STEAM視域下的小學數學課程設計與實踐研究

張榮桂

(合肥市南園學校 安徽合肥 230000)

STEAM教育是系統地、規范地培養學生的科學素養、技術素養、工程素養、藝術素養和數學素養的教育，STEAM教育的推廣和實施可以促進學生核心素養的發展和學生高級思維能力的培養，開展STEAM教育是當前教育領域普遍關注的焦點，也是當今教育改革發展的重要任務。STEAM視域，具有契合小學數學核心素養教育的訴求，豐富小學數學教學理論依據的優勢。STEAM視域下的小學數學課程設計整合小學數學、科學、信息技術等多學科課程資源，豐富了小學數學教學內容。在教學實踐中，為學生創設輕松和諧的學習環境，可以多元發展學生的思維，提升學生的數學學科素養和實踐能力。本文從STEAM視域下的小學數學課程設計、教學方式、評價方式三個方面展開闡述。

一、STEAM視域下的小學數學課程設計

STEAM教育倡導學科整合和跨學科教學。STEAM視域下的課程設計，就是基于STEAM教育理念，系統考量教育教學內容中的各種有效元素，開展從底層到頂層的學科融合，使學生在學習過程中融合所學知識的一種教學設計。數學作為一門基礎的工具性學科，與科學、信息技術等學科整合有利于拓展學生的認知渠道，提高學生解決實際問題的能力。因此，在小學數學課程設計中，轉變教學理念，打破學科壁壘，可以整合多學科教學資源，開發以問題、主題或項目為核心的整合性課程。

(一)挖掘小學數學課程中的STEAM教育元素

依據義務教育階段的數學課程標準，數學課程內容設置“數與代數”“圖形與幾何”“統計與概率”“綜合與實踐”四個模塊，這些知識與其他學科知識關聯性不強，教師教授單一的數學學科知識，教學方式是以教師講授為主。其實，教材中的很多內容完全可以與其他學科進行整合，滲透STEAM教育元素，使學習的內容富有趣味性。例如，教學二年級數學“認識時、分、秒”時，教師可以指導學生動手制作一個鐘面，通過制作鐘面的勞動過程掌握有關“時、分、秒”的知識，準確地認識時間；教學二年級數學“角的認識”和四年級數學“角的畫法”時，教師可以設計折紙飛機操作活動，讓學生折出指定度數的角，通過這一實踐活動，學生不僅能認識“角”的特征，還能輕松地掌握“角”的畫法；教學六年級“比的認識”時，教師可以整合五年級科學課本“配制溶液”這一單元內容，通過配制不同濃度的溶液使學生理解“比的前項”“比的后項”“比值”這三個概念以及它們之間的關系。我們在進行課程設計的時候，可以根據教學內容的特點滲透STEAM教育。

(二)小學數學與其他學科的整合

小學數學課程設計中的“學科跨界整合”，并非簡單地堆砌學科知識，而是把握各學科知識內部錯綜復雜、交互融合的內在聯系，將數學知識和科學、信息技術等學科知識進行整合。課程內容組織嚴格遵循“整合性”要求，設置符合小學生年齡段的課程主題。

STEAM融入數學課程應基于數學課程標準，有效完成STEAM教育目標任務。STEAM視域下的課堂教學目標不同于常規的課堂教學目標，而是小學數學、科學、技術、工程、藝術等多學科基本知識、基本技能、基本方法的交互整合，超越了具體學科或工作領域，落實到解決真實世界復雜性問題上。因此，STEAM視域下的課堂教學目標具有多元化、多維度的特性，注重學生多學科的知識技能學習，培養學生的綜合素養。

