STEM教育理念下跨學科整合教學的“四以”策略

〔摘" "要〕" 在實施新課標的背景下，“運用跨學科知識解決現實問題”成為基礎教育階段的核心育人目標。就數學教學而言，希望教師在傳授數學知識的同時，將科學等其他領域的知識融入課堂中，并培養(yǎng)學生的思維能力、創(chuàng)造能力、實踐能力。然而，在當前的數學教學中，跨學科整合教學還存在一定的問題，影響著數學教學效果。本文將以STEM教育理念為導向，闡述跨學科教學的意義，并結合相關實踐與研究，提出跨學科整合教學的原則與實施策略，以期提升小學數學教學水平。

〔關鍵詞〕" STEM；數學；跨學科教學

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）12" " 0080-03

STEM是一種先進、優(yōu)質的教育理念，強調科學、技術、工程、數學四大領域的融合教育，在促進學生思維發(fā)展的同時，培養(yǎng)學生的跨學科解決問題能力，使其可以將知識轉化為技能，應用于實踐活動中，從而在真正意義上做到學以致用。從本質上說，STEM"理念與《義務教育數學課程標準（2022年版》有著一致性的目標，均為培養(yǎng)學生的綜合能力與素質。鑒于此，教師需以STEM理念為依托，積極開展跨學科整合教學，凸顯數學學科的綜合性、多元性特征，在幫助學生深度掌握數學知識的同時，提高他們的綜合能力，為其未來的學習與成長奠定良好的基礎。

一、STEM教育理念下跨學科整合教學的意義

（一）促進學生對核心概念的理解

核心概念是數學知識體系的“靈魂”，是從事數學學習的根本，有著廣泛的遷移性。同時，核心概念也是學生自主探究、深入學習的基礎，更是其保持學習熱情的原始動力。在STEM理念下，跨學科整合教學強調從核心概念入手，將數學與其他領域的核心知識進行連接。這樣，學生便可以從不同的路徑、視角理解數學核心概念，從而強化數學學習效果。同時，學生也可以很好地將數學與其他學科聯(lián)系在一起，為未來的跨學科學習打下良好的基礎。

（二）促進學生高階思維的發(fā)展

在STEM理念的指引下，教師可以為學生提供具有多樣性、綜合性、挑戰(zhàn)性特征的學習資源和教學問題。通過這樣的方式，可以有效地激發(fā)學生的探究欲望，并對其探究精神進行培養(yǎng)。同時，學生還可以在解決問題的過程中，對知識產生新的理解與認知，了解知識的來源、內容以及獲取知識的方法。在與多元信息進行交互的過程中，學生將逐漸搭建起屬于自己的知識架構，并實現知識的遷移和應用，最終形成利用知識解決實際問題的能力，實現新課標的教育目標。另外，在完成STEM"實踐項目的過程中，學生將學會洞察不同事物之間的聯(lián)系，并受到思維上的啟發(fā)，進行創(chuàng)新性思考，不斷克服困難、抵御干擾，挖掘更多解決問題的方法。而這整個過程，正是學生高階思維發(fā)展的過程。

（三）培養(yǎng)學生的動手實踐能力

以前，數學教學主要以教授、灌輸方式為主，教師總是從零散知識入手，要求學生記憶理論和概念，并反復地進行習題訓練，然后再將知識延伸到應用層面。這樣的教學方式雖然可以在一定程度上幫助學生夯實基礎，但無法對學生的實踐能力、操作能力、創(chuàng)新能力進行培養(yǎng)，阻礙著小學生未來的發(fā)展。而在STEM理念的指引下，學生將有機會參加跨學科綜合實踐活動，并將數學與其他領域的知識進行綜合運用，解決所面對的問題。在此過程中，學生不僅可以深刻地理解各領域的知識，還可以形成實際操作能力，這對小學生未來的成長和發(fā)展有著重要意義。

（四）培養(yǎng)學生的自主學習能力

跨學科學習任務具有開放性、創(chuàng)造性、挑戰(zhàn)性等特征，可以有效地吸引學生的注意力，使其對未知的領域產生好奇心，并在情緒力量的驅動下，積極主動地完成任務。在此過程中，學生將不斷攻克難關、抵抗消極情緒，不僅可以磨煉意志，還可以使其在解決問題后收獲獲得感、滿足感，體會到學習的快樂，進而形成穩(wěn)定、持久的學習耐力。尤其是在面對挑戰(zhàn)性較強的任務時，學生往往會反復進行思考、實踐、分析、嘗試，最終做出決策、解決問題，而在此過程中，學生的能力將會持續(xù)地得到提升。

