借助STEM校本課程，培養師范生的數學核心素養

紀祥

【摘要】長期以來，數學教學的重點都放在知識的教授和技能的培訓方面，而忽視了對知識應用能力的培養.這主要是因為受到應試教育思想的影響，導致很多學生會做題但無法使用數學知識來解決生活問題，體現出傳統數學教學內容和教學形式與學生應用能力培養之間存在明顯的脫節現象，這對學生核心素養的培養也造成了不良的影響.為了解決這一問題，提高師范類理科專業學生的數學素養，可以應用STEM校本課程，培養學生跨學科的能力，促進他們數學建模、邏輯推理、直觀想象等多種數學素養的形成.基于此，本文對借助STEM校本課程培養數學核心素養的可行性、原則以及策略進行了分析與研究.

【關鍵詞】STEM;校本課程;數學核心素養;能力培養;培養策略

一、借助STEM校本課程培養師范生數學核心素養的可行性

（一）與現代數學教育理論的發展方向相一致

2016年教育部出臺的《教育信息化“十三五”規劃》中提到探索STEM教育理念.STEM源于20世紀的美國，是科學、技術、工程和數學四門學科的英文首字母縮寫.它以創設真實有效的問題情境，采用問題解決驅動的以學生為中心的教學方式，幫助學生整合和理解學科間的緊密聯系，提高學科綜合素養，體會各學科的價值，以跨學科的教學方式培養學生解決問題的能力.

數學是一門極其重要的學科，在發展的過程中經過了多次改革，相關教學理論也在快速發展和不斷完善.對師范生的數學教學具有綜合性大、復雜性高、專業性強的特點，讓學生在基礎知識儲備、專業素養、基本技能等方面達到標準，是師范類院校課程設置的基本要求.同時，為了適應全國數學課程改革以及教學崗位的需求，師范類數學教學目標不再局限于使學生掌握基本的知識，而是要將學生培養成為高素質的數學教師或其他方面的人才.現代化的數學教育理論摒棄了過去模式陳舊、理論大于實踐等弊端，對培養學生的核心素養具有積極的影響，這與STEM校本課程開發的理念相一致.STEM校本課程實現了對教學內容的改革，也實現了對傳統教學模式的創新.現代數學教育理論關注實踐教育，鼓勵學生在實踐活動中提高技能.而STEM校本課程也強調學生的數學應用意識，主張學生在學以致用的過程中獲得成就感.從教學方式的角度來說，現代數學教育理論主張以學生為中心，要求教師能夠為學生的自主思考和自主學習提供空間.在STEM校本課程教學活動中，教師的角色為組織者與引導者，課程安排都是通過小組協作的方式進行的，這與現代數學教育方式相一致.

（二）符合我國數學課程改革的方向

當前，我國數學課程改革正在進行，正在探索由分科教學到綜合教學的方式.在這個過程中，教育部指出要將“課程綜合化”作為數學改革的目標，設置綜合性的課程來適應不同學生的發展需求，同時在課程結構上體現出選擇性與均衡性.數學新課標也指出要開展多樣化的數學活動來發展學生的核心素養，尤其要重視各種建模活動和數學探究活動的開展.這與STEM校本課程的要求具有一致性，主張以一種跨學科的綜合方式來促進學生的全面發展.由此可見，STEM校本課程與數學課程改革的中心點是一致的，二者都主張圍繞學生的核心素養開展相應的學習和教育活動.

（三）有利于激發學生的數學學習興趣

對于學生的數學學習來說，興趣是基石，它可以使學生產生學習和應用數學知識的動力.師范類數學課程分為基礎數學和專業數學兩個階段，基礎數學以高中知識為主，專業數學以大學專業知識為主.專業數學包含高等數學、線性代數、概率與統計等，難度跨度大，對學習能力的要求較高.很多學生接觸專業數學時，在學習方法和學習能力方面會產生很多困惑，影響學習信心.而基于STEM理念的校本課程通過設計與學生現實生活相關聯的項目情境來吸引學生的注意，在這個基礎上為學生設置一系列的小目標來激發他們對知識進行探究的興趣.在學習與探究的過程中，學生的數學應用意識被激發，他們可以充分體會到數學的實用性，并獲得成就感，在培養數學核心素養的同時產生對知識進行深入研究的想法.

二、借助STEM校本課程培養師范生數學核心素養的原則

我們針對師范類數學專業學生提出的數學核心素養可簡單歸納為數學觀念、數學思維、數學能力、數學知識、數學文化和數學信仰等六個方面.由于在前期設置課程時，基礎課與專業課的跨度大，專業課通常安排在后兩年學習.專業課的學習枯燥、抽象、難度大、時間緊，這些都會影響學生的數學學習，不利于數學核心素養的培養.

在設置STEM校本課程的時候，我們不僅需要將STEM課程跨學科、體驗性、情境性以及協作性等特點充分發揮出來，還需要滿足校本課程靈活多樣的要求.在這個過程中，結合數學核心素養的培養確立一些基本原則是十分必要的.

