基于STEAM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究

摘 要：STEAM教育理念是近幾年發(fā)展起來的一種教育觀念，其提倡在教學(xué)過程中應(yīng)該將學(xué)生放在現(xiàn)實(shí)的問題情境中，指引學(xué)生利用學(xué)到的知識(shí)來解決實(shí)際問題，并在此過程中實(shí)現(xiàn)對(duì)學(xué)生綜合實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師立足于STEAM教育理念，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，可以顯著提高學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，能強(qiáng)化學(xué)生對(duì)知識(shí)的認(rèn)知。下面對(duì)此進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：STEAM教育理念;小學(xué)數(shù)學(xué);教學(xué)設(shè)計(jì)

一、 前言

隨著信息時(shí)代的到來，社會(huì)各界對(duì)于創(chuàng)新性人才的需求也越來越多，這也對(duì)教育活動(dòng)提出了新的要求。STEAM教育理念順應(yīng)時(shí)代要求而出現(xiàn)，其在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)，提升學(xué)生創(chuàng)新能力上具有良好的優(yōu)勢(shì)。對(duì)此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師在日常教學(xué)活動(dòng)中，也需要立足于STEAM教育理念，對(duì)教學(xué)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化改善，以此促進(jìn)學(xué)生綜合發(fā)展。

二、 STEAM教育特點(diǎn)

STEAM教育理念認(rèn)為，學(xué)生的學(xué)習(xí)應(yīng)該來源于實(shí)際問題情境，學(xué)生在主動(dòng)探索、發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造中解決問題，進(jìn)而加深學(xué)生對(duì)知識(shí)的感知。STEAM教育理念將各個(gè)學(xué)科緊密結(jié)合在一起，其主要特點(diǎn)在于：

（一）綜合性與協(xié)調(diào)性

STEAM教育理念提倡通過項(xiàng)目化的方式開展教學(xué)活動(dòng)，對(duì)學(xué)生來說在完成項(xiàng)目化任務(wù)時(shí)，遇到的問題都是他們實(shí)際發(fā)現(xiàn)的，并且這些問題具有一定復(fù)雜性、挑戰(zhàn)性。當(dāng)學(xué)生無法單獨(dú)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)時(shí)，可以向同伴尋求幫助，通過小組合作完成，在此過程中學(xué)生會(huì)與他人合作交流，從而促進(jìn)了學(xué)生綜合能力發(fā)展。

（二）體驗(yàn)性與情境性

STEAM教育理念強(qiáng)調(diào)的是教師引導(dǎo)學(xué)生通過具體活動(dòng)操作來完成學(xué)習(xí)任務(wù)，雖然教師在教學(xué)過程中會(huì)為學(xué)生講解一些抽象的理論知識(shí)，但是學(xué)生更多的是通過自主學(xué)習(xí)獲取知識(shí)。因此，STEAM教育理念具有很強(qiáng)的體驗(yàn)性。在STEAM教育中，教師設(shè)計(jì)的問題情境大多來源于學(xué)生日常生活中稍微帶有復(fù)雜性的問題，需要學(xué)生通過小組合作討論來完成，這對(duì)于學(xué)生思維能力、實(shí)際問題解決能力的提升都有很大幫助，同時(shí)也能讓學(xué)生學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)知識(shí)服務(wù)生活。

（三）設(shè)計(jì)性與藝術(shù)性

在STEAM教育中，學(xué)生的動(dòng)手操作過程是一個(gè)持續(xù)設(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)，學(xué)生會(huì)在設(shè)計(jì)中不斷激活自身的創(chuàng)造力，呈現(xiàn)出更加具有創(chuàng)造性的作品，這樣學(xué)生就可以更加深入地對(duì)問題有了解。此外在STEAM教育中，加入藝術(shù)元素，可以引導(dǎo)學(xué)生積極、有創(chuàng)意的加入到探究活動(dòng)中。

三、 基于STEAM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)

