基于STEM教育理念的小學數學教學策略研究

■福建省泉州市烏嶼小學 董明瑋

STEM主要指的是科學、技術、工程、數學這四門學科的總稱，通過學習科學，能夠對小學生詳細闡述世界的客觀規律；通過學習技術和工程，能夠使小學生在充分遵循自然發展規律原則的基礎上，合理改造世界，有效實現人與自然和諧相處的目標，將社會發展過程中存在的矛盾和問題有效解決；通過學習數學，能夠使小學生具備扎實的基礎，為后續學習技術與工程學科相關知識提供幫助。小學數學無論是教學模式還是教學理念都發生了翻天覆地的變化，將小學數學與STEM理念進行充分融合的模式，已經成為提高小學生數學素養以及小學數學教學效率的重要途徑。通過STEM理念的積極引領，能夠使小學生在不斷解決數學問題的過程中，自身的實踐能力和創新能力得到進一步提升，強化小學生的數學知識認知水平和文化認知水平。激發小學生數學學習積極性、提高教師教學效能的同時，使小學生在數學教學中健康發展。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念是近些年來誕生的一種新興的教育理念，它最初起源于美國，目前對于國內的教育也產生了深遠影響。STEM教育與傳統的應試教育之間存在著本質的區別，相較于后者，它更加強調實踐性與綜合性，與當下我國所倡導的素質教育有著異曲同工之妙。STEM教育突破了以往應試教育中單純講授理論知識的局限，更加凸出跨學科融合，擺脫了對傳統教學中教材的束縛，轉向現實生活學習中的實際問題，努力探尋解決現實問題的有效措施，以理論知識的實際應用以及學生創新能力的提升為核心，更加強調全能型人才的培養。STEM教育是一種以培養學生積極探究能力為主的教育模式，具有跨學科性、實踐性、互動性等特征，它對于解決現階段我國中小學教育教學中忽視學生實踐與探究能力培養的問題具有積極影響。

STEM 是英語中科學、技術、工程以及數學四個單詞首字母的縮寫形式，它更注重不同學科之間的融合發展，并且尤為注重以工程為主體的設計以及制造活動去化解現實中具體的問題與矛盾。它屬于一種以實踐活動、問題解決為核心的教育模式，強調學生的實際操作與主動探究，這與小學生以形象思維為主的身心發展特點相契合，和他們利用直觀感知學習知識經驗的認知方式相匹配。作為國內踐行STEM教育理念的核心分支，小學數學依靠STEM教育理念獲得了長足進步，如何將這一全新教育理念的潛在價值在小學數學教學中更好地發揮出來，確保學生在數學學習中，如何更好地提高自身的STEM素養，已成為目前國內教育領域人們重點關注的話題。因此，相關專業人士需要加強對這種全新教育理念的深入分析，進而利用STEM教育模式培養更多高素質、創新型人才，為我國經濟社會的高質量發展提供更多優質人才。

二、利用STEM 理念設計小學數學課堂教學的注意事項

（一）凸顯STEM理念的跨學科特征

根據專業人士展開的實際驗證能夠知道，STEM理念具有明顯的跨學科特征，因此，在利用STEM理念設計小學數學課堂教學的過程中，教師要將關注焦點從傳統學科之間獨立性逐漸轉移到對每一門學科知識內在邏輯以及不同學科交叉融合的高度關注。也就是說，STEM理念不僅要將單一學科的知識內容傳授給學生，還要加強對不同學科之間的有效交叉融合，將學生在實際生活中具有較高挑戰性和趣味性的具體問題結合其中，將數學學科作為平臺，其他學科作為工具。在帶領學生解決某個具體數學問題的過程中，教師要盡可能將工程、科學、數學、技術等相關內容進行有效整合，為學生解決相關問題提供幫助，確保各個學科的知識技能得到融會貫通的同時，將傳統單一學科的局限性徹底打破。不僅能夠使小學生具備從不同角度入手分析問題、解決問題的能力，而且還能使傳統教學內容和模式得到徹底改善。

（二）對教師的角色進行重新定位

在傳統小學數學課堂教學中，通常以教師為主體，開展滿堂灌的教學模式，然而，將STEM理念合理融入小學數學教學中之后，教師的角色定位發生了徹底改變，由傳統主導者成為指導者、引導者、管理者、組織者。這是因為在STEM 理念下，學生是教育的主體力量，而且STEM理念并不是要求學生掌握多元化學科的知識內容，而是要求學生具備將多元化學科知識內容進行融會貫通的能力，從而在分析某一特定問題的過程中，能夠靈活運用相關學科知識，將具體問題妥善解決。這樣學生不僅能夠對解決具體問題所涉及的知識內容進行主動學習，而且還能進一步提高學生的創新能力和實踐能力。另外，在STEM理念下，小學數學相關內容具有的復雜性和發散性特征越來越明顯，教師雖然不再是傳統教育模式中知識傳授者的身份，但必須充分發揮自身數學知識掌舵者的能力，對學生學習數學知識進行整體引導和掌控，并結合實際情況作出正確反饋。