二、STEM教育理念下跨學科整合教學的原則

（一）價值引領與科學探究結合

若想將STEM理念貫徹到數學學習中，教師應有意識地引導學生理解數學與現實世界的關系。在教學時，教師需將數學知識向實際生活延伸，并利用現實事例，培養(yǎng)學生尊重事實、追求真理的學習態(tài)度，并使其在無形中養(yǎng)成利用知識解決問題的習慣。同時，教師要引導學生在跨學科活動中探究數學的實用價值，以及STEM的社會價值。

（二）活動序列化與多學科統(tǒng)整

學生是課堂的主體，無論開展怎樣的教學活動，學生應始終處于“舞臺”的中心位置。在開展跨學科整合教學時，教師首先需對學生進行觀察與研究，掌握學生的個性特征、興趣愛好、認知規(guī)律，并以此為依據，制定與學生相適宜的教學方案，以循序漸進、環(huán)環(huán)相扣的方式開展各項教學活動。同時，應保證活動內容的豐富性、多樣性，使其涵蓋技術、科學、工程等各個領域，并始終以數學知識為主線，形成合理、有序的活動序列。同時，教師需思考如何使學生在掌握各學科知識的同時，厘清其彼此之間的關系和聯(lián)系，最終建立系統(tǒng)化的知識網。

（三）實踐操作與高階思維發(fā)展

隨著新課標的實施，基礎教育的育人方向發(fā)生了改變，由單一的知識傳輸轉向能力培養(yǎng)，希望學生可以形成實踐能力、操作能力，利用知識解決實際問題。因此，在開展跨學科整合教學時，教師需重點強調實踐操作的重要性，為學生提供動手實踐、模擬實驗、項目設計等各種各樣實際操作的機會，使其真正地置身于數學知識的應用場景中，逐漸形成實踐能力。同時，在學生參與實踐的過程中，教師需有針對性地引導學生的思維發(fā)展，通過提出問題、設置障礙等方式，引導學生分析和研究問題，使其形成批判性思維、創(chuàng)造性思維、系統(tǒng)性思維等高階思維能力。這樣，學生無論在面對怎樣的困境時，都可以發(fā)揮自身的創(chuàng)造能力，利用知識解決實際問題。

三、STEM教育理念下跨學科整合教學的“四以”策略

（一）以項目式活動為載體

項目式活動是一種新型的教學方式，指的是以特定目標為導向，圍繞一個主題開展學習活動，其中涉及多個學科的知識，并具有實踐性、開放性的特征。在活動中，學生需通過調研、規(guī)劃、設計、執(zhí)行、評估等多個環(huán)節(jié)解決問題，并從中收獲深層學習體驗，使其各項能力與素質得到提升。教師在開展跨學科整合教學時，應當根據學生的實際學情確定項目的難度，并為學生營造輕松的學習環(huán)境，使其對項目產生挑戰(zhàn)欲和探索欲，并在完成項目的過程中得到思維能力、實踐能力的培養(yǎng)。例如，在教學三年級上冊“集合”時，教材當中設有“顏色配制中的學問”，教師可以此為主題，組織學生開展項目式活動。具體來說，教師可以引導學生自由分成幾個學習小組，以小組的形式開展項目活動，并為其布置任務：“利用三種不同顏色食物的汁水進行兩兩配置，并對其可能出現的新顏色組合進行記錄，同時保證每一個組合只能出現一次。”對小學生而言，這種具有挑戰(zhàn)性的項目將使其產生強烈的興趣，各個小組將進行深入研究和熱烈討論。在此過程中，學生的思維將快速運轉，并在不斷實驗中解決問題。此時，教師需把握時機，為學生講解排列數和組合數的區(qū)別與計算方式，學生便可以快速地理解知識內容。隨后，教師可鼓勵學生利用自己配置的顏色創(chuàng)作一幅圖畫，充分發(fā)揮自身的想象力與創(chuàng)造力。這樣不僅可以培養(yǎng)學生的審美能力、創(chuàng)新能力，還可以使其意識到數學與其他領域的聯(lián)系以及數學的魅力。

