STEM理念下小學數學與信息技術的深度融合研究

趙紅敏

STEM理念是指通過課程設計將科學、技術、工程與數學四門學科融合在一起，進而提升學生的設計、合作、實踐、創新能力等。它試圖通過一個跨學科項目的設計，消除傳統學科中各個學科知識相互分離的現象。讓學生在具體教學實踐中，綜合學習使用四門學科的知識來解決實際生活中的問題。

在這一理念的影響下，本研究選擇了STEM中最容易結合的兩個學科——信息技術與數學——進行跨學科知識融合。本研究將從以下幾個方面進行嘗試探索。

一、化抽象知識為具體操作

化抽象知識為具體的軟件操作是指在數學教學中圖形與幾何的部分可以利用相應的計算機軟件進行操作，從而讓學生更好地理解數學知識，同時學會相應的軟件操作。比如小學數學教材《圖形的旋轉和平移》一節，可與粵教版信息教材《圖像變變變——畫圖中的旋轉與對稱》相結合。圖形的旋轉、平移和對稱是小學低年段應該學習掌握的數學圖形知識，同時也是畫圖軟件必須要掌握的信息技術操作技能。因此可以在電腦室進行這節數學課的講授和操作，通過軟件操作幫助理解和驗證不同角度旋轉后圖像的變化，比實體手動操作更加精確和方便，可反復操作驗證，加深對數學中旋轉和對稱的理解和認識。

二、化靜態計算為動態實驗

計算機可以很好地幫助學生提升計算的準確度，節省計算時間，把重點放在概念的理解以及感受數據的變化對結果的影響上。比如數學課中《平均數的再認識》一節。以前學習平均數，只能通過幾個數據進行比較來感受平均數的變化和影響。但是通過本研究制作的動態HTML5頁面，可以實現更改任意數據來觀察平均數的變化，也可以實現平均數條形圖與折線圖的切換。讓學生看到平均數是隨著每個數字動態變化的，而且平均數易受最大數和最小數的影響。在改變數字的過程中，學生可以操作驗證自己對于平均數的猜想，理解平均數和全部數與其中個別數的關系。

三、化被動想象為主動練習

化被動為主動是指將學生被動的做題狀態，改變為主動研究。二年級數學教材中關于時間的學習，學生可以通過清華同方教育技術研究院設計的虛擬時鐘軟件進行主動練習。該軟件可以通過鼠標拖動指針來顯示實時的時間數據變化，讓學生看到每個時刻的指針位置以及與之對應的數字時間。也可以指定相應的時間，讓學生撥弄指針，軟件自主判斷學生的操作是否正確，對學生形成即時反饋。還可以讓學生看時鐘的指針，寫出時間，軟件自主判斷學生所寫時間是否正確。該軟件操作起來比較便捷，而且能夠及時給予學生反饋。

四、化平面數學為立體數學

數學課進行立體教學時，借助計算機三維軟件可以在學生制作作品的過程中，強化學生的立體思維。比如六年級的《搭積木比賽》需要很多小正方體組成三視圖。在現實中，觀察三視圖需要不改變物體，改變自己的觀察方向，而且由于觀察角度和人的視線余光的問題，會使觀察的結果不夠精確。而在3D軟件中學生只需要操作鼠標，就可以看到更多方位的精確畫面，不會因視線而受到干擾。還有學習圓柱、圓錐等立體圖形，可以用信息技術3D One進行展示觀察。可以隨意改變底面半徑和高，來觀察物體的變化。通過線框模式可以更好地理解幾何體的周長、底面、高等與體積面積的關系。

五、化枯燥的計算為有趣的輸入比賽

數學計算一般都比較枯燥，為了練習學生計算能力，同時讓練習課有趣，可以將數字與符號的輸入設計成復雜的數學計算比賽。第一關先手動計算，得出得數。第二關，利用Excel中的公式，通過輸入相應計算公式，驗證自己計算的結果。第三關，重新計算，反思自己在哪一步出錯。一節枯燥的數學計算課就變成了一節融合信息技術與數學的比賽課。通過人力計算與電腦計算的不同，學生體驗出計算機計算的優勢，快速、準確。

【本文系廣東省中小學教師信息技術應用能力提升工程2.0專項科研課題（課題批準號： TSGCKT2022059）研究成果】

責任編輯 李少杰