（一）融合科學(xué)要素整合分析

新課標(biāo)提出，在數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師應(yīng)該指引學(xué)生深入體會(huì)數(shù)學(xué)知識(shí)之間、數(shù)學(xué)與其他學(xué)科之間、數(shù)學(xué)與生活之間的緊密關(guān)聯(lián)，以此促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)提升。而在實(shí)際教學(xué)中，有的教師迫于教學(xué)壓力，過于強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)知識(shí)的講解，忽視了其他科學(xué)知識(shí)在數(shù)學(xué)課堂上的應(yīng)用，造成了數(shù)學(xué)教學(xué)內(nèi)容與其他學(xué)科的關(guān)聯(lián)被切斷。對(duì)此，在今后的數(shù)學(xué)課堂上，教師應(yīng)該借助STEAM教育理念，挖掘教材中的科學(xué)元素，實(shí)現(xiàn)科學(xué)知識(shí)在數(shù)學(xué)課堂的滲透，以此促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)效果提升。

如在蘇教版六年級(jí)下“大樹有多高”中，教師可以先給出學(xué)生視頻，教學(xué)樓的影子會(huì)隨著時(shí)間而發(fā)生變化，并讓學(xué)生簡(jiǎn)單地說出其中涉及的知識(shí)。學(xué)生結(jié)合生活規(guī)律會(huì)說出太陽(yáng)光照射角度變化引起教學(xué)樓影子改變。教師趁機(jī)滲透一些簡(jiǎn)單的地理知識(shí)，地球自轉(zhuǎn)引起了太陽(yáng)光照射角度變化，影子也會(huì)因此而發(fā)生改變。接著教師導(dǎo)入本節(jié)課知識(shí)，利用影子來測(cè)量大樹的高度。教師為學(xué)生提供幾個(gè)不同高度的竹竿，讓學(xué)生分組在操場(chǎng)上進(jìn)行測(cè)量，計(jì)算出竹竿和影長(zhǎng)的比值，并掌握其中涉及的知識(shí)點(diǎn)，學(xué)會(huì)用影子來測(cè)量大樹高度。

在這樣的課堂活動(dòng)中，教師首先利用影片，讓學(xué)生觀察物體高度與影子場(chǎng)地的變化是由于地球自轉(zhuǎn)引起太陽(yáng)光直接角度變化引起的，并且這種變化是有規(guī)律可循的。在此過程中教師指引學(xué)生樹立用地理科學(xué)知識(shí)解決數(shù)學(xué)問題的意識(shí)。學(xué)生通過測(cè)量影子長(zhǎng)度進(jìn)行物體高度計(jì)算時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)大多會(huì)在某一個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，教師引導(dǎo)學(xué)生對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行思考，學(xué)生結(jié)合學(xué)到的知識(shí)會(huì)意識(shí)到這是由于太陽(yáng)光衍射及折射等自然現(xiàn)象造成的。通過解決大樹有多高的問題，學(xué)生不僅掌握了相應(yīng)的書寫知識(shí)，同時(shí)也學(xué)到了相應(yīng)的科學(xué)知識(shí)，并且能學(xué)會(huì)用科學(xué)知識(shí)解決數(shù)學(xué)問題，這對(duì)于學(xué)生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)的提升有很大幫助。

（二）借助科學(xué)探究培養(yǎng)學(xué)生推理能力

在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)推理能力是十分重要的，很多學(xué)生在數(shù)學(xué)推理過程中會(huì)根據(jù)自己的經(jīng)驗(yàn)、直接，借助歸納、類比等方式得出結(jié)果。在實(shí)際中，教師還可以結(jié)合STEAM教育理念，引入科學(xué)探究方法，讓學(xué)生通過科學(xué)探究方式實(shí)現(xiàn)推理能力提升。例如教師在引導(dǎo)學(xué)生探索“三角形的三邊關(guān)系”這部分知識(shí)時(shí)，教師在課堂上先與學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的溝通交流，要想拼出一個(gè)三角形需要什么樣的材料？學(xué)生會(huì)不假思索地回答需要三個(gè)小棒。接著教師詢問學(xué)生，是否任意三個(gè)小棒都可以組成一個(gè)三角形。有的學(xué)生表示可以，也有的學(xué)生表示不一定。對(duì)此教師可以引導(dǎo)學(xué)生一起探究三角形的三邊關(guān)系。教師利用3D打印筆打印出3個(gè)整數(shù)厘米的小棒，然后讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行合作，一個(gè)學(xué)生負(fù)責(zé)記錄，其他學(xué)生進(jìn)行拼接三角形，最后將記錄結(jié)果呈現(xiàn)出來。學(xué)生經(jīng)過實(shí)際探究操作發(fā)現(xiàn)，有時(shí)用三個(gè)小棒可以組成一個(gè)三角形，但有時(shí)候利用三個(gè)小棒是沒有辦法組成一個(gè)三角形的。對(duì)此教師指引學(xué)生，其中有什么規(guī)律，怎樣才可以保證用三個(gè)小棒能組成三角形。學(xué)生根據(jù)教師提示、計(jì)算，會(huì)發(fā)現(xiàn)任意兩個(gè)小棒的長(zhǎng)度之和大于第三根就可以組成一個(gè)三角形。

