STEM理念下初中數學認知能力培養策略

蔡志新

隨著創新理念的不斷深入，初中數學教師紛紛將一些新的理念及策略應用在課堂中，有助于學生全面發展。而STEM理念便是在此過程中逐漸興起的，是課程融合理念的代名詞，借助這一理念展開初中數學教學，可以充分展示其強大的兼容性、多元性及先進性，進而真正達到培養學生良好認知能力的教學目的，實現高效課堂的構建。本文概述了STEM教學理念、分析了STEM理念與認知能力之間的關系，并提出培養學生認知能力的具體策略。

一、STEM理念概述

STEM教學理念其實就是對科學、科技、工程及數學四個課程有機整合，進而呈現出的一個高水平的指導思想。也就是說，STEM教學理念屬于課程融合理念，往往需要圍繞某一個知識點關聯其他學科內容，并對其重新解釋，有助于學生在對數學知識認知的同時收獲不同學科的知識，對其認知能力的提升有著非常重要的作用。因此，教師要積極主動地分析STEM教學理念在數學教學中的應用，以實現核心素養培養的教學目的。

二、STEM理念與初中生認知能力之間的關系

（一）具有多元性以及整體性

STEM教學理念具有多元性以及整體性的特征，能夠引導學生展開數學知識的學習，從不同角度理解數學知識，有助于促使學生積累豐富的知識，拓展思維方式，真正地實現知識的融會貫通，為學生全方位發展奠定堅實基礎。

（二）具有先進性以及探究性

STEM教學理念具有先進性及探究性的特征。在初中數學教學過程中，借助STEM教學理念引導學生學習數學知識，有助于為學生帶來全新認知，通過多次演示抽象思維及邏輯思維的展開過程，使學生積極主動地參與實際探究，對培養學生良好的認知能力及促進其思維有效發展，有著積極的促進作用。

（三）具有知識性以及體系性

STEM教學理念具有知識性以及體系性的特征。借助這一教學理念引導學生學習數學知識，有助于為學生形成相對豐富的知識闡述，并在此基礎之上完成知識體系的構建。除此之外，可以幫助學生借助不同的課程內容對同一個問題進行解釋，進而有效地開闊學生的認知視野。

三、STEM理念下培養初中生數學認知能力的策略

在初中數學教學中引入STEM教學理念，不僅有助于開闊學生的學習視野，幫助學生轉變思維方式，還能進一步提高課堂教學的趣味性以及探究性，進而真正實現高效課堂的構建。

（一）借助STEM理念引導學生課前預習

課前預習是引導學生完成知識儲備的基礎性活動，更是學生鍛煉認知能力的有效區域，所以在初中數學教學中，教師應積極主動地借助STEM教學理念引導學生完成課前預習。

1.激發學生認知興趣。

與傳統應試教育背景下的課堂教學方式不同，STEM教學理念具備創新性，能夠完整地呈現與數學知識相關聯的內容，所以第一次接觸這一理念的學生，并不知道教師會從哪一課程入手進行概念的分析及解釋。事實證明，借助STEM教學理念引導學生展開數學知識的學習，有助于激發學生強烈的求知欲，進而促使學生積極主動地參與知識學習，形成良好的認知能力。

例如，在帶領學生學習“正數和負數”這一數學知識時，首先，教師要引導學生主動探究正數、零和負數在數軸上的空間分布形式以及排列順序，幫助學生產生初步感知。其次，教師可以嘗試從物理學的角度出發，引入“溫度”這一概念，進而再次引導學生感知正數和負數。事實證明，通過列舉實際生活中的例子，有助于學生真正地理解并掌握溫度與正負數之間存在的關聯，促使學生對知識產生深層理解及認知。所以教師應真正地立足于課堂教學內容，引入STEM教學理念，促使學生深刻感知教學內容的同時，真正實現深度學習的課堂教學目標，使學生獲得全方位發展。

2.培養學生認知能力。

在課前預習或翻轉教學過程中引入STEM教學理念，并將其與教學設計進行有效結合，有助于學生完成知識的自主學習及訓練，真正地培養學生良好的思維習慣以及認知能力，為教學質量及效率的提升奠定堅實基礎。

