺。因此，數學課堂正走向信息化、先進化、趣味化以及高效化，能夠獲得互聯網上提供的海量教學課件支持，從而使數學教學擁有強大的資源支持、科技支持與設備支持，逐步走向智能化、便捷化、電子化、高效化的智慧課堂。

（二）智慧課堂在教學中的作用

智慧課堂擁有突出的時代氣息、科技優勢、先進元素與發展理念，因而能夠促進數學教學走入科學轉型、平臺革新、理念飛躍的良好狀態之中。

1．提供形象化、游戲化的教學方式

智慧課堂以多媒體大屏幕為小學生的信息獲取來源，尊重、遵循與滿足小學生進行直觀認知與形象思維的主體認知需求，因而能夠為小學生提供一個直觀化、游戲化、形象化的認知方式，借助科技元素助力小學生的數學認知與快樂成長。

例如，在教科版一年級上冊第四章“認識圖形（立體）”的智慧課堂上，本部分內容主要幫助小學生了解“長方體、正方體、球體”三種圖形。在傳統教學中，教師一般采用說教式方式授課。然而在智慧課堂上，教師使用多媒體設備可以讓小學生直觀看到三種立體圖形的聯系與區別。教師首先使用12 根等長的小棒在大屏幕上為小學生展示搭建正方體的過程，然后又用12 根不等長的小棒搭建長方體，借此幫助小學生看到二者的區別。最后，教師在大屏幕上為小學生展示了一個“小熊開小車”的動畫視頻。第一次輪胎是“球體”，小車運行很平穩，小熊美滋滋地開車兜風；第二次輪胎是“正方體”，小車運動很顛簸，小熊皺著眉頭堅持開車；第三次輪胎是“長方體”，小車運動時顛簸非常劇烈，小熊被顛簸得暈車了，跑到一邊哇哇直吐。這樣，教師就用多媒體設備將“正方體”“長方體”與“球體”三者的聯系與區別非常直觀地展示出來，因而對小學生就此三者開展深度學習與透徹理解非常有幫助。

2．提供科技化、電子化的教學資源

智慧課堂以信息技術、網絡技術以及多媒體技術為科技支持與平臺輔助，因而能夠將大量的科技元素、先進符號、電子信息融入數學教學，自然能夠為小學生提供一個充滿時代氣息與科技含量的現代化教學平臺，實現小學生的科學發展。

例如，在教科版一年級上冊第二章“位置”的智慧課堂上，本部分主要幫助小學生培養“左、右”與“東、南、西、北”的空間位置感。教師要先培養小學生對“左與右”的感知，可以為其提供一些直觀信息與生活素材，如寫字的手是“右手”；馬路上靠“右”走；軍人用“右手”敬禮，少先隊員行隊禮也用“右手”等等，以此培養小學生的“左與右”的位置觀念。關于“東、南、西、北”空間位置感的培養具有一定難度，需要教師長期堅持、循序漸進。判斷“東、南、西、北”一般借助太陽的位置開展，太陽升起的位置在“東方”，太陽落下的位置在“西方”。因此，教師可在大屏幕上展示一個直立的男生：太陽冉冉升起，男生面對太陽站好，大聲說出“面向東方，身后為西，右手為南，左手為北，東南西北順時針排列”的口訣。這樣，小學生就在多媒體設備的幫助下看到如何利用“太陽”判斷“東西南北”的方法。而且，教師也可以讓小學生在教室內跟隨著視頻內容演練幾遍，強化小學生對判斷位置方法的理解與記憶，提升小學生的認知效果。

3．提供趣味化、簡易化的教學過程

智慧課堂能夠借助聲光電三維信息元素為小學生提供強烈的感官刺激、心理震撼以及情感體驗，能夠將抽象復雜深奧的數學知識一一具化展示，因而能夠為小學生提供一個趣味橫生、淺顯易懂、生動形象的認知界面。

例如，在教科版一年級下冊第五章“認識人民幣”的智慧課堂上，小學生對于“人民幣”非常熟悉。然而，教材內容卻將“人民幣”定位于“元、角、分”三級單位，從而使小學生的數學認知產生困難，因為很多小學生沒有見過更沒有用過“分”一級的硬幣或紙幣。因此，教師可以使用多媒體設備為小學生展示早已淡出商品流通市場的“分”，如壹分、貳分與伍分，而且，教師還要為小學生展示紙幣與硬幣兩種形式，幫助小學生看到“文物級別”的“分”。為了幫助小學生更好地理解“分”的用途，教師可以使用多媒體設備為小學生展出二十世紀七八十年代的老電影或電視劇片段，讓小學生親眼看見“分”的使用歷史，快快樂樂地認識“分”的用途。由上可知，教師使用多媒體設備將“認識人民幣”的知識學習過程演變成“文物欣賞”與“視頻欣賞”，不僅可幫助小學生積累下很多人民幣知識，而且也能讓他們在豐富多彩的視頻信息中感受到智慧課堂的趣味性、生動性與形象性，切身體驗到電化教學的快樂。

