基于STEM的高中數(shù)學教學策略與實踐探索

田自上

摘 要：基于高中數(shù)學的學科特點，面對新課程改革下的高中數(shù)學教學目標，將STEM教學模式融入高中數(shù)學課堂教學中，促使學生在具體的教學中形成一定的綜合性思維，使得學生在具體的學習中深化所學的數(shù)學知識，最終實現(xiàn)學生自身創(chuàng)新能力、邏輯思維能力的提升。基于此，筆者以高中數(shù)學課堂教學作為研究切入點，對當前高中數(shù)學課堂教學現(xiàn)狀進行了分析，并在此基礎上提出了STEM與高中數(shù)學課堂教學的整合策略，并進行了詳細的研究。

關鍵詞：高中數(shù)學;STEM;教學策略;融合途徑

在新時代背景下，對人才質(zhì)量需求也隨之提升，必須要不斷提高相關人才的創(chuàng)新能力、探究能力等。在這一背景下，STEM教育理念也隨之提升。與傳統(tǒng)的人才培養(yǎng)理念不同，STEM教育理念是一種全新的素質(zhì)教育理念，與當前的人才需求特點相適應。其中，S是指科學（Science），T是指技術（Technology），E是指工程（Engineering），M則是指數(shù)學（Maths），將科學、技術、工程和數(shù)學四個學科有機結合到一起，要求教師在具體的教學中，完成數(shù)學知識的傳授，還要充分借助STEM教育理念，促使學生在數(shù)學學習的過程中逐漸形成綜合性的數(shù)學思維，并逐漸提高自身的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力等，最終滿足新課程理念下的高中數(shù)學教學目標。

一、新課程理念下高中數(shù)學教學現(xiàn)狀分析

雖然新課程理念下，培養(yǎng)學生的數(shù)學核心素養(yǎng)，已經(jīng)成為高中數(shù)學課堂教學的終極目標，要求教師在開展數(shù)學課堂教學的時候，必須要在強化數(shù)學知識教學的基礎上，注重學生邏輯思維能力、創(chuàng)新能力、知識探究能力的培養(yǎng)，最終實現(xiàn)自身的全面發(fā)展，但是在具體的教學中受到傳統(tǒng)數(shù)學課堂教學模式和教學理念的制約，高中數(shù)學課堂教學仍然存在諸多問題，集中體現(xiàn)在以下幾個方面。

（一）素質(zhì)教育力度不夠

高中數(shù)學教師在當前的課堂教學中，依然受到傳統(tǒng)“應試教育”模式和理念的束縛，以強化數(shù)學知識教學作為教學重點，并且在具體的教學中，以單純的知識灌輸作為唯一的教學手段。在這種情況下，由于高中數(shù)學素質(zhì)教育力度不夠，以至于學生在數(shù)學學習中難以提高自身的數(shù)學思維能力、知識探究能力和創(chuàng)新能力等，致使高中數(shù)學課堂教學效果不佳，難以實現(xiàn)核心素養(yǎng)下的高中數(shù)學教學目標[1]。

（二）數(shù)學學習興趣和積極性低下

學生的數(shù)學學習興趣直接決定了學習效果。但是受到傳統(tǒng)數(shù)學教學理念和模式的制約，學生的學習興趣不高，難以積極主動參與到數(shù)學課堂學習中。集中體現(xiàn)在：學生在數(shù)學課堂上常常無法集中精力，無法跟上教師的思維，屢次出現(xiàn)開小差的現(xiàn)狀;學生片面地認為數(shù)學學習的最終目的是應付高考，沒有真正意識到數(shù)學知識在實際生活中的具體應用，以至于學生不愿意投入大量的精力參與到數(shù)學課程學習中;基于數(shù)學學科的特點，對學生的理解能力、邏輯思維能力要求相對比較高，多數(shù)高中學生并未找到最佳的學習方法，以至于常常出現(xiàn)力不從心的現(xiàn)象，致使學生逐漸喪失數(shù)學學習興趣。

（三）學生的自主探究意識比較薄弱

在當前的高中數(shù)學課堂教學模式下，基本上都局限在“教師講解知識，學生被動接受知識”的模式下。長此以往，學生在這種被動的學習模式下，就會逐漸產(chǎn)生依賴性、被動性，不僅難以激發(fā)學生的自主探究興趣，還制約了高中學生數(shù)學思維、創(chuàng)新能力的發(fā)展，與高中數(shù)學新課程理念下的教學要求不相符[2]。

