數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學模式的設計*

王湘萍

（貴州師范大學數學科學學院）

數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學模式的設計，應以培養學生數學核心素養為目的，以STEAM跨學科交叉融合為路徑，遵循一定的原則對STEAM跨學科交叉融合教學相關活動進行設計。

一、數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學設計的原則

為了更好地開展教學活動、實現教學目的，數學核心素養視角下設計STEAM跨學科交叉融合教學模式，應遵循分層性原則、項目性原則、多維性原則、協作性原則等原則。[1]

（一）數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學模式設計，應遵循分層性原則

不同層次的學生在知識、能力、情感價值觀及學科核心素養培養等方面的要求都是不同的，這就要求依據不同層次的學生，確定與其相適應的融合學科和學科融合難易度。當學生的知識、能力等方面情況還沒有達到較高的層次時，在教學過程中，融合的學科過多和學科融合的難度過大，學生無法真正融合相關知識來解決問題，培養學生數學核心素養的目的不能實現；相反，在教學過程中，融合的學科過少和學科融合的難度過小，學生無法得到鍛煉，不能進一步提高學生的數學核心素養，教學效率也大打折扣。因此，數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學模式設計，應遵循分層性原則，根據不同層次學生的具體情況，分別確定不同的融合學科和學科融合難易度以及需要培養的數學核心素養，進而依據這樣的設計去開展教學。

（二）數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學模式設計，應遵循項目性原則

教學模式設計遵循項目性原則是數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學本身的要求，與項目式教學特性相符合。在項目式教學中，學生需要利用多方面的知識、能力來解決項目問題，這有利于學生增強適應社會的能力，當然對于這種教學的評價也應該是多樣的。而在傳統教學中，因沒有采用項目式教學，讓學生利用跨學科知識、能力去解決問題的目的難以實現，學生解決實際問題的能力難以得到提高，這也是畢業生適應社會能力不足的原因之一。

（三）數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學模式設計，應遵循多維性原則

數學核心素養培養的多維性和STEAM跨學科交叉融合要求這種模式的教學應遵循多維性原則。首先，這種教學的目的不僅要讓學生掌握跨學科知識，還需培養學生在收集信息、制定計劃、選擇方案、解決問題、組織協調等方面的能力；其次，在教學中，教師所教授的是多學科的內容，學生需要運用跨學科的知識、能力進行融合以解決實際問題，采用的方法常常也是多方面的；最后，這種教學的評價是多維的，既需要教師、學生、教育管理者及其他主體從多維角度對教學整個過程進行詳細的評價，也需要對教學進行總結性、階段性評價。這是數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學的需要。

（四）數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學模式設計，應遵循協作性原則

由于與傳統教學相比，數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學需要實現的教學目標更多、難度更大，因此需要教師與教師、教師與學生、學生與學生之間以及師生與管理者之間的相互協作。首先，STEAM跨學科交叉融合模式的教學需要教師之間進行協作，才能更好地開展教學活動，取得更好的教學效果。其次，這種模式的教學需要師生之間的協作。在教學過程中，因涉及的內容太多，學生很難獨自發現和解決問題，這就需要教師的指導，只有教師與學生之間密切配合、協調，才能充分發揮教師的主導作用和學生的主體作用。再次，這種模式的教學需要學生相互間的協助。由于學生在知識、能力等方面是存在差異的，學生要想在有限的時間內運用跨學科知識、能力解決實際問題，必須分工合作、相互協調配合，才能高效地完成學習任務。最后，這種模式的教學還需要相關輔助者之間的協助以及師生與輔助者之間協作。這種模式的教學需要物質資料、技術資源支撐以及管理者的支持，只有相關者之間密切協作，才能使數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學順利、高效地開展。

二、數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學準備的設計

數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學是否順利進行，需要做好以下方面的準備工作：分析教學條件、明確教學目標和教學內容、確定教學項目、選擇適當的融合學科和融合點。

（一）分析教學條件

教師在教學前，首要的工作是分析教學條件。只有在弄清現有教學條件的基礎上才能有針對性地開展教學。首先，分析學情。學生是學習的主體，學生現有知識、能力狀況如何，直接影響教學目標、教學內容、教學項目的確定和融合學科及融合點的選擇。其次，因數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學，對于教師、教學物質設備、技術支持等方面要求很高，達不到相應要求勉強開展教學，很難取得好的效果。所以，在正式教學之前，應該對學情、師資情況、教學物質設備、技術支持等方面的情況進行詳細具體的分析，以便為后期教學活動奠定基礎。