（三）提高社會對STEM理念的支持力度

在落實STEM理念各項措施的過程中，不僅要加強對校內教學的充分利用，還要積極開展校外教學，輔助學生將校內和校外學習的知識進行有效整合，使學生掌握豐富的跨學科知識與技能，提高學生的創新能力和實踐經驗。小學生不僅要在數學課堂中接受STEM教育，而且還要將掌握的知識內容進行吸收與內化，使實際生活中遇到的數學問題得到有效解決。由于學校的活動場地范圍、資源有限，因此，小學數學教師應該與社會機構進行積極合作，對不同教育機構專業人員的豐富實踐經驗加以利用，從而對學生提出具有較高針對性和有效性的指導意見。不僅能擴展和豐富學生的視野和認知，而且還能加強和提高學生靈活運用所學知識的意識與能力。

三、以STEM 理念為基礎的小學數學有效教學途徑

（一）利用數與形的結合與轉化，引導學生用圖說話

在開展小學數學教學的過程中，數字和圖形之間往往具有密不可分的聯系，當具體環境滿足必要條件之后，數字與圖形之間能夠實現完美轉化。對于小學生而言，思維能力正處在全面發展的關鍵時期，也是具象思維逐漸向抽象思維轉化的重要階段。在此過程中，教師要積極引導學生大量看圖、畫圖，使學生建立用圖說話和解決問題的意識與能力，養成良好的用圖習慣。能夠提高學生解決數學問題的能力，能有效實現提高學生學科素養的目標。例如，在組織學生學習“圖形運動”相關知識的過程中，某道數學題目中的已知條件中明確指出，一個邊長為3米的正方形沿著某一直線運動，在分別運動3米和5米之后停止，所得到的分別是什么圖形？圖形的體積分別是多少？在指導學生解決這道數學問題的過程中，教師要積極啟發學生重點研究平面圖形與立體圖形之間的關系，建立通過靈活運用平面圖形結合運動軌跡表現立體圖形的意識與能力。然后，將班級學生分為幾個小組，要求學生在小組內討論應該先畫什么、再畫什么，從而通過掌握圖形先后順序學習畫圖。接著引導學生對制作的圖形進行分析，明確了解通過在平面上移動正方形，就能得到一個正方體或長方體，有效實現培養學生看圖能力的目標。在教學過程中，教師要盡可能為學生提供獨立動手操作的機會，引導學生通過分析已知條件，將自身認為滿足題目中各項已知條件的圖形畫出來，使學生具備結合已知條件畫出圖形的能力。通過這樣的方式，能夠使小學生將已知條件中抽象的文字轉化為直觀的圖像，從而加深對題目的充分理解，結合教師對具體教學內容的合理設計與安排，通過循序漸進的方式提高小學生畫圖能力、看圖能力、用圖說話的能力，為幫助小學生有效解決實際問題奠定堅實基礎。

（二）提出高認知水平的問題，為學生創設一個能夠釋放創意的平臺

在開展小學數學教學的過程中，提出問題的能力通常比回答問題的能力更重要。數學教學過程是一個不斷循環的活動，是一個不斷提出問題、解決問題的過程，提出的問題與培養小學生STEM思維之間具有密不可分的聯系。在課堂教學中，教師提出的問題對小學生而言是否具有較高認知水平、能否使小學生在教師的啟發下進行了深度思考，直接決定了小學生是否具有較高的批判性思維、創造性思維、分析性思維。比如，在帶領學生學習“比的認識”這一章節相關知識點的過程中，某道題目中給出的已知條件為A 與B 的比為5:6，然后要求學生以自身實際認知結合已知條件設置不同問題。在此過程中，教師可以將前后左右桌的同學分成一個小組，通過集思廣益，將總結出的問題按照思維導圖方式進行逐一羅列。通過學生的分析，得到以下問題：B 與A的比為多少？A 是B 的幾分之幾？B 是A 的幾分之幾？A 比B 少了幾分之幾？B 比A 多了幾分之幾？等。在此過程中，教師還可以引導學生提出百分數相關問題。小學生在教師的積極引導下，能夠從不同角度入手，對同一個已知條件提出不同問題，使小學生具備多元化思維，在一道題中尋找出多種答案。通過對小學生設計具有較高拓展性的高水平認知問題，能夠激發小學生對相關數學知識的學習積極性，從而開展更加深入的研究。

