論STEM教育的內涵及其在初中數學自主課堂教學中的應用策略

謝啟文

摘 要：中國的初中教育已經進入轉型期，呈現出向綜合化發展趨勢。初中數學教學中，展開STEM教育就是對初中學生進行跨學科教育，通過學科整合，使得數學知識的教育內容不再局限于教材，而是向各個領域擴展，由此將學生的興趣激發起來，使得學生的自主學習能力有所增強。文章對STEM教育的內涵及其在初中數學自主課堂教學中的應用策略展開研究。

關鍵詞：STEM教育；初中數學；自主課堂教學

中圖分類號：G633.6

文獻標識碼：A

文章編號：1674-120X（2018）33-0070-02

在初中課程教學中，數學是基礎課程，采用STEM教育模式，就是在開展數學教育中將科學、技術和工程的內容融入其中，不再將教學局限于數學理論和運算，而是從應用的角度展開數學教學，提高學生的數學學習能力和應用能力，幫助學生將數學思維建立起來，養成運用數學方法解決問題的好習慣。

一、STEM教育的內涵

STEM教育就是與數學知識相關的科學、技術和工程的教育。STEM教育關乎一個國家的發展，是企業發展的動力。美國對STEM教育給予了高度重視，并從立法的角度為STEM教育提供了保障。除了美國，澳大利亞、加拿大等國家對STEM教育也給予了高度重視，實現了創新型人才的培養。

STEM教育的實施，可以促進學生在學習數學的過程中不再被動地接受教師傳遞的知識，而是將數學知識與科學、技術和工程相融合，培養學生對數學知識的應用性和技術性，使得人才的職業技術能力、環境保護能力等都有所增強。

STEM教育與傳統的教學模式有所不同，在學生的學習中，也要打破常規的學習方式，而是從科學、技術和工程的角度展開學習。STEM教育首先將工程項目合作關系建立起來，將項目團隊組織起來，然后將項目方案制訂出來，對數學教育系統進行設計，最后做好開發工作，根據教學需要對系統做出調整。教師在教學中引導學生從項目研究的角度，結合真實情景學習，對學生的數學知識理解能力進行培養。學生運用批判的思維學習，數學分析能力有所提高，運用數學知識解決問題的能力也會相應地提高。

二、STEM教育在初中數學自主課堂教學中的應用策略

1.將科學知識融入數學教學中

將科學知識融入數學教學中，可以培養學生的求真務實的精神。數學教師在教學中，將科學知識融入其中，讓學生從科學的角度理解數學難題，即便是沒有深入理解，數學思維也會不斷擴展，隨著知識的運用，就會從應用的角度更為深入地理解數學知識。

比如，在講解《反比例函數》的時候，將物理學科的知識用于數學知識教學中，在解決物理問題的時候，就可以對反比例函數進行合理運用。學生通過解決物理問題，深入理解數學知識。當然，在解決物理問題之前，還要讓學生了解物理背景，擴展知識面。

將物理學科融入數學教學中，將數學作為工具，解決物理問題，可以讓學生認識到數學的有用性。在數學的反比例教學中，將物理學中的各種概念關系運用起來，包括速度與時間的關系、電流和電阻的關系、電阻與電壓的關系以及面積與壓強的關系等都與數學的反比例教學相結合，讓學生從物理的角度對數學的反比例函數和正比例函數正確理解。

2.將技術內容融入數學教學中

在數學教學中，要從教學的實際出發進行教學設計。教師在教學中將信息技術融入其中，將數學內容合理利用于信息技術當中，將數學知識延伸到技術領域中，還可以對信息技術深入探索。所以，在數學知識的教學中，教師要對信息技術進行充分利用，也要從技術的角度出發對數學教學模式進行調整。

比如，在直線到圓心的距離與圓的半徑關系的教學中，可以將計算機技術充分運用起來。應用計算機軟件進行操作，可以讓各種圖形動起來，根據教學需要對這些圖形進行調整，了解直線與圓心之間的距離，以及直線與圓的半徑之間所存在的關系，發揮計算機的測量功能，通過測量就可以對位置關系進行總結，讓學生對數量關系充分了解。

在數學課堂中融入信息技術，學生對知識有所感知，對數學與技術之間的關系充分掌握。將云計算平臺充分運用起來，有助于實現數學知識與技術教學的一體化。

在給學生布置作業的時候，教師可以在網絡平臺上將作業傳遞給學生。當學生寫完作業之后，通過網絡平臺傳遞給教師，教師可以應用計算機批改作業。教師還可以應用視頻與學生以及家長交流，了解學生的知識需求，根據學生的需要對教學方案做出調整。