二、STEM教育簡介

STEM 教育是一種非常先進的課程融合理念，主張打破課程知識界限，推動多學科知識的融會貫通、兼容互助，有效拓展小學生的認知思維與想象空間。

（一）STEM教育理念

STEM 教育理念倡導科學、技術、工程以及數學四大基礎學科的課程融合、知識互通、多元整合，有效培養小學生的發散思維、融合理念、拓展意識、創新精神，幫助小學生立足多個課程基點去探究同一個知識內容，以此實現對課程知識的發散考量、觸類旁通、多元理解，實現小學生對知識點的全面掌握。因此，STEM 教育理念具有突出的高端化、指導化、創新化特點，能夠為數學教學提供一種科學先進的指導思想與實施方案，實現數學教學的提質增效與創新發展。

（二）STEM教育在數學教學中的教學作用

STEM 教育理念能夠為數學教學提供先進化、策略化、拓展化的教學思想，實現數學教學的科學定位、精準引導，提升數學教學的先進性與拓展性。

1．培養學生的發散思維、拓展意識與創新精神

STEM 教育理念能夠幫助小學生從多個課程知識的角度去剖析一個知識點的多面性，因而能夠有效培養小學生的發散思維、拓展意識與創新精神，也切實幫助小學生形成較強的表現意識、求異思想與開放思維，提升小學生的思維素養。

例如，在教科版一年級上冊第三章“1～5 的認識與加減法（第二課時）”的STEM 教育理念應用中，教師為小學生每人分發3 個彩色塑料球，然后讓小學生與同桌之間進行“石頭剪刀布”游戲，每次輸贏一個彩球。這樣，“1～5 的加減法”知識學習就轉變為“1～5 的加減法游戲活動”，讓小學生借助游戲活動慢慢理解與逐漸掌握“加與減”的數學含義。因此，教師在STEM教育理念的指導下，以游戲活動幫助小學生理解“贏”與“加”的關系、“輸”與“減”的關系以及得到一個、失去一個的直接結果，以此達到“移形換位”的良好學習效果。而且，小學生具有一定的占有欲，因而借助“贏”理解“加法”、借助“輸”理解“減法”，對小學生來說是一個非常有效且記憶深刻的好方法。由上可知，小學生在教師設計的游戲教學氛圍的啟迪與幫助下，實現了由“贏”向“加”、由“輸”向“減”的思維過渡、思維拓展與思維固化，創造性地理解了“加與減”，從而體現出STEM 教育理念的發散性、拓展性、創新性。

2．優化學生的課程學習、知識詮釋與體系構建

STEM 教育理念主張弱化課程知識之間的界限，將四大課程內容融為一體，利用盡可能多的課程知識去詮釋一個探究對象，以此弱化知識內容之間的課程界限，幫助小學生形成四通八達、融會貫通、指向一致的全新型知識體系。

例如，在教科版二年級下冊第二章“表內除法（一）”（第一課時）的STEM 教育理念應用中，本部分主要培養小學生的“平均分”理念，以此為“除法學習”奠定良好的知識基礎與思維基礎。在“6÷2 =？”中，教師要引導小學生形成對“2”的科學認識，以此培養小學生的“平均分”理念。教師先將小學生進行分組，對每組小學生給予充足的玻璃球與小盤或小盒，然后，讓小學生將6 個玻璃球以2 個一份的標準分開，讓他們在親自動手、慢慢體驗中逐漸領悟“平均分”的數學內涵。這樣，教師就運用了STEM 教育理念中的“工程學知識”，將“6 個玻璃球的大工程”以“2 個一份”的標準分成3 個“子工程”，在主體實踐中潛移默化地培養了小學生的“平均分”理念。因此，STEM 教育理念立足數學知識選擇一種最人性化、最簡易化的認知方式，并提供給小學生，實現小學生的高效認知。

三、智慧課堂與STEM教育的融合

智慧課堂具有突出的科技化、時代化與先進化特點，而STEM 教育具有突出的策略化、拓展化與創新化特點。因此，智慧課堂與STEM 教育的科學融合能夠為數學教學提供強大的科技支持與先進的理念指導，自然能夠促進數學教學科學發展，為小學生提供一個科學先進、理念指導、務實高效的生命成長樂園。

例如，在教科版二年級下冊第五章“混合運算”的融合教學中，教師利用多媒體設備為小學生設計了“混合運算大挑戰”活動，將一系列“混合運算計算題”儲存在電腦中，讓挑戰者進行隨機抽選，答對即可開啟下一輪挑戰，直至失敗。隨后，該名小學生的挑戰成績就會在大屏幕的右側進行比較排列，成績好者居上。其他小學生扮演評委，同時也參與挑戰者的計算活動，并評價挑戰者的對與錯。這樣，小學生在智慧課堂的幫助下真正成為認知主人。而且，教師以STEM教育理念為指導將習題強化訓練轉變為游戲大挑戰，因而更加刺激有趣，實現了優化小學生認知體驗、強化表現動機、激發學習熱情的目的。

綜上所述，智慧課堂是數學課堂進行科技應用、設備更新、平臺建設、環境優化后的先進課堂，而STEM 教育則是數學教學提質增效、理念創新、課程拓展、區域融合的時代理念。因此，智慧課堂與STEM 教育是數學課堂內部優化、與時俱進的兩大重要推動力，二者的科學融合，必然開啟數學課堂推陳出新、創新發展的新局面，助力小學生的知識學習、能力訓練與素養發展。