基于STEM教育理念的小學數學教學策略研究

胡東平

摘 要：STEM教育作為全球關注的熱點內容，強調學科間的交叉融合，著重培養學生的創新意識與動手實踐能力，因此在學校教育過程中應用STEM教育理念也是開展素質教育的體現。在小學數學教學中應用這一教育理念，要求教師始終堅持跨學科原則進行課堂教學活動的設計。無論是在數學課堂的前置性學習環節，還是課堂教學內容、活動的具體設計與組織以及課外的綜合實踐活動，都要在體現跨學科的理念的同時引導小學生創新意識、合作意識等綜合素質的培養與提升，實現小學生的全面發展。

關鍵詞：STEM理念;小學數學;教育理念

中圖分類號：G62 ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ?文章編號：1673-9132（2022）14-0053-03

DOI：10.16657/j.cnki.issn1673-9132.2022.14.018

在小學的學校教育中，數學學科往往是教師關注的重點，但往往也是教學的難點所在。所以了解教學中存在的問題，通過應用新的教育理念創新教學并提高教學效果就成為當前大部分小學數學教師的共同任務與目標。

一、STEM教育理念的概念及積極意義

STEM教育理念是當前教育教學環境下應用逐漸廣泛的一種新興的教學理念。對于STEM的定義，20世紀90年代后期，美國國家科學基金會（NFS）給出的定義是：STEM不僅包含科學、數學、工程和計算機科學共同的策略，而且包括社會科學（如心理學、經濟學、社會學和政治學）[1]。其中，科學、數學、工程和計算機這四個學科被稱為元學科（Meta-Discipline），相互之間具有緊密的聯系，互為基礎與發展。但隨著各方面對這一理念的不斷深入研究和探索，其中所強調的跨學科綜合不再僅僅局限于這四門學科，而是包含當前階段學生所需要的各門學科。同時，基于這一理念所展開的教學過程并不是簡單地將這些學科疊加起來，而是把相互獨立的學科的內容、教學形式等進行有機整合，從而形成一個整體。這種跨學科的綜合教學內容能夠培養學生發現、探究并解決問題的能力，這才是STEM素養的真實體現。而應用STEM教育理念對當前學校教育的學科教學進行創新與改革的目的就在于培養具有STEM素養的創新型人才。

具體而言，在當前的學校教育中應用STEM教育理念的積極意義主要表現在學生個人發展和課堂教學水平提升兩個方面：（1）從學生個人發展的角度來說，應用STEM教育理念進行課堂教學內容、活動的設計既能夠引導學生形成跨學科學習的理念和習慣，也有助于學生多學科綜合的知識體系的形成，從而強化學生的基礎知識和學習能力，提高學生在課上課下的學習效率和質量。（2）從提升課堂教學水平的角度來說，則主要是指STEM教學理念下強調學科綜合，強調創新意識和創新能力的培養。所以，教師要對課堂教學的模式、活動形式、知識內容等多個方面進行創新和改革，使課堂教學能夠與學生的學習習慣、基本學習情況、學習能力等等更為契合，從而發揮更強的教學能力。因此，這一教學理念的應用能夠起到提高課堂教學水平的作用。

二、基于STEM教育理念的小學數學教學策略

（一）STEM理念下的多學科交叉課前預習

對于素質教育理念下的小學教學而言，教師不僅要關注小學生學科知識的教學，還需要關注小學生學習習慣和學習能力的培養和提升。因此，在小學的數學教學過程中，課前的預習、導入等準備環節也至關重要。教師課前的充分準備，不僅能夠有效提高課堂上的教學效率，還能夠引導小學生進行自主性的、高效率的預習活動，從而提高小學生在數學課堂上的學習質量和效率。正是因為課前預習、準備的重要性，所以教師在應用STEM教育理念進行小學數學教學的創新時，就應該先從課前預習的這一環節出發。教師根據STEM教育理念構建綜合性數學課堂，實際上就是將數學學科與科學學科、技術學科、工程學科等進行有機融合，旨在打破各學科之間的界限，拓展學生在數學學習中的認知面，提高學生的綜合素養與學習能力[2]。所以，教師在這一理念下進行小學課前預習的設計與引導，主要就是通過多學科交叉引入數學課堂的教學內容，讓小學生在課堂開始之前完成舊知識內容的復習鞏固與新知識的簡單了解。

