STEM視野下人教版和冀教版數(shù)學(xué)教材的對(duì)比

張悅

［摘? 要］ STEM教育是一種集科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)于一體的綜合課程教育，在資優(yōu)教育、學(xué)習(xí)創(chuàng)新、持續(xù)性動(dòng)機(jī)影響因素、教師能動(dòng)性等方面都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，是數(shù)學(xué)教育改革的關(guān)鍵，是新時(shí)代改革發(fā)展的需要. STEM課程是實(shí)現(xiàn)STEM教育的有效手段. 文章就人教版和冀教版數(shù)學(xué)教材“一次函數(shù)”中的教學(xué)目標(biāo)、知識(shí)導(dǎo)入、知識(shí)點(diǎn)、習(xí)題、數(shù)學(xué)活動(dòng)等方面進(jìn)行對(duì)比，分析兩個(gè)版本數(shù)學(xué)教材的優(yōu)勢(shì)和不足，以期構(gòu)建高效的STEM課程.

［關(guān)鍵詞］ STEM；數(shù)學(xué)教材；一次函數(shù)

STEM教育的目的是促進(jìn)學(xué)生成為科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)的終身學(xué)習(xí)者. 順應(yīng)國(guó)際基礎(chǔ)教育課程改革的趨勢(shì)，中國(guó)基礎(chǔ)教育階段也在不斷推進(jìn)STEM教育與數(shù)學(xué)學(xué)科的融合，讓學(xué)生經(jīng)歷數(shù)學(xué)的綜合應(yīng)用過(guò)程，體驗(yàn)數(shù)學(xué)與科學(xué)、技術(shù)、工程等學(xué)科知識(shí)、技能在解決問(wèn)題時(shí)的整合過(guò)程［1］. 但是目前為止，指導(dǎo)STEM教育理念教學(xué)的教材還未出版，那我們應(yīng)該如何推進(jìn)STEM教育的數(shù)學(xué)學(xué)科融合呢？

基于此，筆者選取初中數(shù)學(xué)“一次函數(shù)”部分知識(shí)，對(duì)人教版和冀教版該部分內(nèi)容從多個(gè)維度進(jìn)行對(duì)比分析，為我國(guó)STEM課程實(shí)踐提供有效指導(dǎo).

對(duì)比研究

1. 研究對(duì)象

函數(shù)是初中數(shù)學(xué)教學(xué)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，一次函數(shù)是學(xué)習(xí)各類(lèi)函數(shù)的起點(diǎn)，它反映了函數(shù)的特點(diǎn)、思維方式、研究方法及應(yīng)用模式. 這部分內(nèi)容與科學(xué)、工程和技術(shù)都有著密切的聯(lián)系，是一節(jié)典型的STEM課程. 下面，筆者對(duì)比研究人教版和冀教版教材的這部分內(nèi)容，旨在為STEM課程的有效開(kāi)展提供參考.

2. 教學(xué)目標(biāo)

3. 人教版和冀教版教材的對(duì)比

（1）導(dǎo)入對(duì)比

人教版：在學(xué)習(xí)函數(shù)、正比例函數(shù)的基礎(chǔ)上，選取“登山隊(duì)員登山”的問(wèn)題情境，得出登山隊(duì)員在登山過(guò)程中氣溫y（單位：℃）隨高度x（單位：km）變化的規(guī)律. 通過(guò)幾組具有類(lèi)似關(guān)系的問(wèn)題情境，引出一次函數(shù)的概念和表達(dá)式：y=kx+b（k≠0）.

冀教版：在學(xué)習(xí)函數(shù)（探索了變量間的關(guān)系）的基礎(chǔ)上，先選取“彈簧伸長(zhǎng)”問(wèn)題情境，尋找彈簧長(zhǎng)度y隨物體質(zhì)量x變化的規(guī)律并將其填入表格，又通過(guò)“汽車(chē)耗油”的問(wèn)題情境引出一次函數(shù)的概念和表達(dá)式：y=kx+b（k≠0），并得出b=0時(shí)一次函數(shù)變?yōu)檎壤瘮?shù).

（人教版和冀教版教材的導(dǎo)入對(duì)比見(jiàn)表1）

（2）知識(shí)點(diǎn)對(duì)比

詳見(jiàn)圖2、圖3和表2.

（3）習(xí)題對(duì)比

借鑒鮑建生綜合難度模型，對(duì)人教版45道習(xí)題和冀教版47道習(xí)題進(jìn)行分析，包括兩個(gè)版本難度因素量化比較（如表3所示）和雷達(dá)圖模型比較（如圖4所示）.