在這樣的教學(xué)活動(dòng)中，教師借助3D打印筆引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)，可以讓學(xué)生接觸到更加多樣化的數(shù)據(jù)，并且學(xué)生自己也可以根據(jù)需求來確定小棒的長(zhǎng)度，這樣學(xué)生得出的探究結(jié)論會(huì)更加信服。在探究操作中，教師引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)操作過程，提出猜測(cè)，并對(duì)猜測(cè)結(jié)果進(jìn)行論證。整個(gè)活動(dòng)中都是以學(xué)生為主體，教師為輔，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情很高，同時(shí)學(xué)生會(huì)在演繹推理驗(yàn)證的過程中實(shí)現(xiàn)自身數(shù)學(xué)推理能力的提升。

（三）借助信息技術(shù)強(qiáng)化應(yīng)用意識(shí)

現(xiàn)代教育要求在教育教學(xué)活動(dòng)中教師應(yīng)該注重信息技術(shù)資源的使用，而STEAM教育的本質(zhì)是為了培養(yǎng)出更多優(yōu)秀的科技人才。因此，在STEAM教育理念下，小學(xué)數(shù)學(xué)教師還應(yīng)該特別注重現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用。同時(shí)在實(shí)踐中數(shù)學(xué)與技術(shù)也有很大的關(guān)聯(lián)，有很多新技術(shù)的開發(fā)使用都是與數(shù)學(xué)知識(shí)緊密相關(guān)。小學(xué)數(shù)學(xué)教師在引導(dǎo)學(xué)生借助數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題時(shí)，可以利用信息技術(shù)作為支撐，將實(shí)際生活中和數(shù)學(xué)相關(guān)的度量、圖形等抽象問題展示出來，便于學(xué)生思考。

如教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)了體積、容積的相關(guān)知識(shí)后，教師可以利用現(xiàn)代信息技術(shù)，組織學(xué)生開展“杯子打印”的綜合探究活動(dòng)。在活動(dòng)中教師給出學(xué)生探究主題“設(shè)計(jì)一款容積是250mL的杯子，用3D打印機(jī)實(shí)現(xiàn)”，學(xué)生在設(shè)計(jì)之前，教師先引導(dǎo)學(xué)生思考如何利用3D打印機(jī)將物品打印出來。學(xué)生經(jīng)過思考表示，需要先在3D打印軟件上面設(shè)計(jì)出相應(yīng)的模型，然后再進(jìn)行打印。教師對(duì)學(xué)生的回答進(jìn)行肯定，然后為學(xué)生介紹3D打印軟件中的基本圖形，如長(zhǎng)方體、正方體、圓錐、圓柱等，利用這些圖形能設(shè)計(jì)各種立體圖形，并且能通過修改參數(shù)來改變其大小。接著教師讓學(xué)生通過小組合作，設(shè)計(jì)一個(gè)容積是250mL的杯子。學(xué)生通過小組合作，思考杯子設(shè)計(jì)方案、相關(guān)尺寸大小等，最后用3D打印機(jī)打印出自己的作品。