以義務教育教科書人教版六年級的“位置與方向”這一章節的教學為例，教師在進行課堂教學之前，需要先了解本章節中核心的教學內容，也就是用角度與長度單位來確定物體的位置與方向。然后以此為基礎，回顧本學科相關的前置知識內容以及其他學科中已經學過的相關的知識內容。在語文學科中，教師可以與古詩《黃鶴樓送孟浩然之廣陵》相結合，讓小學生回顧古詩詞中關于位置與距離、時間的描寫，結合古代地圖進行距離與方向的確定。在科學學科中，教師則可以結合義務教育教科書人教版四年級的“考察前的準備”這一章節中的知識內容來設計預習任務。而與英語學科結合，教師則可以選擇“How can I get there”這一單元的相關場景、單詞和句型等來進行課前預習內容的設計。在結合多個學科的基礎上確定數學課堂課前預習的內容，既能夠借助于豐富的內容吸引小學生，使其積極自主地完成課前預習的任務，也能夠引導小學生完成多學科知識內容的回顧，形成跨學科學習的習慣以及知識體系，使小學生對于學科知識的積累更為扎實，為后續階段的高效率學習打好基礎。

（二）STEM理念下的輔助整合式課堂教學

在小學數學教學中，知識內容本身具有抽象性，使小學生在理解相關數學概念、公式等的過程中存在障礙，是影響小學數學課堂教學效果的主要問題之一。因此從這一角度來說，提高數學課堂教學水平的有效方式之一就是將抽象的知識內容形象化，輔助小學生理解學習。形象化教學抽象知識點，能夠讓學生在課堂中提升自身的邏輯思維能力，并將知識的結構簡化，從而有效提高學習效率。當STEM教育被引入小學數學課堂時，其能夠提供一種跨學科的學習方式，幫助學生在數學問題解答過程中運用科學工具[3]。因此，基于STEM教育理念的輔助整合式課堂，有利于實現小學生的高效學習，從而強化課堂教學的效果。具體來說就是，將各學科常用的教學輔助手段與小學的數學教學相結合，使其在解讀抽象化數學知識的過程中發揮作用。549A1CD5-D78D-4329-A4D1-DDCBBDD75FAD

例如，在進行義務教育教科書人教版六年級“百分數”這一部分知識內容的教學時，課堂教學的難點主要就在于小學生對百分數這個概念的理解以及百分數與小數、分數之間的相互轉化。在進行教學設計時，教師首先需要考慮到數學課堂教學的趣味性，也就是小學生學習興趣的激發。在這一目標之下，教師可以利用信息技術課堂上的手段與技術，通過動態課件、微課視頻等方式進行百分數相關概念的簡單講解，利用小學生喜愛的動畫形式初步激發小學生對于百分數的學習興趣。其次，教師要利用小學生更容易理解和掌握的方式進行百分數概念的解讀，講解三者之間轉化的原則。同時，教師可以通過結合生活應用的方式，以實際的案例探究出發，讓小學生在解決現實中常見問題的過程中逐步理解百分數、小數以及分數之間的區別，掌握其轉化的方法。通過這種將輔助教學手段進行整合的方式進行小學數學教學的創新，是STEM教育理念應用的體現，同時也是提高課堂教學有效性的途徑。

（三）STEM理念下的情景整合式課堂教學

在小學數學教學中，情境的創設與學生對數學知識的理解具有十分密切的關系，情境越復雜，所具有的探究性就越強。學生從這些情境中結合STEM課程理念不僅可以收獲到樂趣，而且可以學會、學懂、學透數學的理論知識[4]。而在開展情境教學時，也需要多方面整合設計其內容及形式。其中，針對情境內容的整合，主要包括對小學生日常生活情境的整合以及對各學科內容的整合。教師在確定數學學科的核心教學內容之后，就可以組織小學生進行討論，或者通過觀察以及交流對話來了解小學生的日常生活，發現其中能夠應用該知識內容的情境，然后將其作為課堂教學情境的主要框架。然后，教師可以在其中加入科學、語文、音樂等其他學科的相關內容元素，使課堂情境能夠進一步豐富，更容易吸引小學生的注意力。而針對情境形式的整合，則主要是指傳統課堂上的文字、圖畫、表演等形式與網絡環境下多媒體技術、數字化資源、網絡平臺等的結合。這樣一來，數學課堂上的情境就更貼合當前環境下小學生的知識獲取偏好以及習慣，從而在課堂上產生更好的教學效果。

（四）STEM理念下的內容整合式課堂教學

基于STEM教育理念開展小學數學的教學，教師要跨學科設計教學，著力培養學生的創新能力。而跨學科設計課堂教學，不僅需要體現在課堂上的教學活動形式以及教學情境的整合上，還需要體現在教學的內容上。也就是說，教師要以小學數學教材中的內容為核心，利用其他學科的相關知識內容向外拓展，進行教學內容的整合。