（三）充分利用綜合實踐活動，培養學生的數學運用能力

綜合實踐活動能給學生提供了一個較為自由和生活化的實踐機會，學生在活動中可以充分發揮他們的主體作用，享有非常大的主導權，能夠將自己和其他學生融為一體，推動綜合實踐活動的順利開展。教師在此過程中僅僅是一個引導者與幫助者，學生占據主體地位，它對于學生綜合素養的提高具有重要意義。因此，在STEM教育理念與小學數學融合過程中可以充分利用綜合實踐活動。在開展綜合實踐活動時，需要對活動進行科學合理的安排，教師可以試著把綜合實踐活動課設置在學期的開始階段，這樣能夠充分調動學生對于數學學習的積極性，進而激發他們在數學學習上的內在動力，提高綜合實踐活動課的效果。在基于STEM 教育理念的小學數學綜合實踐活動過程中，教師應該給學生創設合適的學習情境，通過教學情境來提升他們的數學問題分析與解決能力，同時，在基于STEM 教育理念的小學數學綜合實踐活動課程中，還能夠提升他們的人際交往能力與合作意識，并為他們未來的高階學習奠定基礎。例如，不少學生對圓柱體有濃厚興趣，對于這種情況，教師可以借助探究實踐課《神奇的圓柱》給他們盡心深入講解。在平時的學習生活中有不少物品都是圓柱體的，如人民大會堂的柱子、輸油管道以及學習中用的鉛筆等。這時教師可以問學生，為何生活中存在這么多的圓柱體？圓柱體的作用是什么？圓柱的表面積和側面面積公式該怎樣計算？教師在給學生講解圓柱體的理論知識時，還應該兼顧到與之相關的實踐內容或其他學科的知識，然后讓學生通過綜合實踐探究來發現這些問題的答案。如，在回答之所以用圓柱撐重的問題時，他們在實踐探究中找到答案，那是因為圓柱的撐重效果最強。還有些同學通過多次實踐對比得出圓柱體的表面積計算公式，就是將圓柱體各個面的面積計算出來并將它們相加。甚至有些學生通過綜合實踐活動和自己的分析大膽提出個人想法，提出在讀書角放置圓柱體的書柜，這樣不僅可以用來收藏書籍，同時還能夠供學生在讀書過程中坐著。通過這樣的綜實踐活動，學生對于數學知識不僅理解更加深刻，同時他們的數學實踐運用能力也會得到極大改善。

（四）將信息技術與小學教學充分融合

在STEM理念背景下，小學數學教師可以在實際教學時，將現代化信息技術結合其中，這是技術學科與數學學科之間的充分結合，不僅能夠使技術性特征在小學數學教學中得到突出呈現，而且還能為小學數學教師構建高效課堂以及靈動課堂提供支持。比如，在組織學生學習“圖形的運動”這一單元相關知識點的過程中，教師可以通過對現代化信息技術以及多媒體教學設備的靈活運用，將汽車勻速行駛、風車轉動、鐘表擺動、蕩秋千過程中的運動軌跡以動畫、視頻方式展示給小學生觀看，并要求小學生對視頻中相關物體的運動進行仔細觀察，確保小學生在觀看過程中能夠充分感受到旋轉、對稱、平移等一系列與圖形運動有關的知識點。在此基礎上，鼓勵學生結合圖形運動的特點，獨立制作對應的圖畫。與此同時，教師還可以要求學生利用課余時間，通過操作計算機，在互聯網上搜索大量與圖形運動有關的資料或視頻，并以小組為單位對這些資料、視頻的內容進行分析。這樣不僅能夠使小學生加強對圖像運動相關知識內容的深刻理解與記憶，還能使小學生的數學素養與技術素養得到同步提升。

四、結語

通過將STEM理念合理運用到小學數學教學中，不僅能夠使小學數學課堂教學的趣味性和有效性得到進一步提高，而且還能強化教學效率，提高小學生數學素養。因此，小學數學教師必須對STEM理念在促進小學生學科素養全面發展過程中具有的重要性給予正確認知和高度重視，積極促進STEM理念與小學數學教學的有機融合，將小學各個學科之間的傳統界限徹底打破，采取能夠滿足小學生認知需求和興趣的教學策略提高課堂教學質量。確保在STEM 理念的積極引領下，小學生的數學學習能力和學科素養能夠在教師設計的數學課堂中得到進一步提升。