（二）明確教學目標和教學內容

教學目標對于教學活動具有導向作用，而教學活動應該圍繞著教學目標而開展。因此，應根據特定的學生情況、現有的物質資源情況和技術支撐情況明確相應的教學目標。如義務教學階段的數學教學，就應以培養《義務教育數學課程標準》所規定的數感、運算能力、模型思想等數學核心素養為主要的教學目標，而高中階段的數學教學，應以培養數學抽象、數據分析等核心素養作為主要的教學目標。教學目標明確后，后續的教學活動就有了方向。

教學內容是落實教學目標的載體，可以說教學目標在一定程度上決定教學內容的選擇。由于不同層次教學的教學目標是不同的，相應地，不同層次教學的內容也應該不同。數學核心素養視域下STEAM跨學科交叉融合模式教學，應該選擇有利于落實特定教學目標的教學內容，以便借助這些教學內容而開展相應的教學活動，進而達到教學目標。因此，明確教學目標后，要確定教學內容，為后續教學活動奠定基礎。

（三）確定教學項目

項目式教學是數學核心素養理念下STEAM跨學科交叉融合模式教學的重要方式，教學項目是開展項目式教學、落實教學目標的重要載體，因此，在明確教學目標和教學內容后，應該確定教學項目，將教學內容轉化為具體的教學項目，并通過教師指導學生完成教學項目，來實現以培養學生數學核心素養為主的教學目的，使學生在項目教學中增長跨學科知識、培養跨學科技能。為此，教學項目的確定需以培養學生數學核心素養為目標，否則，就偏離了教學目的。

（四）選擇適當的融合學科和融合點

明確教學項目后，就需要考慮如何完成教學項目。由于科學、技術、工程、數學等每一學科的知識點、方法、技能都是豐富的，完成某一具體的教學項目，不可能也不需要將所選擇學科的所有知識、方法都用上，這就需要根據教學項目的具體情況，選擇適當的具體融合點（具體的學科知識、技能），以便科學、合理、快速地解決問題。選擇合適的融合學科和融合點，可以由學生來完成。因為這項工作實際上是一個重要的鍛煉過程，讓學生的主動性、積極性得到發揮，從而培養了學生核心素養。

三、數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學活動的設計

具體的教學活動是數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學的核心，是實現教學目標、落實教學內容、完成教學項目的載體，它應在數學核心素養理念的指導下開展。教學活動可從三個層面來進行，即“雙基指向”的教學活動，“問題解決指向”的教學活動，“科學思維指向”的教學活動。[2]

（一）“雙基指向”的教學活動

扎實的基礎知識、基本技能是數學核心素養基本內容之一，否則，無法進行跨學科交叉融合，更無法解決復雜的實際問題。因此，數學核心素養視角下開展STEAM跨學科交叉融合模式教學活動，應從基礎知識學習、基本技能培養開始。首先，通過復習，進一步鞏固基本知識、基本技能；其次，以項目為載體引導學生學習新知識。教師在向學生展示項目時提出相應的問題，學生為了解決這些問題，勢必運用已有的知識、技能去探索，這樣一來，學生的知識會越來越豐富。

（二）“問題解決指向”的教學活動

這一教學活動是指在教師的指導下學生融合相關學科知識、技能解決問題的活動。學生在“雙基指向”的教學活動中，已經掌握了相關的基礎知識、基本技能，但是不能僅限于此，而需要運用這些基礎知識、基本技能去解決項目問題。首先，教師應引導學生創設情境、項目，將數學中數字、圖形、符號等引申為情境、項目中的具體內容，引導學生從中發現與社會生活關聯的實際問題。其次，教師應引導學生運用跨學科知識、技能去分析情境、項目中的問題，用數字、圖形、符號等將情境、項目中的一些關系表示出來，以進一步分析其相互關系及其問題所在。最后，教師應引導學生運用跨學科知識、技能去解決問題。在這一系列教學活動過程中，學生不僅要熟知相關知識、技能，更需要熟練地綜合運用這些知識、技能去提出問題、分析問題、解決問題，相應地，這些知識、技能逐漸被學生內化于心，真正成為學生所擁有的素養。由此可見，“問題解決指向”的教學活動，正是學生將跨學科知識、技能內化于心、外化于行的集中體現，是培養學生核心素養不可缺少的重要環節。

（三）“學科思維指向”的教學活動

思維過程是一種高級認識過程，是概括地反映事物本質和規律的過程[3]。“學科思維指向”的教學活動是形成學科思維方法和價值觀的教學活動，學生形成學科思維方法和價值觀是以學生在具體的教學過程中獲得基礎知識、基本技能以及解決實際問題為基礎的。[4]數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合模式教學活動中，學生首先需要根據現有知識、技能設計一個項目，并根據跨學科知識、技能提出一個需要解決的現實問題。然后，組建一個解決這一問題的小組，形成解決問題的統一方案，同時小組成員分工負責而又共同協作地探究解決問題的方法，并充分運用跨學科知識、技能解決項目問題。

