STEM教育視角下的小學數學教學設計與實施

摘" 要：在科學技術迅猛發展的今天，STEM教育成為教育界關注的焦點.在這種情況下，把STEM教育的內容引入到小學的數學教學中，既可以提高學生的創新能力，又可以激發學生的學習興趣.本文以“圓柱的體積”為研究對象，從STEM教育的角度，論述了在STEM教育視角下，怎樣進行數學教學的設計與實踐，以期對我國基礎教育改革提供一些幫助.

關鍵詞：STEM教育；小學數學；圓柱的體積

STEM教育是一種綜合性的教育模式，涵蓋科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、數學（Mathematics）四個領域，注重實踐能力、解決問題能力及團隊合作能力的培養.將STEM教育內容引入到小學數學教學中，可以有效地提高學生的數學學習興趣，提高其創新意識和實際問題解決能力.通過把數學知識同科學技術和工程中的實際應用聯系起來，使學生對抽象的概念有一個更加深刻的認識，并發展出多學科的思考能力，為終身學習打下堅實的基礎.

1" 學情分析

在進行六年級學生的學情分析時，可以發現大多數學生已經能夠熟練地計算長方體和正方體的體積.然而，面對圓柱的體積問題，學生還感到有些陌生.這就要求教師在教學設計中更加注重引導學生對圓柱的體積有一個清晰而準確的認識.步入六年級，學生的抽象思維也開始逐步發展起來.但是，對于幾何概念中的抽象部分，比如圓柱的體積，學生們的理解可能會遇到一些挑戰.為了解決這個問題，教師需要通過設計具體的問題情境，幫助學生們建立起這些抽象概念之間的聯系，從而提高他們對這些幾何概念的理解.針對六年級學生的具體學情和思維特點，教學設計應該更加關注激發學生的數學興趣和培養邏輯思維能力，通過實例和問題情境來幫助學生理解和掌握復雜的幾何概念，為他們未來的學習打下堅實的基礎.

在當今的教育環境中，學生的實際應用能力已成為衡量其學習成效的重要標準.教師不僅需要關注學生們對數學知識的掌握程度，更要重視他們如何將這些知識應用到現實生活中去解決具體問題.例如，通過教授學生計算木料、水和玻璃杯等物體的體積，可以激發他們將數學抽象概念與實際情況相結合的思維方式.這樣的練習不僅能增強學生對數學符號的理解，還能鍛煉他們解決生活中常見問題的能力.

STEM教育意識的培養不容忽視.這一理念強調跨學科學習的重要性.因此，教師在進行學情分析時，應該深入了解學生對數學的認識水平，以及他們的興趣和熱情.這樣了解有助于教師更有效地整合STEM教育元素，設計出既有趣又富有啟發性的教學活動，從而提高課堂的吸引力和學生的參與度.培養學生的實際應用能力和STEM教育意識是當前教育改革的兩大趨勢.通過實踐操作、案例研究和項目式學習等多樣化的教學策略，教師能夠引導學生將理論知識與現實世界緊密相連，為他們未來的學習和職業生涯奠定堅實的基礎.

2" 教學設計過程

2.1" 引導科學性問題，激發學習興趣與思辨能力

在對圓柱的體積進行分析的過程中，從設計問題入手，培養學生的學習興趣和思維能力.提問時，可采用富有感染力的語言.例如，“我們知道了長方體、正方體的體積，但是，怎樣求圓柱的體積？”老師通過與學生的交流來激發他們的思維，比如.“如果把一個圓柱變成一個我們已經知道的立體圖形，這樣是不是就可以計算體積了？”通過這種方法，激發學生去思考圓柱的外形特征，并且試著把它和學生所熟知的幾何體相聯結.

教師也可以給學生一些建議，比如“把一個圓柱切成幾塊，試著把它們拼成一個已知的形狀.”通過這種方法，可以提高學生的求知欲，提高他們的思維能力.這樣，在教師的指導下，學生可以逐漸體會到計算圓柱的體積是一個比較復雜的問題，但是可以利用現有的知識去猜測、探索.這樣的問題可以激發學生的學習興趣，并為他們以后的學習奠定良好的認知基礎.