以義務教育教科書人教版五年級的“圖形的運動”這一章節的教學為例，教師就可以將信息技術、科學、體育等學科中與運動相關知識與數學教材中的關鍵性知識內容進行整合，形成一個基于運動內容展開的課題，引導學生在課堂上進行探究性的學習。在這一課題中，教師要先確定具體涵蓋的各學科知識，除了核心的數學學科中的圖形的平移、旋轉、對稱之外，還可以結合科學中關于運動的相關概念的解釋以及勻速直線運動的案例進行講解。與此同時，教師還可以利用信息技術將物體的運動與圖形的運動以動態畫面的形式展示出來，從而幫助小學生理解圖形運動的相關概念。在確定教學的主題以及內容之后，教師就能夠以此為基礎設計任務，由學生以個人或者小組合作的方式完成課堂上的自主探究。這種內容整合的小學數學課堂，不僅能夠讓小學生逐步形成跨學科的知識體系，強化小學生對于數學知識的理解和學習效率，還能夠起到提高小學生學習主動性的作用。

（五）STEM理念下的數學綜合性實踐活動

小學綜合實踐活動課程屬于一門培養學生綜合能力的課程，在小學教育教學中占據著重要的地位，要求教師重點去培養學生的實踐能力與創新能力，并引導學生可以對所學到的知識點綜合運用，繼而促進學生的全面發展，因而一直以來均得到高度的重視[5]。實際上，以數學學科為基礎的綜合性實踐活動往往包含三個關鍵性的環節：主題確定與活動設計、小組劃分與活動組織、總結記錄與課堂展示。而STEM理念所包含的創新、跨學科等理念需要體現在實踐性活動的整個流程中。

首先，在確定活動的主題以及活動任務時，教師需要結合數學課堂上的重點教學內容，以知識的實際應用為核心建立起數學學科與其他學科之間的聯系，從而確定課外實踐活動的主題。其次，在教師完成整體活動的設計之后，還要對班級內的學生進行小組的科學劃分，讓小學生以小組合作的方式參與并且完成整個活動。一般來說，教師要按照能力均衡的原則進行小組劃分。最后，對于課外實踐活動而言，活動的記錄與分享也十分重要，因此教師需要引導小學生通過多種創新形式記錄活動的過程，并且在課堂上以加強小學生社會實踐經驗為主題引導學生進行分享與交流。

例如，在義務教育教科書人教版的小學科學教材中，植物、動物、環境是其中重要的內容和主題，培養小學生的環保意識則是重要的教學目標之一。而小學數學學科中的統計、四邊形面積、四則運算等知識的實際應用情境往往也與這些相關聯，因此在STEM教育理念的跨學科原則之下，教師可以將科學與數學學科的內容相結合，以“環境保護”為主題設計綜合性的數學課外實踐活動。而活動的任務可以包含學校或者家庭周邊環境綠化種植情況的調查統計、垃圾清理活動所需要的人數計算、環境保護宣傳等等。其中，學校或者小區內的環境保護宣傳活動可以作為小組成果展示的形式之一。各小組將活動過程中的收獲以板報、宣傳單或者是動畫視頻等形式制作成環保的宣傳資料，配合講解進行環保宣傳活動。在這樣的宣傳過程中自然可以看到各小組在實踐活動中的成果，同時也能夠鍛煉小學生的綜合能力，實現其全面發展。

三、結語

在素質教育的大背景下，STEM理念在小學教學領域已經得到了一定的滲透與發展，并且取得了一定的成效。但當前小學數學的教育教學環境仍然在不斷變化，這要求我們的教學創新與改革也應該隨之不斷變化。教師應該結合課堂上的現實問題探究STEM教育理念在課堂應用的有效方式，從而實現課堂教學水平的提升與小學生數學學習能力的增強。

參考文獻：

[1] Fayez M.Restructuring the relationship between STEM faculty and K-12：crafting a figured world of partnership[J].Cultural Studies of ence Education，2010（3）：767.

[2] 喻秋平.基于STEM理念的小學數學教學策略之研究[J].新課程導學，2020（6）：72.

[3] 雷曉英.基于STEM理念的小學數學教學策略研究[J].文淵（高中版），2019（11）：747.

[4] 薛玲芳.基于STEM的小學數學“綜合與實踐”教學實踐研究[J].文理導航，2021（11）：99.

[5] 陳亞蘭.基于STEM教育理念融入的小學綜合實踐活動課程的策略研究[J].考試周刊，2021（72）：4.549A1CD5-D78D-4329-A4D1-DDCBBDD75FAD