初中數學課程中的STEM教育初探

曹俊玲

【摘要】STEM（即：Science、Technology、Engineering、Mathematics）是科學、技術、工程、數學四門學科的簡寫。其中S（科學）作為人們認識客觀世界的規律；而T（技術）和E（工程）則是基于客觀規律的基礎上之上進行改造，M（數學）是T（技術）和E（工程）的基礎工具。本文結合初中數學探討STEM教育的實施思路，為更好對于應用STEM教育給出參考。

【關鍵詞】初中 數學 STEM 教育

【中圖分類號】G633.6 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2018）07-0127-02

日常生活中的大部分問題都需要綜合運用科學、技術、工程以及數學知識來解決，正是基于這種構想美國國家科學委員會20世紀80年代提出STEM教育。初中數學課程中STEM教育，就是以問題為導向，培養學生綜合數學思維，將學科知識與科學、工程、技術概念相融合，從而解決實際問題的能力。

一、初中數學課程中的STEM教育初探

（一）注重數學思想的掌握

初中數學的掌握，不僅應從知識結構的本身、學科內容的學習過程進行全面了解，同時還應重視數學思維的培養。數學思維的培養包括常見的遷移思維、數形結合思維、類比思維以及統計分析思維等。數形結合思維多見于方程函數問題，通過將具體問題轉變為常見的數學模型進行求解，變抽象為具體，實現復雜問題向通用問題的轉變；而類比思維多見于，相似問題的求解過程，例如多邊形面積求解，通過對平行四邊形的切割將其轉變為長方形問題，實現問題的有效解決；統計分析則是總結大量的實際量，通過分析得出來的結論，例如拋硬幣1/2的概率求解就是以大量的統計學規律為基礎的。通過數學思維的掌握，學生能夠學會分析問題，將抽象的、未知的、復雜問題轉變為一般性的數學問題，從而獲得求解，這是STEM教育中的基本思想。

（二）以數學印證科學

STEM中S（科學）作為客觀事物的基本規律，是人們認識世界的基礎。數學作為印證科學規律的基本工具，發揮了關鍵性的作用。以初中物理學中追趕問題速度、時間、距離的關系，力學中面積壓強的關系等為例，正是中學數學中y=ax反比例函數的應用過程。如果學生對于高中物理的重力加速度問題有所了解，通過數學中拋物線就可得到完美的解釋。因此，在初中數學學習過程中，應加強科學思維的灌輸，以唯物主義價值觀引導數學的學習，而并不像傳統數學學習過程中相對孤立和單純的進行學習，從而抽象出數學思維，印證科學觀點，這對于培養學生嚴密的邏輯思維和科學的求知觀具有十分重要的意義。

（三）技術中的數學應用

技術通常是解決實際問題的方法，通過數學技術往往能夠得到更好的技術應用。以計算機領域中“算法”設計的問題為例，基本思路是以空間換時間，衡量一個算法的好壞就是要均衡考量算法中對于存儲空間、運行時間的消耗，將綜合性能比作一個整體的話，時間和空間就是一對反比例函數，過分的占用空間是不利的，而無休止的浪費時間同樣是不可取的，這種平衡用反比例函數同樣能夠得到完美的解釋，這就是技術之美、數學之美。除此之外，利用計算機技術表述函數和方程，可以更加直觀的觀察參數對于函數圖像的影響，其背后都是數學知識的有效應用，在實際的教學過程中可以借助于一些多媒體技術，展示函數的變化情況，讓學生更加直觀的了解數學知識在技術中的應用。

（四）工程中的數學應用

工程問題的求解往往就是數學邏輯的轉換，數學與工程問題有著緊密的聯系。最為常見的數學應用——三角形的穩定性，在房屋建筑工程領域有著極其廣泛的應用，直角三角形中斜線小于兩個直角邊距離之和也是地圖規劃路徑的工程應用實例，當然這都是簡單的工程數學應用。鑒于初中學生數學難度有限，在STEM教育中可以采取相對簡單的工程實例進行講解，將工程問題背后蘊含的數學思維進行闡述，讓學生體會到數學的魅力，從而學會發現問題、思考問題，并逐漸形成運用數學思維解決生活中實際問題的能力，而這正是STEM教育的核心要求。

二、在初中數學課程中實施STEM教育建議

就目前而言，我國STEM教育仍處于起步階段，科學、技術、工程與數學學科的融合多見于高等院校階段甚至研究生階段，在初中就實施STEM教育極其少見，鑒于此，建議教育主管部門做好頂層設計，將STEM教育納入到初中階段的數學教育過程中來。在此基礎之上，通過加大社會投入，實施STEM項目等方式逐漸培育學生綜合應用能力，以生活實例為背景，構建數學模型，不斷提升學生分析問題、思考問題以及解決問題的能力，當然初中階段作為簡單數學應用的學習階段，不建議涉及過于復雜的STEM教育問題，可以循序漸進的進行實施。總之，STEM教育項目是一項系統性的工程建設，并不是簡單的一紙文件就能得到有效的貫徹實施，需要教育主管部門、教師意識、學生參與、STEM投入等方面的綜合性投入才能有所獲得教育工程。

三、小結

綜上所述，STEM教育就是通過整合科學、技術、工程以及數學教育，來提升學生分析、解決問題的綜合能力，在初中數學課程中實施STEM教育，應在數學思維的培養、科學意識運用、技術和工程中數學問題的探究等方面共同入手，不斷提升STEM教育實施的有效性。

參考文獻：

[1]丁紅霞.STEM教育模式下的研究性學習教學探索與實踐[J].好家長，2017（57）：56-57.

[2]孫海榮.“STEM”視角下的初中數學教學[J].數學教學通訊，2017（14）：45-46.