二、基于STEM的高中數(shù)學教學策略與實踐分析

STEM教育理念具有明顯的跨學科特點，而高中數(shù)學學科也具有極強的綜合性，其中涉及科學、技術、工程、藝術等諸多學科的知識，而其他學科的學習也是建立在數(shù)學這一學科的基礎知識之上。因此，基于STEM教學理念，教師在設計數(shù)學課程教學的時候，必須要堅持跨學科的原則，引導學生在數(shù)學學習中了解其他學科的內(nèi)容，引導學生借助數(shù)學知識解決現(xiàn)實生活中面臨的問題。

（一）基于STEM內(nèi)涵，融合各個學科知識

首先，充分重視跨學科的引入。由于STEM的最關鍵特征是跨學科的，即綜合利用各學科專業(yè)知識來進行課堂教學。高中數(shù)學同樣具備綜合性特點，數(shù)學涉及許多其他科目的專業(yè)知識，如科學、技術、工程、藝術等。此外，還必須在數(shù)學基礎之上建立其他科目的學習和鍛煉。因此，在開發(fā)基于STEM的高中數(shù)學教學設計時，教師應正確指導學生在學習數(shù)學的全過程中掌握和學習其他科目的內(nèi)容，并學習整合這些內(nèi)容以解決實際問題。其次，重視真實情境的引入。利用日常生活中的特定問題來構建課堂教學場景。科學、技術、工程、數(shù)學都是滲透課堂教學中特定場景的課程。STEM教學理念在高中數(shù)學課堂教學中的滲透，要求教師將數(shù)學和實際場景緊密結合，以帶領學生基于綜合性知識研究并處理實際問題，并在此過程中獲取新知。最后，重視過程性評價。根據(jù)STEM教學計劃的設計，應設計特殊的過程評估工具。學生在互評、自評的完整過程中會及時思考和彌補自身短處。教師結合學生的實際學情完成對應教學支架的供給，以引導學生有效綜合并應用數(shù)學知識，不斷提升學習效率。

（二）依據(jù)教學內(nèi)容，篩選STEM融合內(nèi)容

基于STEM教育理念，教師在整合數(shù)學課堂教學的時候，應對教學內(nèi)容進行科學、合理的選擇。這主要是因為并不是所有的數(shù)學內(nèi)容，都適合STEM教育。因此，教師必須要依據(jù)教學內(nèi)容，遵循STEM教學理念的跨學科性、體驗性和情境性，積極尋找高中數(shù)學與STEM之間的契合點，選擇有針對性的融合內(nèi)容。具體來說，指數(shù)函數(shù)內(nèi)容與高中生物中的“細胞分裂”“生物體內(nèi)碳14的衰減”相關，對數(shù)函數(shù)與“地震震級的變化規(guī)律、溶液pH的變化規(guī)律”相關，冪函數(shù)與“理想狀態(tài)下氣體的壓強與體積關系”相關，直線的斜角與斜率與物理中速度、位移知識相關等等。因此，教師應結合具體的數(shù)學教學內(nèi)容，選擇與相關的STEM問題，將兩者有機結合到一起[3]。

（三）高中數(shù)學與STEM教育理念的整合途徑

1.融入科學，培養(yǎng)科學素養(yǎng)。數(shù)學和科學相輔相成，它們是彼此的基礎和前提。高中數(shù)學教材內(nèi)涵蓋著諸多科學素材，教師可抓住數(shù)學這一特點，將科學知識滲透到日常課堂教學上，通過有效整合數(shù)學和科學的方式，促使高中生的科學素養(yǎng)得到良好發(fā)展。在高中數(shù)學新課程標準中，要求教師在開展高中數(shù)學課堂教學的時候，應將數(shù)學內(nèi)容與信息技術整合到一起，真正實現(xiàn)高中數(shù)學與信息技術的有機整合，促使學生在信息技術的幫助下，加深對數(shù)學知識的理解。同時，學生在這一過程中，也提升了自身的信息素養(yǎng)。具體來說，基于高中數(shù)學知識復雜性、難以理解的現(xiàn)狀，教師可充分借助幾何畫板、Flash軟件等，將數(shù)學知識直觀、形象地呈現(xiàn)在學生面前。如此一來，不僅實現(xiàn)了高中數(shù)學知識的可視化，降低了學生的學習難度。同時，學生在數(shù)學與信息技術融合的學習中，提升了自身的計算機信息素養(yǎng)，最終實現(xiàn)了學生的全面發(fā)展[4]。