3.將工程內容融入數學教學中

在初中數學教學中，將工程內容融入其中，就是讓學生運用數學知識解決工程問題。

比如，在制作火車模型的教學中，教師可以將學生劃分為幾個小組，讓學生以小組為單位制作模型。

教師應用多媒體將火車模型制作流程展示出來，學生一邊觀看一邊研究。模型制作的流程包括四個環節。

第一個環節：教師用播放動畫的方式將火車模型的立體圖形展示出來，讓學生思考制作火車模型的方法。

第二個環節：教師讓學生就模型的立體圖形展開討論，學生可以充分會想象力對火車的模型在腦海中塑造。將動畫中的火車模型與自己想象的模型對比，從中找出差距，這樣有助于學生進一步了解火車的展開圖。

第三個環節：學生自己動手將火車的展開圖畫出來。

第四個環節，學生將展開圖折疊，就形成了火車的立體模型，使用透明膠固定。

在初中數學教學中融入工程內容，做到了教學的理論與實踐相結合。學生通過對實踐案例的思考，同時觀看教師的操作以及自己動手操作體驗工程內容，在工程的基礎上思考數學。采用這種教學模式，要不斷地完善，就要對教學評價高度重視。

當教學進入評價環節，不僅是教師的評價，還可以讓學生互相評價。如果采用了分組教學模式，學生小組之間可以評價，學生的小組內容相互評價，使得學生在學習中能夠正確地定位自己的學習能力，對知識的理解更加深入。

在教學中應用工程內容，就是將教學內容從教材擴展到實踐中，學生通過動手操作，制作圓柱形車廂。學生邊操作邊自主學習，對學習中的一些困難做出總結，與同學和老師討論解決問題的辦法，從中還可以尋求知識規律，掌握學習方法。

將工程內容用于課堂內容中，就是培養學生用數學知識解決工程問題的能力，引導學生在現實生活中發現問題，建立數學思維，并用數學的方法解決問題，由此提高學生解決實際問題的能力。

三、初中數學教學中實施STEM教育的建議

1.按照教育指導方針對STEM教育框架進行設計

學校要高度重視STEM教育，推動這種教育模式在初中教育領域中發展。初中的數學教育更為重視數學素質教育，培養初中學生的數學思維。在數學教育中，采用STEM教育模式，就要在數學教育中融入科學、技術以及工程學科方面的內容，培養學生的創新思維。

從中國的初中數學教育情況來看，雖然數學重視實踐，但是在教學中幾乎不會體現出來。數學教學沒有與工程、技術和科學建立關聯性，就會導致教育缺失。因此，采用STEM教育，就可以強化工程教育。

在STEM教育中所涉及的內容很多，與數學相關的科目都可以融入其中，但是由于缺乏STEM教育的評估體系，沒有將相關的評價標準建立起來，就導致數學教育中沒有體現出數學思維的培養。這就需要學校在對學生進行數學教育時，按照相關的政策要求展開教學，做好STEM教育的課前培訓工作，讓數學教師掌握正確的教育方法，改變傳統的教學模式，將抽象的數學重視與實踐相結合，讓數學知識直觀地呈現出來。學生感受到數學無處不在，具有很高的使用價值，就會提高對數學知識的學習態度，而且從實踐中挖掘數學知識。

學校要注重培養教師的教育能力，引導教師樹立知識整合理念，讓教師的STEM教育能力有所提高，特別要強化數學教師的計算機操作能力培養，提高教師的實驗操作能力，以在數學教學中合理利用起來，對教學資源整合，提高教學質量。

2.STEM教育中要將數學教學與生活內容相結合

STEM教育不同之處在于不再局限于理論教學，而是將抽象的知識從生活內容中體現出來，讓學生“從做中學”。在教學的過程中，要在生活中挖掘所需要的資源，將同一數學知識用不同方式呈現出來，提高學生數學知識觸類旁通的能力。

比如，教師可以讓學生繪制出校園體育場的圖紙。通過看圖紙學習直線與曲線的關系問題、長度與寬度的問題，之后教師結合教材內容進行講解，突出數學教學的特色，將教材內容與學校特有的教學資源整合。

在數學教學中開展特色化教學，各種資源是不可或缺的，只要合理利用，就能獲得意想不到的效果。在初中數學教學中培養學生數學學習的自主性，采用STEM教育模式，學生用數學知識解決生活問題的能力就會有所提高。

3.STEM教育中要注重培養學生的綜合素養

在STEM教育中，數學教師可以與家長合作引導學生閱讀與數學知識相關的書籍，其中科普讀物、新科技讀物等都是非常好的，學生在閱讀的過程中就可以理解數學知識。

教師還可以利用節假日帶領學生參觀科技博物館，了解科技發展的前沿，看看先進的方針技術等等，讓學生領略數學帶來的神奇，有助于將學生的創新潛意識激發起來，提高學生的知識創新能力。

四、結語

中國正經歷初中的課程改革，學科整合是大方向。數學是初中的基礎課程，要與科學、技術和工程類的課程整合，就需要STEM教育工作者發揮作用，對學生的綜合素養進行培養。在當前的初中教學中，STEM教育已經成為重要的方向并逐漸被廣大的教育工作者所接受，推動著初中教育更好地發展。

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