基于STEM教育理念的中職數學教學實踐研究

楊亞平 楊桂秀

[摘 ? ? ? ? ? 要] ?數學作為數字化時代的科學基礎，是知識密集型經濟中合格的技術人才所需的基本技能。它不僅支撐著中職學生后繼專業課程的學習，更影響著其未來生活和終身發展。針對中職數學教學面臨的困境，分析STEM教育理念對中職數學教學的價值，并通過教學實踐探索了如何在中職數學教學中進行結合學生專業的、以STEM教育理論為指導的數學教學。實踐表明，該教學能有效改變學生學習數學的態度，并促進其數學知識與技能的掌握與數學應用能力的培養。

[關 ? ?鍵 ? 詞] ?中職院校;數學教學;STEM教育

[中圖分類號] ?G712 ? ? ? ? ? [文獻標志碼] ?A ? ? ? ? ? ?[文章編號] ?2096-0603（2019）27-0164-02

中等職業教育作為職業教育體系的重要組成部分，在實施人才強國戰略和科教興國戰略中具有特殊地位。中職教育的任務是培養能在生產、服務一線工作的高素質勞動者和技能型人才[1]。數學既是高素質勞動者在數字革命時代必備的知識和技能，又是中職學生專業學習的基礎，對他們的職業發展和終身學習具有重要作用，然而它卻遭絕大多數中職學生厭棄。如何培養學生積極的數學態度、提高數學成績、獲得數學能力，使數學能夠真正“學以致用，服務專業”，成為中職數學教育亟待解決的問題。

一、中職數學教學現狀

高校擴招而興起的“普高熱”導致中職學校生源數量不斷減少、素質日益下降，進一步加重了學生數學基礎薄弱、學習能力低等問題。對大多數中職學生而言，學習一技之長是進入中職院校的唯一目標，數學只是為了獲得畢業證而不得不學的公共課程，其數學學習的主動性較差。加之目前多數中職學校所用的數學教材仍以學科體系編排，與學生的專業、生活聯系甚少。一些科班畢業的中職教師依然遵循傳統的教學方法，側重知識和技能的單向傳播，忽略了學生的主體作用，學生未曾有主動建構知識的機會和體驗。目前的中職數學教學從諸多方面不斷消磨著學生的學習主動性，扭曲著學習的意義和價值，導致學生厭學情緒嚴重，教學效果堪憂;而糟糕的教學體驗又使教師逐漸散失了教學積極性，形成教與學的惡性循環。

為此，近年來許多一線教師努力更新自己教學理念、不斷嘗試新的教學方法以提高教學效果。行動導向教學法、“導學案”教學、項目學習法、翻轉課堂教學法、融入數學建模思想等教學方法頻頻出現在中職數學教學文獻中，它們都致力于提高中職學生的態度、數學成績以及培養數學能力，但將教學方法真正落實到數學課堂上進行實證研究的案例仍為數不多。

二、STEM教育的內涵

STEM即科學、技術、工程和數學的英文首字母簡寫，STEM教育囊括了與之相關的所有領域，甚至與經濟學、社會學、政治學等相關。其特色是在教育過程中重視學科知識間的內在聯系[2]。這種整合并非學科的簡單疊加，而是通過在解決真實問題的過程中采用以學生為中心、問題驅動的學習方式，以便學生在應用知識、獲得知識過程中將多個學科有效融合為一個有機體，并培養其問題解決能力、復合思維與創新思維等[3]。

目前，STEM教育有三種常用的整合方式：內容整合，即圍繞涉及多個領域的大概念（big ideas）來設計教學活動，如電氣系統、機械系統等;輔助式整合，即以一門學科為主，其它學科只是為了輔助該學科的學習。如在科學課上，學生用作圖、統計、運算等數學知識;情境整合，即以一個學科的內容為核心目標，教師利用其他領域的現實問題情境來推動核心內容的學習[4]。在具體的教學方法上，國內學者大多采用行動導向的情境教學法在常規課程中滲透STEM教育理念。國際上常用基于問題的學習和基于項目的學習，基于項目的學習一般包含五個教學環節，即反思、研究、探索、應用、交流。

三、STEM教育理念融入中職數學教學的意義

（一）有助于培養學生積極的數學態度

“態度決定一切”，積極的數學態度能使學生有一種專注于數學學習的傾向，從而促進學生各項思維品質的發展，最終使學生在學習中獲得成功[5]。然而，中職學生的數學態度普遍消極，在數學的應用意識、感知能力、感知價值、行為傾向方面均較為薄弱，而STEM是知識、方法、技能、能力、態度等多元素的綜合。學科態度、職業傾向是STEM教育項目評估的高頻主題。已有研究表明整合性STEM教育通過更加聯系的方式進行教學，能夠提高學生的STEM興趣、使學生認識到STEM的價值，從而培養學生積極的STEM態度。因此，圍繞基于STEM教育理念下的數學教學將有望培養中職學生積極的數學態度。

（二）有助于學生提高數學成績，培養數學能力

提高數學成績、培養數學能力是中職數學教育的基本目標。戴維斯的“技術接受模型”和謝弗的“社會認知理論”表明積極的態度會對學生的認知和行為意圖產生正面影響，進而獲得好的行為效果，并會反過來強化學生的態度。因此，STEM教育理念下的中職數學將有望通過提高學生的數學態度提高其數學成績和培養能力。此外，從認知或學習科學的視角而言，有聯系的概念將有利于未來知識的提取和意義的建構，而且對低學業成就感的學生尤為有效。所以圍繞數學核心內容，通過創設與專業相關的情境來整合學科知識，使學生在數學與生活、專業相聯系的環境中建構認知結構，將有助于他們在未來的專業學習和工作中提取和應用數學知識。

