應用STEM教育理念建立四種教學模式

◇靳貴平 （江蘇：邳州市隴海路小學）

要在教育活動中推動小學數學教學的創新改革，必須關注新方法、新資源在教學中的應用。傳統的小學數學教學活動以灌輸式教學為核心，教學方法單一，可用的教學資源有限，小學生的數學思維得不到提升。新課標中明確指出，可以開展跨學科融合教學的形式。小學數學教學要發揮出訓練學生思維、培養學生學科核心素養的教育價值，單純強調計算、解題的數學教學活動難以發揮出作用。基于此，本文從小學數學教學要求入手，探討將STEM 教育理念應用到小學數學課堂中的有效策略：建立集科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）、數學（math）四大要素協同發力的小學數學教學模式，帶動小學生全面成長。

一、建立生活化教學模式，挖掘科學知識

小學數學教學帶有極強的科學性特點。作為一種詮釋數量關系與運算方法的教育學科，其將人類的科學探究經驗與現代教育活動結合起來，依靠算、用、讀、說的過程來發展小學生的數學思維，實現深度育人。將STEM 教育理念引入小學數學教學活動當中，要保留數學教學活動的科學育人價值，針對科學知識、數學問題展開互動，以數學科學引導學生思考、探究。但從既有的教學經驗來看，針對小學生開展的數學教學多是以計算為核心，教學方法單一，忽視了數學知識的應用、整合與深度探究，導致學生的數學學習能力發展緩慢。STEM 教育理念下，應該以“科學”為沖鋒號，回歸數學本質，探究數學知識，激發小學生的數學學習熱情。

在小學數學教學中應用STEM 教育理念，可以嘗試結合生活教育思想開發小學數學課堂，引導小學生探究數學知識，優化數學教學活動。例如，蘇教版二年級下冊數學教材“分米和毫米”的教學，便可以結合現實生活為學生設計數學問題。教師準備黑板擦、課本、芝麻、瓜子仁等材料在課堂上開展數學測量活動，引導學生獨立掌握數學知識。在進行互動的過程中，對學生提出數學思考問題：現在有不同的材料要比較，思考一下，如何說明這些材料的長短差異？基于生活化教學思想的引導，可以為學生裁剪白紙條，利用紙條進行互動：裁剪與手指長度相等的紙條，分別與黑板擦、課本、芝麻、瓜子仁的長度進行對比，將不同物體的長度在紙條上標注出來，進行比較。在學生完成比較任務之后，教師設計新的思考問題：生活中有許多物體的長度并不相同，對于這些物體的長度應該如何進行測量？紙條的長度有長有短，測量結果并不科學。此時，教師引入“分米和毫米”的有關概念，幫助學生掌握相關數學單位，隨后與學生展開交流活動：分米和毫米都是長度單位，在生活中，這些數學單位是如何表示的？當學生遇到了無法解決的數學問題，繼續給出教學工具，選擇卡尺、米尺作為教學用具，學生發現，在米尺上，每一個整十的數字都被放大了，而在每一個短格子當中，又分出了很多小格子。隨后，依靠數學觀察活動幫助學生掌握分米、毫米的有關概念，并結合相關數學單位重新進行數學測量活動，鍛煉學生的數學應用技能。將STEM 教育理念帶入小學數學教學課堂，要讓學生認識到數學教學的實用性、科學性特點，主動參與教學活動，以此來提升學生的數學學習能力。

二、建立信息化教學模式，創新技術課堂

現代教育技術逐漸成熟，以信息技術為支撐的數學教學模式正在逐步發力。相對于傳統的教學活動，信息技術對課堂中的圖片、算理、問題等教學資源進行整合，將其加工為動畫、教學視頻等全新的形式，以此來激發學生的數學學習熱情。STEM 教育理念當中提及了“技術”的有關概念，教師可嘗試在教學活動中搭建信息技術平臺，基于展出問題、數學互動、計算驗證的多元視角與學生展開交流，匯總數學知識與數學方法，利用信息化技術展示教學過程，從而提升學生的數學學習能力。

利用信息技術開展教學，可以在實施教學活動之前搭建信息化教育平臺，與學生展開交流，幫助學生整合數學算理算法；也可以在學生完成數學學習任務之后利用信息技術導入學習任務，實現高效教學。例如蘇教版五年級上冊數學教材“多邊形的面積”的教學，在開展教學活動之前，可以借由數學動畫來提出數學問題：有一張正方形的桌子，其邊長為2 米，因為某些原因沿著對角線被切掉了一半，現在要將這張桌子拼回來，需要準備什么樣的圖形，圖形的面積是多少？STEM 教育理念下，為了降低學生的理解難度，可以利用正方形卡紙與學生進行互動：準備邊長為2 厘米的正方形卡紙代表桌子，沿著對角線切掉一半。整個正方形的面積為4 平方厘米，則單個三角形的面積就是2 平方厘米。教師繼續引導學生展開數學計算，利用多媒體技術帶入問題：現在制作了一個邊長為2 米的等腰直角三角形，用來填補桌子上的空缺，為了保障完美結合，需要計算等腰直角三角形的面積，問其面積是多少？結合“正方形桌面的一半”這一關鍵信息，可以得出等腰直角三角形的面積為2。隨后，引導學生做出假設：兩個完全相等的等腰直角三角形可以拼成一個正方形，其面積等于正方形的一半，那么是不是代表著等腰直角三角形的邊長等于兩條直角邊乘積的一半？借助信息技術的引導，在設計問題之后為學生傳遞正確的數學算法。為了降低小學生的數學學習壓力，可以利用信息技術來制作動態教學動畫：以正方形格子紙為對象，畫出小船、房子等圖案，每個正方形格子的面積為1，引導學生通過圖形的割補來計算不同圖案的面積，隨后掌握多邊形面積的計算方法。STEM 教育理念關注學生自主學習能力的培養，讓學生獨立探究數學知識，在發現問題之后進行求解，能更好地保障數學教學的有效性。