2.2" 構建理論框架，引導學生深入理解

在深入探討圓柱的體積計算原理時，教師采用直觀有效的方法，運用生動形象的比喻和案例分析，幫助學生們領會圓柱體積計算的背后邏輯，從而更加自信地解決相關問題.首先，教師可以提出將圓柱的底面拆分成大小相等的扇形.然后，按照等分線并沿著圓柱的高把圓柱切開，拼接成一個近似的長方體的思路，如圖1所示.

圖1

這一步驟旨在以直觀形象的方式，加深學生對圓柱體三維結構的認識.在此基礎上，通過指導學生的觀察、思考，使他們對分解、拼接的過程產生濃厚的興趣，逐步形成對圓柱體積的直觀理解.在實踐中，教師帶學生一起動手做拼圖，讓他們自己去體會，加深對概念的認識.

教師引導學生理解體積計算的公式，即V=Sh.教師通過解釋公式中每個符號的含義，幫助學生建立起從圖形拼接到公式推導的思維鏈條.教師還能夠提出一系列與公式相關的問題，如“如果底面積增加，那么體積會如何變化？如何解釋這種變化？”引導學生進行思考和討論，進一步鞏固他們對公式的理解.教師還可以讓學生思考不同底面積和高度對體積的影響，培養他們對公式中變量的敏感性.

2.3" 實際問題應用，抽象數學概念與實際情境結合

在解決實際問題的過程中，教師可以舉出與生活密切相關的例子，把抽象的數學概念靈活地融入到現實的情境中，目的是讓學生能夠將所學到的知識應用到實踐中去.在實踐中，學生能把抽象的數學概念轉變成可應用的運算工具，從而提高綜合應用數學知識解決實際問題的能力.

在解題過程中，學生能把所學到的數學知識運用到實際問題中去，同時也鍛煉了對復雜問題的分析與解決能力.例如，在計算水杯容積的題目中，學生會面臨一項更接近于日常生活的挑戰.通過對水杯容量的測量和對比，學生認識到數學在生活中的運用.此題既考查學生的運算能力，又要求學生注意容器的外形對體積大小的影響，從整體上解決實際問題.

2.4" 轉化問題，靈活運用數學概念

在解決問題階段，教師巧妙地引導學生通過“轉化”的方法來解決實際問題，通過分析瓶子的容積計算過程來強調體積不變的特性.這一教學策略旨在培養學生靈活運用數學概念解決實際問題的能力，并加深他們對體積不變性的理解.教師可以提出問題.

如圖2所示，瓶子的底面內直徑是8cm，水的高度是7cm，瓶蓋擰緊后，將瓶子倒置，無水部分呈圓柱形，高度是18cm.求整瓶的容積.

圖2

在這道題中，同學們要面臨特殊的“變形”情況，就是要把“有水”與“沒有水”這兩部分的體積加在一起，得出“整瓶”的體積.在此過程中，學生不僅要運用學到的數學概念，而且要在形體變換的基礎上，靈活地把一個比較復雜的圖形轉換成兩個比較簡單的圓柱.同時，教師還需強調體積恒定的特點，即當外形改變時，物體的體積不會改變.學生會認識到，不管瓶子是朝上或朝下，“有水”與“沒有水”的部分的體積之和都是相等的.通過對這一特征的了解，學生在解題過程中可以更加靈活地運用數學概念，加深對數學知識的認識.

3" 結語

總體而言，STEM教育視角下的教學設計與實施的研究為小學數學教學的改進和創新提供了一個有益的探索方向.在深入研究“圓柱的體積”這一核心課程的基礎上，采用STEM教育的理念來設計教學活動.這種教育方式強調跨學科的知識整合和實際應用，旨在激發學生的求知欲和解決問題的能力.通過這樣的研究，不僅深化了對小學數學教學方法的探索與創新，而且為教育工作者提供了具體的教學策略和步驟，幫助他們在日常教學中更好地實施STEM教學法.本研究不僅對教育者有著實際指導作用，也為將來更廣泛的STEM教育實踐提供了經驗與啟示.

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