2.融入技術，培養(yǎng)信息素養(yǎng)。信息技術給社會的前進發(fā)展帶來不竭動力，并廣泛應用于社會各領域內(nèi)，在高中數(shù)學教學過程中引入信息技術，能夠使學生更加容易理解數(shù)學模型的構建，找尋數(shù)學規(guī)律，認識數(shù)學本質(zhì)。在信息技術的輔助下，有機整合“數(shù)”與“形”，如借助幾何畫板、思維導圖等軟件，高效實現(xiàn)數(shù)學知識動態(tài)化。因此，基于STEM的高中數(shù)學教學，需要教師重視引進現(xiàn)代信息技術，引導學生使用計算機探索未知的知識，使其信息素養(yǎng)得到不斷提升。在高中數(shù)學課堂教學中，由于高中數(shù)學知識具有極強的復雜性，高中學生只有具備較強的數(shù)學基礎知識，面臨高中數(shù)學難題的時候才會擁有清晰的解題思路。但是在新課程標準的要求下，教師在優(yōu)化和開展高中數(shù)學課堂教學的時候，必須要關注學生數(shù)學知識應用能力的培養(yǎng)和提升。基于此，教師可將高中數(shù)學知識與科學知識有機結合到一起，引領學生在借助數(shù)學知識解決實際生活問題的過程中強化自身的知識應用能力。同時，在這一過程中，學生的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力、知識探究能力等也隨之提升。

3.融入工程，培養(yǎng)工程素養(yǎng)。數(shù)學知識和工程問題也有著非常緊密的聯(lián)系，有相當多的工程在其測量、計算、推演、模擬以及預算環(huán)節(jié)中，都需要使用數(shù)學知識。因此，基于STEM的高中數(shù)學教學開展過程中，教師還可取材于具體工程，培養(yǎng)學生整合數(shù)學知識分析并解決工程問題，不僅能夠對學生的數(shù)學應用能力進行有效培養(yǎng)，而且還能增強學生的工程素養(yǎng)。在高中數(shù)學新課程理念影響下，教師應立足于數(shù)學在實際生活中的應用，積極開展數(shù)學建模教學，使得學生在數(shù)學建模的過程中，加深數(shù)學知識的理解，并促使學生正確利用數(shù)學模型解決實際生活中遇到的問題。基于此，高中數(shù)學教師在優(yōu)化課堂教學的時候，可結合具體的數(shù)學教學內(nèi)容，將相關的工程問題融入教學中，促使學生在解決工程問題的過程中，加深對數(shù)學知識的理解，了解科學研究的一般步驟，最終促使學生在工程解決的過程中提高自身的發(fā)現(xiàn)問題能力、解決問題能力等，最終實現(xiàn)學生的全面發(fā)展。

三、結語

綜上所述，面對新時代背景下的育人要求，傳統(tǒng)的高中數(shù)學課堂教學模式顯然已經(jīng)無法滿足當前的教學要求。教師遵循STEM教育理念下的育人要求，遵循STEM教育理念下的育人原則，精心篩選STEM融合內(nèi)容，設計高中數(shù)學教學流程，并在高中數(shù)學教學中融入技術、科學、工程教育等，促使學生在數(shù)學學習的過程中發(fā)展自身的邏輯思維能力、創(chuàng)新能力等，最終實現(xiàn)高中學生的全面發(fā)展。

[1]戴天竹.STEM教育理念在高中數(shù)學課堂教學中的應用[J].中學數(shù)學，2020（11）：84.

[2]尚穎異.基于STEM理念的數(shù)學探究式教學模式的實踐研究[D].江西師范大學，2020.

[3]歐陽才學.STEM教育理念下數(shù)學教學實踐探索[J].中學數(shù)學教學參考，2019（30）：70.

[4]劉麗芳.基于STEM的高中數(shù)學教學設計與實踐探索[D].山西師范大學，2019.