從圖4可以看出，人教版的“運(yùn)算”“知識(shí)含量”這兩個(gè)因素高于冀教版；“背景”“探究”“推理”這三個(gè)因素低于冀教版. 在STEM中體現(xiàn)為人教版教材重視數(shù)學(xué)運(yùn)算、數(shù)學(xué)知識(shí)的培養(yǎng)，冀教版教材注重在科學(xué)情境中進(jìn)行教學(xué)，以及推理能力、科學(xué)探究能力的培養(yǎng).

（4）數(shù)學(xué)活動(dòng)

人教版和冀教版教材數(shù)學(xué)活動(dòng)對(duì)比如表4所示.

人教版和冀教版教材的整體比較

人教版教材的優(yōu)勢(shì)：利用生活情境導(dǎo)入，有利于學(xué)生對(duì)一次函數(shù)的理解和掌握；知識(shí)點(diǎn)更全面，注重知識(shí)點(diǎn)的講解和知識(shí)間的內(nèi)在聯(lián)系，有利于學(xué)生系統(tǒng)地學(xué)習(xí)基礎(chǔ)知識(shí)；習(xí)題的設(shè)計(jì)更注重?cái)?shù)學(xué)運(yùn)算等基本技能的練習(xí)；豐富的數(shù)學(xué)活動(dòng)側(cè)重培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考、科學(xué)探究意識(shí)、信息技術(shù)、解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

人教版教材的不足：知識(shí)點(diǎn)的編排比較全面、細(xì)致，這樣不利于學(xué)生主體作用的發(fā)揮和思維的拓展，系統(tǒng)化的編排形式可以讓學(xué)生快速地掌握一次函數(shù)有關(guān)知識(shí)，但是不利于學(xué)生創(chuàng)造性品質(zhì)的培養(yǎng)和數(shù)學(xué)能力的發(fā)展. 科學(xué)探究和信息技術(shù)有所涉及，但是不夠深入和成熟，學(xué)生只是淺顯地了解.

冀教版教材的優(yōu)勢(shì)：利用科學(xué)探究情境導(dǎo)入，注重學(xué)生探究精神的培養(yǎng)；知識(shí)點(diǎn)少而精，多處留有余地供學(xué)生思考、探究，有利于學(xué)生數(shù)學(xué)思維的發(fā)展；習(xí)題設(shè)計(jì)注重問(wèn)題背景，從個(gè)人生活、公共常識(shí)、科學(xué)情境等背景出發(fā)，更有利于學(xué)生對(duì)知識(shí)的內(nèi)化和整體把握；數(shù)學(xué)活動(dòng)形式簡(jiǎn)單，但注重學(xué)生的合作交流和開(kāi)放性思維的培養(yǎng).

冀教版教材的不足：知識(shí)點(diǎn)相對(duì)較少，造成對(duì)核心概念的強(qiáng)化力度不夠，初中階段部分學(xué)生的學(xué)習(xí)能力和思考能力還不夠完善，需要通過(guò)知識(shí)間的聯(lián)系和數(shù)學(xué)模型的構(gòu)建來(lái)培養(yǎng)他們的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).

總結(jié)

本文通過(guò)對(duì)人教版和冀教版教材的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)人教版教材滲透的STEM教育理念多是“科學(xué)”“技術(shù)”“數(shù)學(xué)”三方面的內(nèi)容，其中“科學(xué)”“技術(shù)”雖有滲透，但與教材中內(nèi)容的結(jié)合不夠深入. 冀教版教材滲透的STEM教育理念多為“科學(xué)”“數(shù)學(xué)”. 兩版本教材在“工程”上還未涉及，在教學(xué)實(shí)踐中教師可以探索如何將工程設(shè)計(jì)納入教學(xué)設(shè)計(jì). 基礎(chǔ)教育應(yīng)在繼承傳統(tǒng)教育發(fā)展模式的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)創(chuàng)新和發(fā)展，而STEM教育則為我們帶來(lái)了更具綜合性和創(chuàng)新性的教學(xué)理念.

參考文獻(xiàn)：

［1］胡焱，蔣秋. 數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育的融合：機(jī)遇與挑戰(zhàn)——基于數(shù)學(xué)教育與STEM（STEAM）教育國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)［J］. 數(shù)學(xué)教育學(xué)報(bào)，2019，28（06）：92-94.

［2］曾令鵬，葉育樞. 香港地區(qū)STEM教育與小學(xué)數(shù)學(xué)的深度融合及啟示［J］. 課程·教材·教法 ，2019 ，39（05）：139-143.

［3］呂世虎. 中學(xué)數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)與教材研究［M］. 北京：高等教育出版社，2015.