根據STEAM教學目標可以設計以下兩種課型：數學單科的STEAM課程和主題式STEAM課程。數學單科的STEAM課程是指將STEAM融入數學課堂，教師在教學預設中加入其他學科知識，或在教學方式上采用項目學習或工程設計的方式。主題式STEAM課程是這樣設計的：以數學課程標準為核心，再選擇科學、技術、工程、藝術等學科知識作為補充，對單元教材進行整合，形成STEAM教學單元的教學目標。在預設教學實踐活動、制定STEAM教學目標的時候，要從多方面考慮學科知識要求和學生素質培養要求，要求整體設計，以引導學生領悟共通概念，準確、合理地制訂教學目標。此外，將傳統的教學方式轉變為注重知識和素養相結合的多元化教學方式。根據義務教育階段小學數學課程內容四個模塊知識的特點，STEAM小學數學課型分短課時和長課時兩種。其中“數與代數”“統計與概率”模塊適合采用短課時的典型實踐課程形式；“圖形與幾何”“綜合與實踐”模塊適合采用長課時的主題式STEAM課程形式。主題式STEAM課程一般教學時長較長(至少需要80分鐘或更長時間)，在課堂上展開教學需要兩節課時間，所以主題式STEAM課程更適合作為學校的校本課程，可以開發為學校STEAM課程教學資源。

例如，在教學“認識萬以內數”這一節課時，教師可以設計一個短課時的STEAM課程“制作數字進位器”，通過“制作數字進位器”的項目學習，讓學生認識萬以內數的組成、讀寫、十進制進率等?！皥D形與幾何”教學模塊有些單元的知識可以整合成一個主題式STEAM課程。比如為了探究長方體、正方體和圓柱的表面積、體積的計算公式，我們可以設計一個“我們學校的模型圖”制作項目，通過測量、計算、動手制作完成作品。在做這個模型圖的時候還要用到沙盤、樹木花草的模型，需要找到固定建筑物模型的材料等。因此，學生必須開動腦筋尋找材料，應用科學知識完成項目制作。同時，在制作的過程中培養了學生的勞動技能。

此外，還可以使用教學軟件、圖形計算器、數字化傳感系統、“希沃”白板、智慧課堂等設備來輔助教學，對相關的學習資料、小視頻、圖片巧妙地加以應用，開發出STEAM課程資源。這些資源的運用讓學生有身臨其境的感覺，使教學情境更有真實感，有利于學生跳出書本的局限，開闊視野，拓寬知識面。

(三)設計基于STEAM教育的數學實踐活動課程

目前，大多數學校的STEAM教育主要以項目式學習的形式開展，缺乏規范的、系統的STEAM課程。以小學數學課程為載體設計基于STEAM教育的數學實踐活動課程，可以填補這一空白。愛玩、愛動是小學生的天性，小學數學課程中“綜合與實踐”活動深受學生喜愛，但是“綜合與實踐”活動在課程設置上每學期只有一兩個課時，不能滿足學生的需求。因此，我們可以參照“綜合與實踐”活動的模式，設計基于STEAM教育的數學實踐活動課程。首先，合理整合課程內容，設計出寓教于樂、便于開展的數學實踐活動課程。例如，“認識一百以內的數”可以設計成“數字大廈”“數字方陣”“隨機數”等實踐活動課程；“認識平面圖形”可以設計成“格點中的圖形”“有趣的七巧板”“拼板游戲”等實踐活動課程；“平移、旋轉、軸對稱”可以設計成“五子棋”“剪窗花”“大自然中的對稱美”等實踐活動課程；還可以用撲克牌算“24點”的方法來鞏固計算；等等。其次，在實施過程中最好有專門的STEAM實驗室，方便學生動手操作，使學生能充分、自主地參與活動。教育主管部門和學校應該提倡教師研制、開發這樣的教育資源，將數學實踐活動課程作為校本課程，或學校“課后三點半”的個性化課程。當前為了落實“雙減”政策，切實提升學校育人水平，一線教師要思考怎樣避免重復的、機械的書寫和計算，有效地減輕義務教育階段學生過重的作業負擔。那么能不能讓學生通過實踐活動復習和鞏固教學內容？STEAM教育為我們提供了契機，讓學生們從“做數學”變成了“玩數學”。因此，開展基于STEAM教育的數學實踐活動，不僅可以減輕學生的學業負擔，而且為學生提供了多種多樣的學習機會和豐富多彩的課程資源。