（三）有助于“學以致用，服務專業”目標的實現

中職教育的辦學理念是“以服務為宗旨，以就業為導向”，其數學課主要服務于專業課的學習，為直接就業打基礎。因此數學教學必須“學以致用，服務專業”，確保學生在專業學習和工作生活中有運用數學的意識和能力。對數學而言，STEM教育以更真實的方式處理數學內容，情境認知主義認為在真實情景中學習抽象的數學能幫助學生更好地理解內容。此外問題解決驅動的、以學生為中心的教學方式能調動學生的學習積極性，從而促進其數學知識、技能的學習，獲得用數學解決問題的意識、能力和自信心，并習得相關專業知識，以做到“學以致用，服務專業”。

四、基于STEM教育理念的中職數學教學實踐研究

DL職業中學數學學院進行了基于STEM教育理論的數學教學實驗研究，在如何將STEM教育理念融入中職數學教學方面積累了一定的經驗。

（一）教學準備

鑒于中職學院分科式課程設置的現狀，在學科整合方式上易于采取情境整合的方式。此外，結合數學服務于專業的宗旨，所創設的情境應主要來自學生的專業學習或相關職業情境。在教學方式上，由于很多專業實踐課會以類似項目學習的方式開展，因此采用基于項目的學習方式。

鑒于數學知識的抽象性及課時限制，每學期僅選取兩到三個數學核心內容來設計項目。例如對畜牧獸醫專業，數學教師在專業課教師的幫助下依托動物科學系專業課中建立寵物實訓室的工程，圍繞不等式內容建構了“實訓室寵物浴缸尺寸設計”項目。要求學生在他們的寵物美容實訓室內設計能同時滿足20人一起教學，每個浴缸占地1.5～2平方米之間、周長不超過5米的浴缸若干。該情境可以理解為一個廣泛意義的工程情境，即為了滿足需求而進行的有限制的設計工作。在該項目中，學生需要測量實訓室，了解上課過程中教師和學生對所占空間的需求，了解浴缸制作的技術能否支撐自己的設計等，在一個依托專業的工程情境中融合了數學、技術等知識。

（二）教學過程

為滿足項目學習小班化的要求，實驗對象選為一年級新生中班級人數為30人左右的專業，并由電腦隨機分班以保證實驗組和對照組學生的數學認知水平相當。

在STEM教育理念的指導下，首先，實驗班的教學過程會盡力讓學生經歷工程設計的流程。其次，由于數學知識具有系統性，而一個項目很難涵蓋整章內容，加之教學時間緊張，因此教師需要借助學生在做中學過程中培養起來的對數學的興趣，進一步從數學內部以及數學應用等方面擴充相關內容，最終教學環節為情境創設、搜集資料草擬解決方案、基于情境學習數學內容、數學地修正草案、拓展數學內容與作品展示匯報。

學生分組合作模擬企業項目組的工作方式，基于教師提供的項目探究并學習與之相關的數學知識、技能，以團隊名義匯報成果。教師依據建構主義理論給學生提供相應的指導支架，包括如何分析項目、搜集資料、進行頭腦風暴、把現實情境數學化、團隊合作等，并視情況逐步撤掉支架。指導過程中強調教師通過問題來驅動學生思考而非直接告知答案。受課時的限制，采取課上教師指導，課下優等生領導團隊工作的形式。

（三）教學效果

經過一個學期的學習，實驗組學生在數學態度、數學成績、數學應用能力等方面均有了顯著提升。數學態度方面基于馬克[6]等的調查研究從數學應用意識、感知能力、感知價值、行為傾向四個維度設計了數學態度調查問卷（系數為0.933，KMO值為0.825）。并圍繞知識和技能的掌握、數學的應用設計了期末測試卷。前后測表明實驗班的數學態度和數學成績均有顯著提高，尤其是數學應用意識、感知能力顯著高于對照班。學生的抽樣訪談表明他們不僅意識到了數學對其工作的價值，而且對工程設計和技術手段也有一定了解。

五、結論與啟發

教學實踐表明，基于STEM教育理念的中職數學教學對學生的數學態度、數學成績等有積極作用，但實施需要抓幾個關鍵。一是統籌課程設置。現實問題情境一般具有跨學科性，但目前分裂的課程結構即增加了項目設計難度，又會因為學生缺乏相應的知識增加實施難度。二是創設跨學科教研團體、提高教師的跨學科教學能力。三是培養學生“做中學”的能力。學生的課堂表現及訪談暴露出他們缺乏項目學習的經驗、查找資料分析問題的能力、團隊協作能力、數學應用能力等，其數學素養亟待提高。

參考文獻：

[1]吳麗娟.論中職數學如何服務于專業[J].現代職業教育，2019（8）：90-91.

[2][4]楊亞平，陳晨.美國中小學整合性STEM教學實踐的研究[J].外國中小學教，2016（5）：58-64.

[3]秦瑾若.STEM教育：基于真實問題情景的跨學科式教育[J].中國電化教育，2017（363）：67-74.

[5]隋佳源.初三學生數學態度現狀調查研究[J].成都師范學院學報，2015（3）：117-120.

[6]Mark Patrick Mahoney.Students Attitudes toward STEM：Development of an Instrument for High School STEM-Based Programs[J].the Journal of Technology Studies，2010，36（1）：24-34.

編輯 陳鮮艷