四、數學核心素養視角下STEAM跨學科交叉融合教學評價的設計

教學評價是指一定的主體根據一定的標準對教學過程、教學結果從定性、定量等方面進行判斷的活動。科學合理公正地進行教學評價，有助于更好地總結教學經驗教訓，促進教學活動更好地開展，促進教學質量不斷提高。在數學核心素養理念下開展STEAM多學科交叉融合模式教學需要進行科學的教學評價，因為相對于傳統教學來說，STEAM多學科交叉融合模式教學涉及的學科更多，教學活動更為復雜，只有經過客觀公正地評價，才能發現這種教學活動的優點以及存在的問題，從而不斷地改進教學活動。教學評價應遵循評價的客觀公正性、評價主體的多樣性、評價內容的多維性、評價方法的多樣性等原則[5]。

（一）STEAM多學科交叉融合模式教學的評價應遵循客觀公正性原則

STEAM多學科交叉融合模式教學進行評價時，要求對教學活動的過程、教學結果等進行客觀評價，不能因為主觀好惡或者受到其他不當干擾而進行評價。只有客觀地進行教學評價，才能得到真實的評價結果，才能為進一步改進教學活動提供參考。否則，不僅不能促進教學活動的改進，還可能帶來反作用，誤導以后的教學活動決策。要實現教學評價的公正性，需要制定和實施公正的教學評價實體規則和程序性規則，使教學評價者嚴格遵循這一規則進行教學評價，從而保障教學評價的客觀公正性，進而為進一步改進教學活動提供參考。

（二）STEAM多學科交叉融合模式教學的評價應遵循評價主體的多元化原則

教學評價主體的多元化是保證教學評價客觀公正的需要。傳統的教學評價的主體雖然包含教師、學生、教學督導等，但是教學評價主體的多元化并沒有得到真正的落實，如傳統的教學評價難以保障教學評價的客觀公正；另外，教學督導雖然在教育教學方面有一定的知識、經驗，但畢竟不是全能型的，因為STEAM多學科交叉融合，涉及的學科專業知識多，過程比較復雜，傳統的評價方式無法保障教學評價的客觀公正性。為了保障STEAM多學科交叉融合模式教學評價的客觀公正，應該注重評價主體的多元化，即教師、全體學生以及既懂教育教學又是獨立的第三方主體同時對教學進行評價，這樣評價也就更加科學、合理、客觀、公正。

（三）STEAM多學科交叉融合模式教學的評價應遵循評價內容的多維性原則

傳統的教學評價內容雖然包含了教師教學情況的評價、學生學習情況的評價、教學保障情況的評價等，但是這些評價常常是表面上的，并沒有進行深入的評價，如通過一兩次聽評課難以深入知悉教學情況。數學核心素養理念下STEAM多學科交叉融合模式教學，涉及的內容比傳統的教學廣得多，復雜得多，對于這種教學的評價，要根據教學的具體情況，既要評價教師的知識講授、學生知識掌握等情況，也要評價教師對于學生的能力培養、學生在數學情感態度價值觀的獲得情況等方面的情況，更要評價對于學生核心素養的培養方面情況。只有對教學內容進行多維的評價，才能使教學評價更加客觀公正、科學合理，才能為改進教學提供積極參考意見，促進STEAM多學科交叉融合模式教學更好地開展。

（四）STEAM多學科交叉融合模式教學的評價應遵循評價方法的多樣性原則

教學評價方法的多樣性是由數學核心素養理念下STEAM多學科交叉融合教學目的多樣性決定的。數學核心素養理念下STEAM多學科交叉融合教學目的，既包括學生對多學科知識的掌握，也包括融合多學科知識解決實際問題能力的培養，還包括學生認識水平提高以及數學情感態度價值觀方面收獲。為了更好地評價教學，應該盡可能地運用多種評價方法來進行教學評價：首先，由教師、學生、教育管理者、第三方分別對教學進行評價，或這些主體共同對教學進行評價。其次，根據一定的標準對教學進行量化評價，或根據一定的標準對教學進行定性評價，或在定量評價基礎上進行定性評價。再次，對整個教學過程進行詳細具體評價，或對教學結果進行總結性評價。最后，通過書面考試、訪談、面試對教學進行評價，或者通過學生解決實際問題來進行教學評價。總之，根據STEAM多學科交叉融合模式教學的具體情況，科學合理地采用多種方法進行評價，以便得出一個科學合理的評價。