二、采用多樣化的教學方式

(一)跨學科課堂教學方式

STEAM教育注重培養學生通過動手實踐解決實際問題的能力。在課堂教學中，教師的教學方式、教學策略和學生的學習活動、學習方式都要有所改變。教學中需要把握學科結構和跨學科融合之間的平衡，從單一的學科教學走向跨多學科的整合教學，不僅要傳授學科知識，還要通過教學方式、學習方式的轉變，通過STEAM課程體系的構建、重塑，形成一種新的學習系統。在教學實踐中師生雙方要明確學習目標，教師要創設一個能讓學生動手體驗的課堂，師生雙方共同設計以人為本的學習方式，進一步創造一個有利于學生自主學習、自主探究、合作互動的學習空間。在課堂教學中采用問題導向、項目學習、模擬與體驗、探究等基于實踐的教學方式，尊重學生已有的生活、學習經驗，讓學生經歷猜想、動手操作、實驗驗證或數據論證等過程，逐步構建和獲得新知。也就是讓學生通過探究或發現的過程來實現所學知識的內化、遷移乃至創新，提升學科綜合素養。

(二)以學生為中心的學習方式

STEAM教育基于建構主義理論，提倡學習者在實踐中對新概念形成自己的理解。因此，STEAM教育強調實踐性。STEAM課堂教學活動以學生為中心，從真實情境出發，整合各學科知識來解決問題。主題式STEAM課程教學以數學學科實踐活動為抓手，為學生提供動手實踐和深入理解科學概念的機會，以真實的情境融入教學中，使數學學習既有趣又有味。STEAM課程學習要求學生用自己的雙手做事，以發展特定的知識或特定的技能，實際上是體驗式學習。這不僅是學習，也是經歷和體驗創造，能激發學生的思維，培養他們的好奇心，提升他們的求知欲，以其獨特的途徑來提高學生的科學素養，發展其創造性思維。

三、靈活應用多維評價方法

STEAM教育是教育觀念和教學思路的創新。傳統教育關注學生的考試成績，STEAM教育更關注學生的綜合素養。因此，STEAM課程評價不同于學業評價，在評價方式上包括形成性評價和終結性評價兩種形式。形成性評價是通過學生問卷調查、教師課堂教學量表、學生課堂狀態觀察表和知識檢測形式來了解階段性的教學成果和存在的問題，及時分析存在的問題，切實制定改進措施；終結性評價采用展示學生的書面報告、小論文、收集的資料和制作的作品，以及動手操作演示、演講等形式。形成性評價應該遵循“尊重個體，發揮個性，賦予每一位學生充分發展的空間”的教育理念。評價內容細分為以下三個方面：

知識和能力：掌握數學學科知識和跨學科共通知識，包括獲取信息的能力、運算能力、規范畫圖的能力、動手操作能力、解決實際問題的能力、創新能力。

精神和方法：在實踐活動中有刻苦鉆研的精神、有團結合作的精神、有創新意識和創新精神；有挑戰的毅力，敢于冒險，敢于嘗試錯誤；善于總結經驗方法，懂得與同伴分享自己的感悟、疑問和困惑。

價值觀：通過解決問題的實踐活動，樹立正確的人生觀和價值觀，擁有健康的生活方式、良好的學習習慣，擁有健全的人格和積極向上的人生態度。

例如，在教學三年級數學下冊“認識年、月、日”這一單元時，可以讓學生設計暑假兩個月的月歷表和用24時計時法設計假期生活學習日程表，通過這兩種表格的設計，使學生鞏固和運用有關時間的知識，合理安排學習時間。

此外，學生在學習偏好、認知風格、思維特征、學習習慣等方面存在差異，我們不能把這些差異簡單地視為“好與差”“強與弱”。我們應力求有利于學生的個性化發展，尊重個體，提高學生的自主性。

結語

STEAM教育理念為我們開展小學數學課程設計與實踐指明了方向。在教學實踐中，小學數學教師要從STEAM視域出發，開展教學設計、教學活動，引導學生獲得相關的學科知識，培養學生在相關領域進行深入學習的興趣，進一步發展學生的系統思維、批判思維和創新思維，培養學生解決實際問題的能力、創新能力和合作能力。