STEAM應用于小學數學教學的實踐與思考

林哲新

【摘要】STEAM教育能使學生在跨學科的學習中，養(yǎng)成科學思維力和實踐創(chuàng)新能力。為了能使先進的STEAM理念在小學數學教學實踐中落地，教師們應深刻地把握STEAM教育的本質內涵，重視問題驅動，挖掘數學價值;開展項目學習，拓寬學習視野，切實有效地培養(yǎng)學生融合多方知識，解決實際問題的能力。

【關鍵詞】STEAM教育;小學數學;實際教學

STEAM教育在最近幾年備受人們關注，它是一種源于美國的新的教育理念，融合科學（science）、技術（technology）、工程（engineering）、藝術（arts）和數學（mathematics）五大學科知識。STEAM教育讓學生在跨學科的教育和學習中，提升邏輯力和想象力，養(yǎng)成系統的科學思維力，鍛煉實踐創(chuàng)新能力，使孩子能夠自覺地、主動地探索，建立自己的認知模型，架構自己的學習方法，最終形成獨門高效地解決問題的能力。2015年9月，我國教育部首次提出探索STEAM模式，許多重點省市的小學開始加入STEAM相關課程。在STEAM教育中，處于基礎層面的學科就是數學，如何使先進的STEAM理念從云端落到腳下，引入小學數學課堂，以切實有效地提高小學生的科學素養(yǎng)和跨學科運用知識的能力？筆者經過多年一線教學的探索和實踐，總結了一些粗淺的思考和經驗。

一、基于STEAM理念，挖掘數學價值

在將STEAM理念引入小學數學教學之前，教師們首先應該通過深入的自主學習，弄明白STEAM教育的實質。目前許多學校、培訓機構和早教機構都在大力度的鼓吹STEAM教育，但很多活動和教學都流于形式，讓孩子在眼花繚亂的教具和活動中迷失了活動目的，以致于收效甚微。STEAM的核心不是在教學活動中，將幾個學科機械性地堆砌，而是以解決問題為主要目的，針對問題需要進行跨學科融合性地學習，不為活動而活動，而是以問題為驅動，將多學科整合到一種教學模式中，把零碎的知識變成相互聯系的統一整體，從而培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)、技術素養(yǎng)、工程素養(yǎng)、藝術素養(yǎng)和數學素養(yǎng)。

因此，基于STEAM理念進行小學數學的教學設計時，教師應著重注意以下幾點：首先，教學設計的重心應該是驅動各學科整合的問題，而不是活動，活動是為了問題而服務的。其次，教學活動的設計應該充分發(fā)揮學生的主體作用，有時在確定問題之后，可以放手讓學生自己設計解決問題的活動和方法，老師給予指導和完善。如果教師對教學活動大包大攬，學生很容易淪為教學活動中的“提線木偶”，使STEAM流于形式。再次，在活動中，教師應該讓學生明晰數學知識在活動中所起的重要作用，深度挖掘數學的價值，激發(fā)學生對數學的興趣，潛移默化中培養(yǎng)學生的數學素養(yǎng)。最后，小學生受其心智發(fā)展水平所限，對于知識的跨學科應用還不能自如，因此需要教師的提點和晰，對于一節(jié)課中的基礎概念和基礎技能，也需要通過傳統方式進行評估，以確保完全達標。

比如在四年級上冊《統計》一課，相對比較枯燥。我基于STEAM理念，進行了教學設計。首先我提出了一個待解決的問題：“為明年此時的自己買件衣服？”以這個問題為導向，讓學生們進行頭腦風暴，設計為了解決這一問題所需要的活動。在學生提出的問題中進行篩選，教師給予補充和完善，制定活動計劃：統計近十天的溫度與天氣;對統計數據進行分析;根據分析結果選擇衣服的薄厚;最后在相同薄厚的衣服圖片中選擇顏色款式進行搭配;最后根據自己的經濟水平選擇合適的一套。在活動結束之后，我重申了數學在這項活動中的重要價值，并讓學生認識統計的意義和數據分析的重要性。我們還邀請科學老師以此為契機，為學生講解季節(jié)的規(guī)律等知識。最后，我讓學生思考，我們所得的結果是否可靠，影響統計結果可靠性的因素是什么？

在這一系列的活動中，我們既學習到了小學數學的重要內容“數據與統計”的知識，也涉及到了工程中統計數據的技能;既有相關聯的自然科學知識，也有了美學的培養(yǎng)，甚至有理財意識的滲透，讓學生能切實地感受立體的知識，以及知識對生活實踐的指導，最重要的，是讓學生明白各學科的知識不是孤立的，都是可以學來為我所用，以更好更快地解決問題。

