基于STEM理念下小學(xué)數(shù)學(xué)三角形穩(wěn)定性的研究

孫炯

摘 要 STEAM教育是將五大學(xué)科——科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)、數(shù)學(xué)融合起來(lái)的教學(xué)。STEAM教育不僅重視的學(xué)生的教育素養(yǎng)和科學(xué)教育，還重視學(xué)生的探究精神和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。STEM理念的融入就是為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)教育理念中的不足，傳統(tǒng)的小學(xué)數(shù)學(xué)比較重視學(xué)生的理論教學(xué)，STEAM課程注重現(xiàn)實(shí)生活與學(xué)習(xí)的聯(lián)系學(xué)生的綜合能力這也是STEAM教育其中最特殊的地方。近幾年來(lái)，很多國(guó)內(nèi)院校也引進(jìn)了“SATEAM教育”對(duì)數(shù)學(xué)課程課進(jìn)行跨學(xué)科融合希望可以提高學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力。

關(guān)鍵詞 STEN理念 小學(xué) 數(shù)學(xué) 三角形 穩(wěn)定性

中圖分類(lèi)號(hào)：G633.6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

STEAM教育作為一種新型教育模式，小學(xué)院校引進(jìn)STEAM教育方式主要為了改革傳統(tǒng)的教育方式，培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)和科學(xué)素養(yǎng)。STEM教育方法是我們國(guó)家從美國(guó)引進(jìn)的一種新的教育方式，在STEM教育理念下去研究三角形的穩(wěn)定性，主要是為了讓學(xué)生了解三角形穩(wěn)定性的含義去探究四邊形的穩(wěn)定性，從而提高學(xué)生的探究精神和合作意識(shí)。三角形是小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)當(dāng)中主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，三角形具有一定的穩(wěn)定性和唯一性，但是為何三角形的穩(wěn)定性比四邊形要好是很多學(xué)生比較困惑的地方。

1三角形穩(wěn)定性的本質(zhì)含義

三角形的穩(wěn)定性的本質(zhì)含義：每一個(gè)三角形的兩邊之和都會(huì)大于第三條邊;三角形具有一定的穩(wěn)定性。這說(shuō)明三角形并不是隨意的三條線就可以組成的，只有滿足第一個(gè)條件才可以構(gòu)成三角形。三角形具有一定的穩(wěn)定性，說(shuō)明了如果三角形的三條邊的長(zhǎng)度確定之后這個(gè)三角形的形態(tài)就不會(huì)再發(fā)生改變，這也是說(shuō)明三角形具有一定的唯一性。教師在課堂教學(xué)中可以讓學(xué)生想一想，并且動(dòng)手做一做：“任意三個(gè)小木棒就可以組成一個(gè)三角形嗎”、“如果可以做成一個(gè)三角形，那么拉其中的一條邊三角形會(huì)不會(huì)走形”、“如果用四根木棍做成一個(gè)矩形，那么三角形和矩形的穩(wěn)定性哪一個(gè)更高？”學(xué)生可以通過(guò)動(dòng)手操作發(fā)現(xiàn)，只有滿足第一個(gè)條件，才能構(gòu)建一個(gè)三角形。并且不管在三角形的那一邊都不會(huì)變形，這就是三角形穩(wěn)定性的本質(zhì)含義。

2問(wèn)題設(shè)計(jì)

STEM教育理念是一種新型教育理念，它和傳統(tǒng)的教育理念有很大的差距。在STEM教育理念基礎(chǔ)上對(duì)三角形的穩(wěn)定性進(jìn)行研究。這節(jié)課程當(dāng)中還是設(shè)計(jì)到工程、設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)等問(wèn)題。很多小學(xué)數(shù)學(xué)教師在日常的教學(xué)當(dāng)中并不是很注重學(xué)生的動(dòng)手能力，因此很多學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。因此教師需要引導(dǎo)學(xué)生去思考，比如說(shuō)：“什么形狀的建筑最穩(wěn)定”、“什么形狀的承載力最大”、“框架連接的技術(shù)有什么”“需要哪些建筑材料”。教師可以為學(xué)生提供一些原材料比如：小木條、吸管、細(xì)鐵絲等，因?yàn)檠芯繉?shí)驗(yàn)當(dāng)中會(huì)設(shè)計(jì)到科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)方面的問(wèn)題，可以提高學(xué)生的綜合素養(yǎng)。