在綜合活動(dòng)“杯子打印”中，學(xué)生圍繞設(shè)計(jì)250mL杯子進(jìn)行設(shè)計(jì)，在活動(dòng)中，學(xué)生需要先了解3D打印軟件的相關(guān)功能，同時(shí)學(xué)生在動(dòng)手操作之前，需要根據(jù)主題要求進(jìn)行尺寸大小設(shè)計(jì)、容積計(jì)算，有意識(shí)的培養(yǎng)了學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力，同時(shí)也促進(jìn)了學(xué)生創(chuàng)造力、想象力的發(fā)展。

（四）融入生活元素提升教學(xué)藝術(shù)性

在小學(xué)數(shù)學(xué)教育中，教師還應(yīng)該充分挖掘生活中的元素，借助生活開展數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)，這樣既可以指引學(xué)生在生活中探索數(shù)學(xué)知識(shí)，又可以提升數(shù)學(xué)教學(xué)的藝術(shù)性，契合了STEAM教育理念。例如，教師在引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)長(zhǎng)方體的相關(guān)知識(shí)時(shí)，為了強(qiáng)化學(xué)生對(duì)長(zhǎng)方體的感知，教師在課堂上可以先讓學(xué)生思考一下在自己的現(xiàn)實(shí)生活中，有哪些物體都屬于長(zhǎng)方體。學(xué)生經(jīng)過思考，可以很輕松地回答出有的箱子是長(zhǎng)方體，有的桌子是長(zhǎng)方體，電視也屬于長(zhǎng)方體。在此基礎(chǔ)上，教師可以在課堂上為學(xué)生展示一個(gè)長(zhǎng)方體的具體模型，讓學(xué)生根據(jù)長(zhǎng)方體模型，觀察、總結(jié)長(zhǎng)方體有什么特點(diǎn)。在學(xué)生活動(dòng)結(jié)束后，教師引導(dǎo)學(xué)生一起歸納長(zhǎng)方體的基本特征，同時(shí)為了強(qiáng)化學(xué)生感知，教師還可以為學(xué)生提供各種材料，讓學(xué)生自己動(dòng)手制作一個(gè)長(zhǎng)方體，這樣學(xué)生就會(huì)借助實(shí)踐操作進(jìn)一步加深對(duì)長(zhǎng)方體特征的理解。

四、 總結(jié)

總而言之，STEAM教育理念的出現(xiàn)，為小學(xué)數(shù)學(xué)教師教學(xué)設(shè)計(jì)提供了新的方向。在實(shí)踐中，小學(xué)數(shù)學(xué)教師可以從STEAM教育理念的視角出發(fā)，開展教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)活動(dòng)，指引學(xué)生在解決實(shí)際問題中加深對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新發(fā)展，滿足現(xiàn)代社會(huì)對(duì)復(fù)合型、創(chuàng)新型人才的需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳敏超.基于STEAM理念的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)思考[J].教學(xué)月刊：小學(xué)版（數(shù)學(xué)），2020（5）：44-45.

[2]王超希.基于STEAM教育下小學(xué)教育的課程探索[J].小學(xué)科學(xué)：教師，2019（2）：66.

[3]張敏.基于STEAM理念的小學(xué)數(shù)學(xué)課程單元設(shè)計(jì)及實(shí)踐研究[D].寧夏大學(xué)，2019.

[4]包靜.基于STEAM教育理念下的小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課探究[J].好家長(zhǎng)，2019（34）：136.

[5]周作日.STEAM教育理念下的小學(xué)數(shù)學(xué)拓展課的實(shí)踐研究[J].數(shù)碼設(shè)計(jì)（上），2019（4）：151-152.

[6]許麗美.融合STEAM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)綜合實(shí)踐活動(dòng)課程重構(gòu)[J].福建基礎(chǔ)教育研究，2018（3）：142-144.

[7]張超.小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)融入STEAM教育與創(chuàng)客教育研究[J].教師博覽（科研版），2019（3）：116.

[8]饒雪.基于STEAM教育理念的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)研究[D].集美大學(xué)，2020.

作者簡(jiǎn)介：

孫茜，江蘇省蘇州市，蘇州高新區(qū)敬恩實(shí)驗(yàn)小學(xué)。