二、開展項目學習，拓寬學習格局

除了針對某一個課時所開展的STEAM教學設計之外，項目學習也是進行STEAM教育的最佳途徑。項目學習（Project-Based Learning，簡稱PBL）是一種以學生為中心，設計執(zhí)行項目的教學和學習方法。指在一定的時間內，教師與學生共同選擇、計劃、提出一個項目主題，學生用多種形式，通過調動多種能力來拆解和完成項目中的子任務，解決實際項目中的具體問題。項目學習與STEAM教育的理念不謀而合，都是從單一學科到綜合學科，消除學科界限，拓寬學習視野和格局，將多方面的資源進行整合，進行有意義地學習。 在小學數學教學中，數學教師可以聯合科學教師，根據課程標準，為學生提供一系列可供選擇的項目學習題目。學生以項目為核心，融合自己身邊所有的教育資源，進行主題學習。項目學習是以學習主題為導向，是跨學科的、學生自主進行的、有意義的學習方式。項目學習拓寬了學生的學習視野，改變了學生的學習方式，讓學生的學習既基于教材，又超越了教材;既有趣，又有用。

在帶領學生進行項目學習時，教師們應注意以下幾點：首先，教師應精心選擇項目學習的主體，要有意義、使學生感興趣，又要貼近生活。正如陶行知老先生所說：“生活即教育。”只有貼近生活，才能激發(fā)學生的學習熱情，只有來源于生活，最后又用于指導生活，學生才能感受知識的價值和力量。其次，由于小學生剛剛接觸這種新型的學習方式，教師一定要注意學習過程中的引導;引導學生去拆解學習主題，以及將項目的子主題變成一個個具體可行的子任務。注意不同學生之間的差異性，以及關注有困難的學生，并為其提供必要的幫助。再次，教師們應引導學生對學習過程進行梳理和總結，以達到知識最大程度的內化和吸收。最后，數學教師在開展項目學習時，應盡可能地爭取多學科老師的配合，有效融合多方面的教育資源，給學生更好地學習體驗。

舉一個基于“STEAM理念”的項目學習例子。當時我為學生提供了三個項目主題：建筑中的形狀、我的暑假旅行計劃、設計一輛能動的車。大部分學生選擇了簡單易行的“我的暑假計劃”。在項目學習開展之前，我舉例講解了將項目主題拆解成子主題的方法，然后由學生根據方法指導完成自我任務拆解。即目的地選擇、同伴選擇、路線選擇、交通工具選擇、開支預算;然后根據自己的經濟水平修正以上各種選擇。每一個子項目又可以拆解成不同的子任務。比如“目的地選擇”子項目以下，又包括景點選擇，所呆的時間確定等。然后學生調動一切資源，去完成各個子任務，其中包括地理知識、人文知識的補充，還有統籌時間安排，有限支出的情況下最優(yōu)值的選取等跨學科知識。這種項目學習策略為學生拓展了學習的時空，使他們真正能夠自覺地、主動地探索知識，建立自己的認知模型，架構自己的學習方法，最終形成獨門高效地解決問題的能力。

總結我以上舉的兩個案例，小學數學教學中，STEAM課程的模式可以概括為：提出問題——設計解決方案——在科學、技術、工程、數學甚至美學多學科尋找知識和工具——擬定解決方案——驗證解決效果——改進與總結。傳統教育模式注重已知的問題，主要目的是要求學生掌握基本技能和知識，而STEAM課程是讓學生掌握解決實際問題或具體題目的知識點，除此之外，STEAM教育還更強調讓學生掌握一種思考方法和解決問題的能力。

未來社會需要的不再是只會讀書的“好學生”而是全面發(fā)展、能精準快速解決問題的綜合性人才，而這也恰好是STEAM教育理念誕生的最初意義。它不但重視知識本身，更重視教育孩子自主思考、發(fā)現問題、解決問題，而這也恰是數學學科最大的目標與價值所在。羅馬不是一天建成的，小學生解決問題能力的培養(yǎng)，也絕非一朝一夕之功，這需要我們一線教師不斷的思考和學習;認真研讀課程改革的重要理念和理論支撐，并將學習成果付諸于每一節(jié)真實的課堂細節(jié)中去，盡我們最大的可能，喚醒學生的學習熱情，畢竟教育的最大目的，不是灌滿一桶水，而是點燃一團火。