（二）以概念性知識為統(tǒng)領

從本質上說，概念性知識是學科的核心。在數學領域，概念是從事一切學習的基礎，也與學科的發(fā)展有著緊密的關聯(lián)。因此，教師在開展跨學科整合教學時，不可忽視該環(huán)節(jié)的重要性，應當以概念性知識為紐帶，幫助小學生掌握知識的基本性質與特征，使其可以應用于多學科融合的情境中，不斷地深化對概念的理解，從而做到融會貫通。同時，教師還要將事實性知識與概念性知識聯(lián)系在一起，使低階知識可以支持高階思維發(fā)展，而后者又可以對前者進行反哺，培養(yǎng)學生的應用能力，形成良性循環(huán)。例如，在教學“圖形的運動”時，本單元的主要概念包含圖形平移、旋轉、軸對稱等，教師可將上述知識與信息技術相結合，利用編程技術模擬圖形的動態(tài)變化。通過這種方式，學生可以直觀地感受和理解數學概念，也可以了解數學與實際生活的關聯(lián)，同時接觸到編程邏輯。

（三）以核心知識網為主體

在STEM教育理念下，教師應積極調整教育觀念、更新教學思路，除需圍繞概念進行統(tǒng)整外，還應當建立一個系統(tǒng)的知識網絡，并將其作為數學課堂的主體。具體而言，網絡需要由核心概念、關鍵概念、具體知識點構成，并以層層遞進的方式編織成網。在實際的教學中，教師可以從兩點入手：其一，可以對新課標進行深入學習和研究，并從頂層逐漸向下進行梳理，掌握各個學科的知識結構，并探索各學科之間的關聯(lián)性；再根據學生的認知規(guī)律對其進行布局，使其形成既有結構性又具備內在聯(lián)系的核心知識體系。其二，教師可以從學生遇到的問題入手，提煉具有普遍性的概念，對其進行研究、分析、整合，并對照教學目標提煉出相關概念。

（四）以工程思維為切入點

所謂工程思維，指的是引導學生模擬工程師的思考路徑，將知識應用于實際情境中，使其在遇到問題時，可以從識別問題入手，再對問題進行分析、研究、設計和解決，在讓學生掌握數學知識的同時，對其高階思維能力進行全面培養(yǎng)。因此，教師可以為學生設計與工程實踐相關的問題，將學生帶入“工程情境”中，培養(yǎng)其跨學科解決問題的能力。例如，在教學“植樹問題”時，教師便可以此為契機，為學生設計相關的工程類問題。如：“根據國家的生態(tài)建設計劃，我們的城市中需要建設公園和綠化帶。現在我們有一塊場地，要求大家根據數學、科學、美術等學科的知識，對公園和綠化帶進行布局和設計。”小學生對這樣的工程類問題會產生強烈的興趣，并積極參與到活動中。在設計的過程中，學生之間會展開熱烈的交流和探討，在思維的碰撞中，不斷地收獲新的靈感，并對知識形成新的理解和認知。在此期間，學生將從審美的角度思考樹木、植物的布局，也將從科學的角度思考樹木是否適宜在城市中生長。同時，還會從數學的角度思考樹木的間距等等，對多學科的知識進行系統(tǒng)應用。當完成設計后，教師需對學生給予鼓勵，并選擇幾名學生的設計進行展示，鼓勵其他學生對設計進行評價。通過這種方式，學生的思維將再度得到啟發(fā)，而在教師的總結和引導下，他們也將更深刻地理解數學以及其他學科知識，并將數學與工程類問題建立聯(lián)系，為未來的發(fā)展打下良好的基礎。

總之，STEM教育理念在數學教學中有著顯著的價值，不僅可以激發(fā)小學生對知識的興趣，還可以對其各項能力、素質進行培養(yǎng)，為讓學生成長為復合型人才打下良好基礎。在當前的教育形勢下，教師應以STEM為核心，以科學、合理的方式開展跨學科整合教學，促進學生高階思維的發(fā)展，并對其實踐能力、創(chuàng)造能力進行培養(yǎng)，使小學生形成應用知識解決實際問題的能力。

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