3設(shè)計(jì)背景

STEM教育是源于美國(guó)，美國(guó)政府在20世紀(jì)80年代為了提高學(xué)生的創(chuàng)新思維提出了新型的新型教育理念。我國(guó)的STEM教育理念發(fā)展得比較晚，很多小學(xué)院校還沒(méi)有建立完整的STEM教育體系，直到2005年STEM教育理念才算走進(jìn)了中國(guó)教學(xué)課堂中。STEM課程教學(xué)是跨學(xué)校學(xué)習(xí)，教學(xué)目標(biāo)中明確的指出在教學(xué)當(dāng)中要融入工程教學(xué)、技術(shù)教學(xué)、藝術(shù)教學(xué)，STEM教育理念可以提高學(xué)生的動(dòng)手能力，還可以幫助學(xué)生開(kāi)闊視野。學(xué)生還可以通過(guò)STEM教育豐富自己的興趣，發(fā)揮出自己的特長(zhǎng)，培養(yǎng)和提高自己的創(chuàng)新意識(shí)。因此教師需要根據(jù)STEM教育理念和數(shù)學(xué)教學(xué)結(jié)合到一起。數(shù)學(xué)教學(xué)和工程教學(xué)是STEN課程的主要教學(xué)內(nèi)容，教師需要提出的問(wèn)題引導(dǎo)學(xué)生去思考激發(fā)他們的學(xué)習(xí)興趣，幫助學(xué)生創(chuàng)建教學(xué)情境讓學(xué)生帶著任務(wù)去學(xué)習(xí)。

4設(shè)計(jì)思路

在STEM教育理念下對(duì)三角形的穩(wěn)定性進(jìn)行研究，不僅是對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的研究同時(shí)還是對(duì)科學(xué)知識(shí)、物理知識(shí)的知識(shí)整合。教師可以讓學(xué)生說(shuō)出在日常生活當(dāng)中他們見(jiàn)到過(guò)的三角形和四邊形的框架物體。三角形的結(jié)構(gòu)在工程上有著廣泛的應(yīng)用，許多建筑都是三角形的結(jié)構(gòu)，小到一輛自行車(chē)的支架，一個(gè)門(mén)窗的固定，大到一幢大樓，一架大橋的設(shè)計(jì)和建造，都利用了三角形具有穩(wěn)定性這一特征。學(xué)生需要利用木棍、皮筋、吸管、鐵絲等材料，設(shè)計(jì)一個(gè)可以支撐重物的結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中每一個(gè)設(shè)計(jì)步驟都是STEM教育理念的“技術(shù)”體現(xiàn)。在研究三角形穩(wěn)定性中，教師可以利用三角形在生活當(dāng)中的實(shí)例：（大橋、自行車(chē)）激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)動(dòng)力，讓學(xué)生先去思考第一個(gè)問(wèn)題“什么結(jié)構(gòu)是最穩(wěn)定的？”學(xué)生就可以搭建“四邊形和三角形”去證明自己的猜想。然后讓學(xué)生需完成第二個(gè)問(wèn)題并且自己設(shè)計(jì)一個(gè)框架，再根據(jù)三角形穩(wěn)定性的原理搭建一個(gè)三角形框架。從數(shù)學(xué)教學(xué)的角度來(lái)看，STEM教育模式把數(shù)學(xué)作為一種輔助性工具把工程、技術(shù)、數(shù)學(xué)、科學(xué)結(jié)合到一起，學(xué)生在動(dòng)手操作的過(guò)程當(dāng)中不僅體驗(yàn)了成功的樂(lè)趣，同時(shí)還提高了學(xué)生的合作意識(shí)。

5教學(xué)設(shè)計(jì)

5.1科學(xué)素養(yǎng)培養(yǎng)目標(biāo)

STEM教育理念的教育目標(biāo)和傳統(tǒng)教學(xué)有很大的差距。STEM教育理念比較重視學(xué)生的體驗(yàn)感，教師需要幫助學(xué)生創(chuàng)建輕松愉悅的教學(xué)環(huán)境，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)當(dāng)中感受到愉悅感。第二點(diǎn)，希望學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中可以做到手和腦的結(jié)合。第三點(diǎn)，學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中培養(yǎng)自己的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。最后一點(diǎn)就是學(xué)生需要具有一定的集體榮譽(yù)感和創(chuàng)新思維能力。