首先，STEM校本課程的選擇需要與學生的實際生活相關，滿足學生在身心發展和技能學習不同階段的實際需求.采用這種方式可以使課程具有更強的吸引力，同時可以更好地激發學生的興趣，使他們在探究和學習的過程中不斷發現問題，然后運用所學的知識來分析和解決問題，并形成自我反饋.其次，STEM校本課程項目的設置需要從學生的實際水平出發，使課程內容與國家和地方課程具有一定的相關性，這樣可以促進校本課程與地方課程之間的互動，優化數學核心素養培養的效果，摒棄形式主義的問題，從而促進學生對抽象數學概念的理解和應用.最后，在設置STEM校本課程項目的時候，需要建立起一個具有開放性和豐富性的結構體系.課程項目中所涉及的問題都要具有開放性，問題探究的形式也是多樣化的，這有利于學生發揮創造性，主動表達自己的見解.不同特點和不同學習層次的學生都可以在構建、合作與創造的過程中找到適合自己的探索點和貢獻點，以此來促進多種數學核心素養的平衡發展，在學習的過程中充分發揮個性，找到適合自己的方式.

三、借助STEM校本課程培養師范生數學核心素養的策略

（一）對課程目標進行多元整合，聚焦數學思想

STEM校本課程中包含多學科的課程內容，體現出開放性、綜合性的特點，為學生的探究性學習和實踐研究創造了良好的條件.因此，在設置課程目標的時候，我們要堅持多元整合的理念，聚焦于數學思想，以此來培養學生的數學核心素養.STEM校本課程的內容不局限于學生數學學習的結果，它包含了學生在學習過程中所使用的數學思想和數學方法.在數學教學的過程中，教師可以借助STEM校本課程，將教學過程設計成項目化的活動，在其中實現學生思維的轉化，啟迪學生的智慧，使他們在思考、感知的過程中體會“轉化”的數學思想，并將這一思想應用于更多內容的學習，在這個過程中將未知的內容轉變為已知，將復雜的問題變得簡單，在體會轉化思想的同時培養邏輯推理、數學抽象等數學核心素養.除此之外，教師還可以引導學生將“轉化”的策略進行放大，拓展這一策略的運用范圍，并在此基礎上形成普適性的轉化意識.STEM中的數學主要是應用數學，而學會用數學語言描述自然世界、數學知識生活化是師范類數學課程的培養目標.例如，師范生的數學課程中“水火箭”的數學實踐課教學一般是講解如何制作，師范生在講解的過程中往往把課程變成了手工課，忽視了數學在課程中的重要作用.教師在講解中可以引導學生關注幾個關鍵點：哪些因素決定火箭的飛行距離，如何用測量工具測量長度，如何運用簡單的四則運算確定加注多少毫升燃料以及加幾次等.運用STEM的教學方式可以激發學生的數學學習興趣，提高師范生的數學意識和數學能力.

（二）設置綜合性的學習內容，發展數學核心素養

在數學知識教學的過程中，教師可以借助STEM校本課程，實現多學科知識的融合，引導學生通過對知識進行對比、糅合來實現高效學習.同時，教師可以對學習內容進行整合，尋找不同知識之間的共性，將不同的內容作為一個項目來開展教學，打破原有的教學順序，在綜合性學習中促進學生數學核心素養的培養.比如，為了培養“數學能力”這一核心素養，教師可以將當前學生遇到的所有計算類題目進行整合，將其中所運用的知識進行綜合性統計，系統化地講解運算技巧，并引導學生提高理論深度，幫助他們采取具有針對性的措施來規避這些問題的發生，這對于學生運算能力的提升具有重要意義.例如，在講解《初等數論》中的“整除”一節時，判斷一個整數能否被4，8，125及7，11，13整除，要求學生熟練掌握判斷方法并能運用相關理論證明這些方法.除此之外，在數學教學的過程中，教師也可以適當引入其他相關課程或學科的知識，為學生提供更為豐富的課程資源，使學生能夠更好地投入探索性的數學活動.

（三）運用現代教育技術，開發學生的綜合潛質

STEM校本課程關注的是學生的綜合素質，而數學核心素養包含了六個方面的素養，因此在數學教學的過程中，教師運用現代化技術開發學生的綜合潛質是十分必要的.具體來說，教師要在數學課堂中融入互聯網、多媒體等信息技術，打造創客學習平臺、云學習平臺等，這樣做可以使STEM校本課程的優勢得到充分發揮.為了實現這個目標，教師在設置課前導入問題的時候，需要設置綜合性問題，除了要與本課知識相關之外，還可以聯系其他領域的內容.這樣學生在預習時就能主動探究問題背后的文化，并通過邏輯推理、數學建模、數據分析等來尋找問題的答案.在這個過程中，教師可以運用多媒體幫助學生對這些問題進行分析，借助電子白板來實現翻轉課堂，引導學生進行綜合性學習.例如，講解圓的知識點時可以設計STEM教學方案，引導學生在課件中探索圓的周長和面積，激發學生的學習熱情和潛力，采用割補法、滾動法、繩測法等，將動畫展示和實際操作對比，加深圓的知識點的深度和廣度.

結 語

總的來說，在教學過程中，數學核心素養的培養是一個需要繼續加強的環節，而STEM校本課程的應用為這一問題的解決提供了新的思路.借助STEM校本課程培養師范類學生的數學核心素養，符合現代數學教育理論的發展方向，符合數學課程改革的方向，符合教師職業崗位對師范生的基本要求，也能激發學生的學習興趣.這需要教師對課程目標進行多元整合，聚焦于教學思想，同時設置綜合性的學習內容，培養學生的數學素養，還要融合現代化教育技術，促進學生潛質的開發.重在知識點融合的STEM教育理念能夠幫助教師將科學、技術、工程、數學之間的關系進一步滲透到日常的教學過程中，從而提高學生自身的素養及學習數學的興趣，擴展對數學的認知和自己的視野.

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