三、建立互動式教學模式，開發數學工程

STEM 教育理念中的“工程”思想對數學教學模式進行了調整，在保留了數學知識的獨立性的同時，也強調了數學知識點之間的交互關系，依靠對數學知識的整合、加工來構建更為完善的知識單元，從而激發學生的數學學習熱情。STEM 教育理念下開展小學數學創新教學，要建立互動式課堂，加強數學知識之間的互動交流，引導學生在實踐、探索的過程中進行數學學習，以此來發展學生的學科素養，讓STEM 教育理念在數學教學活動中扎根。

STEM 教育理念中的“工程”理念強調數學教學單元之間的聯動，依靠數學知識之間的互動交流發展學生的數學思維。以蘇教版三年級下冊數學教材“混合運算”的教學為例，在STEM教育理念的引導下，可以利用數學游戲來幫助學生整合數學知識。在教學活動中，教師為學生下發四個形狀完全相同的骰子，每個骰子有6 個面，六個面上分別寫有數字1～6。隨后，要求學生結成數學小組進行游戲。以二人為小組，輪流投擲骰子，在投擲骰子之后，投擲者要計算骰子上的總點數，另一人則要記錄時間。在計算正確的情況下，將點數記在紙上。隨后，另一人投擲骰子并計算點數，如果其計算時間少于對方，則可以隨意調整對方一顆骰子上的點數，反之，則要被對方調整點數。在教學中，將數學知識隱藏在游戲活動當中。教師為學生準備乘法口訣表，引導學生逐步掌握數學混合運算的基本法則，如學生擲出了3，3，6，6 四個點，根據乘法口訣表，可以利用3×2+6×2 來進行計算。在游戲的過程中，掌握混合運算的順序。在游戲結束之后，教師結合數學問題引導學生繼續進行思考：現在有數學題6+3×2 要求你計算正確的結果，應該如何進行計算？當學生遇到瓶頸之后，結合“骰子問題”與學生進行互動：在算式6+3×2當中有幾個數字？如果將其轉化為骰子，骰子上的點數是多少？由此引出數學混合運算的計算法則——先算乘除，再算加減。基于STEM 教育理念的引導建立系統性更強的小學數學教學模式，可以結合STEM 教育理念中的“工程”理念開展教學活動，設計問題、互動交流、帶入數學解題經驗，從全新的角度應用并加工數學知識，以此來提升學生的數學素養。

四、建立延伸式教學模式，回歸數學本質

STEM 教育理念中提到了“數學”這一概念，是基于數學教育的工具性和實用性特點來培養現代化教育人才，以此來提升教育改革質量。作為一種起源于美國的工學教育改革思想，其包容并濟的特點使其能夠在現代教育活動中起到優化教學活動的效果。將STEM 教育理念應用到小學數學課堂上，應該讓數學教學活動回歸本質，即對生活中的數學知識進行探究，發展學生的數學分析、數學應用等關鍵技能，創新小學數學教學模式。結合STEM 教育理念，可以適當延伸教學范圍，依靠課堂上的數學知識解決生活中的數學問題，發展學生的數學技能，推動學以致用的教學思想的落實。

以蘇教版六年級上冊數學教材“百分數”的教學為例，可以將多元數學知識結合起來，培養學生的數學分析與數學應用技能，對數學教學模式進行創新優化。在教學活動中，教師為學生準備學習材料：100 個顏色不同的玻璃球，其中20個玻璃球為紅色，40 個玻璃球為藍色，40 個玻璃球為黑色，要求學生利用百分數來表示不同玻璃球所占的比例。在數學活動中，以學生的獨立探究來取代平鋪直敘的教學模式，引導學生對數學問題進行獨立分析。在隨后的數學教學活動中，則要進一步發展學生的數學應用能力，百分數是否只能表示在100 個數字當中不同事物所占有的比例？隨后，對玻璃球的數量進行調整，準備10個玻璃球，2個玻璃球為紅色，4個玻璃球為藍色，4 個玻璃球為黑色，要求學生說明不同顏色玻璃球所占有的比例，引導學生掌握百分數的計算方法。在教學課堂上，教師可通過配比的方式來引導學生進行計算：所有玻璃球的數量都是按照10 倍縮減的，那么，玻璃球的比例是否也不會變化？在設計問題之后，基于數學教材展開互動，引導學生從“百分數的概念”和“百分數的計算方法”兩個角度入手，掌握相關數學知識。教師要重視數學計算與數學應用之間的交流，在STEM 教育理念下，結合數學的實用性、多元性特點開展授課，讓學生獨立挖掘數學知識，讓STEM 教育理念在小學數學課堂上發揮價值。

STEM 教育理念推動了小學數學教學跨學科活動的創新實施。在組織教學工作的過程中，應該以STEM 教育理念的科學化、多元化特征為切入點，應用現代技術、數學活動引導學生探究數學知識。以綜合性更強的數學教學模式啟發學生的學習熱情，引導學生對數學知識點進行探究，才能更好地提升教學質量。