5.2教學(xué)目標(biāo)

在STEM教育理念下研究三角形的穩(wěn)定性，可以幫助學(xué)生了解生活中的常識(shí)，了解三角形和四邊形的特性。教師可以利用三角形穩(wěn)定性的原理，引導(dǎo)學(xué)生去思考和制作一個(gè)支撐框架培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力和探究能力。學(xué)生在研究的過(guò)程當(dāng)中不僅可以不僅體驗(yàn)到成功的喜悅，還可以提高自己的團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)

5.3教學(xué)難點(diǎn)和重點(diǎn)

本節(jié)課的主要重點(diǎn)就是讓學(xué)生理解三角形的穩(wěn)定性，難點(diǎn)就是利用三角形的穩(wěn)定性去探究探索建筑物的穩(wěn)固性。

6創(chuàng)設(shè)情境，引入激趣

情境教學(xué)對(duì)于小學(xué)數(shù)學(xué)教師來(lái)說(shuō)并不陌生，教師在上課之前可以準(zhǔn)備2008年地震搶修視頻，學(xué)生通過(guò)視頻看到因?yàn)榈卣鹨鸬哪嗍靼汛髽蚨紱_斷了。教師可以通過(guò)視頻提出問(wèn)題：如何在第一時(shí)間內(nèi)搭建一個(gè)穩(wěn)定的橋梁？這個(gè)橋梁應(yīng)該是什么結(jié)構(gòu)？教師需要為學(xué)生提供一些建筑資源：竹棍或筷子以及橡皮圈。首先讓學(xué)生提出假設(shè)大膽的常識(shí)并進(jìn)行小組討論，每一個(gè)小組都要完成一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，教師可以出示埃菲爾鐵塔的照片去提示學(xué)生。教師可以提出第兩個(gè)問(wèn)題：埃菲爾鐵搭中有四邊形和三角形，那么是不是這些三角形和四邊形結(jié)構(gòu)讓它變得非常結(jié)實(shí)呢？學(xué)生可以通過(guò)拉伸發(fā)現(xiàn)三角形不易變形四邊形容易變形。在課堂最后時(shí)間教師可以為學(xué)生總結(jié)三角形不容易變形的原因：三角形的三條邊如果其中兩邊受力，那么另一邊會(huì)起到推力的作用。如果三角形的頂點(diǎn)受力，下面的邊就起到了拉力的作用。因此三角形是通過(guò)三條邊互相的擠壓和推動(dòng)來(lái)保持它的穩(wěn)定性。2018年6月6日，“濟(jì)南市小學(xué)基于STEM教育的學(xué)科教學(xué)觀摩研討活動(dòng)”如期而至。濟(jì)南市燕柳小學(xué)劉瑋老師在本次研討活動(dòng)中，向在場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)和老師們成功展示了一節(jié)小學(xué)基于STEM教育的四年級(jí)數(shù)學(xué)教學(xué)觀摩課《玩轉(zhuǎn)三角形》。STEM教育的主要目的是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力和科技創(chuàng)新能力，小學(xué)數(shù)學(xué)課程是培養(yǎng)學(xué)生的綜合學(xué)習(xí)能力、自主創(chuàng)新能力和理性感知能力，跨學(xué)科融合的教學(xué)模式不是簡(jiǎn)單地讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)，而是從學(xué)生的創(chuàng)新思維能力建立起來(lái)的一種新的教育方式，要求教師樹(shù)立正確的教育目標(biāo)。教師創(chuàng)建情境教學(xué)模式就是為了讓學(xué)生在輕松的教學(xué)環(huán)境中培養(yǎng)自己的綜合素養(yǎng)。

7結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)STEM教育發(fā)展因?yàn)槭艿綉?yīng)試教育的影響，在很多教學(xué)當(dāng)中并沒(méi)有完全的發(fā)揮出它的優(yōu)勢(shì)。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入STEM教育理念，主要是為了培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)、科學(xué)素養(yǎng)、創(chuàng)新思維能力、動(dòng)手能力等。

參考文獻(xiàn)

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