例如，在帶領學生學習“圓的有關性質”這一內容時，教師便可以嘗試將課堂教學設計與STEM教學理念充分結合，引導學生展開學習。圓的性質是從圓心到圓周上的任意一個點的距離都相等，而這個距離就是圓的半徑，從某個角度分析，圓心也可以是圓的幾何重心，教師便可以嘗試圍繞物理中涉及的“重心”相關知識，引導學生積極主動地參與實驗操作。首先，教師準備一個削尖的鉛筆，并將鉛筆筆尖朝上直立在桌子上；其次，教師將事先準備好的硬紙板做成的圓展示給學生，并在圓上明確畫出圓心的具體位置；最后，教師將硬紙板平穩地放在筆尖上。事實證明，在初中數學教學中結合數學的圓心以及物理的重心這兩個概念引導學生展開實驗操作，有助于提高學生的學習興趣，調動學生的求知欲望，促使學生積極主動地參與動手操作過程，進而培養學生良好的認知能力，提升教學質量及效率。

（二）借助STEM理念引導學生課堂交流

在初中數學教學中，教師一定要明確課堂教學是應用STEM教學理念的主要陣地，更是促進學生認知能力有效發展的核心。所以教師要借助STEM教學理念引導學生展開課堂交流，真正發揮這一教學理念的作用及價值，培養學生良好的學習能力以及綜合素質。

1.STEM理念下的知識講解。

數學理論知識具有抽象性及復雜性等特點，需要教師為學生詳細地講解，呈現教師的切入角度及思維方式，從而為學生認知能力的提升提供良好的范例。除此之外，STEM教學理念的引入，能夠為課堂教學的開展注入全新活力，為學生帶來良好的認知體驗。

例如，在“軸對稱圖形”教學中，軸對稱圖形屬于極具觀賞性的美圖，引導學生對這一知識展開學習，可以為學生帶來美好的認知體驗。對稱軸兩邊所包含的點到對稱軸的距離都是相等的，這與物理學科中的平面鏡成像這一概念具有一致性，教師便可以嘗試借助平面鏡成像的知識引導學生展開軸對稱圖形的學習，不僅有助于學生進一步理解這兩個知識點，還能明白兩者之間的內在關聯，使學生在多次講解中更好地掌握教學內容。事實證明，在初中數學教學中借助STEM教學理念引導學生展開知識學習，可以幫助學生獲得不同的認知體驗，真正地促進其認知能力可持續發展，獲得事半功倍的課堂教學效果。

2.STEM理念下的主體探究。

在初中數學教學中，教師除了要引導學生學習理論知識，還應帶領學生感知STEM教學理念，進而培養學生良好的核心素養。也就是說，教師應借助STEM教學理念實現多課程的融會貫通，不僅有助于鍛煉學生解決問題的能力，還能發展學生的數學思維，進而真正地實現高效課堂的構建。

“勾股定理”是數學領域中一個著名的公式及定理，也被廣泛地應用在科學技術領域。例如，工廠生產零件時，往往需要借助直尺進行測量，以判斷零件的角度是否為90°，從而斷定其是否合格。在此過程中可以發現，測量角度的工具是一把直尺，而直尺與角的度數之間并不存在直接關聯，是“勾股定理”為兩者建立起了一個橋梁。在實際生活中，學生也能夠有意識地借助“勾股定理”的相關知識判斷角度是否為90°，如三角形的兩條邊分別為3厘米和4厘米，如果第三條邊是5厘米，那么其對應的角是90°；如果第三條邊的長度大于5厘米，那么其對應的角大于90°，相反則小于90°。如此一來，學生便能在STEM教學理念的指導下，應用數學理論知識解決工程問題，從而真正地實現各學科的融會貫通，為認知能力的提升奠定堅實基礎。

（三）借助STEM理念引導學生課后鞏固

在初中數學教學中，教師除了要在課前預習和課堂教學環節培養學生的認知能力，還應結合教學內容設計課后鞏固環節。課后鞏固環節是學生積累知識、拓展思維的關鍵環節，教師應有意識地開發這一環節的特性，積極引入STEM教學理念，幫助學生更好地理解與掌握數學知識。

例如，在帶領學生學習“角的平分線的性質”時，三個角平分線的交點是三角形的內心，而這一內心又具有一個相對特殊的性質，即內心到三條邊的距離相等。為了幫助學生進一步理解這部分知識，教師可以嘗試從工程學的角度入手，引導學生進行分析及探究，從而充分展現角的平分線所具備的對稱性，有助于學生借助相關知識創造性地看待三角形的內心。事實證明，對初中階段的學生來說，STEM教學理念可以促使學生創新思維，對數學知識產生更深層次的理解，引導學生進行自主學習及合作探究，發展學生的想象能力，進而高效地實現素質教育目標。

四、結語

總而言之，在初中數學教學中，教師應有意識地引入STEM教學理念，落實教學策略，培養學生的認知興趣，推動學生思維能力有效發展。