STEM教育理念與教學(xué)的深度融合

◇楊一鵬（福建：泉州市豐澤區(qū)北峰實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

STEM 最早在1986年由美國(guó)學(xué)者提出，STEM 是科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四個(gè)領(lǐng)域英文首字母的組合，它強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生這四個(gè)方面素養(yǎng)的培養(yǎng)和提升。但是，STEM 教育并不是將這四個(gè)學(xué)科進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合，而是真正強(qiáng)調(diào)這幾個(gè)學(xué)科領(lǐng)域之間內(nèi)在的有機(jī)融合。STEM 教育理念提倡在真實(shí)具體的教學(xué)情境中，通過科學(xué)、技術(shù)等手段，引導(dǎo)學(xué)生在不斷地探索和實(shí)踐中，通過多學(xué)科知識(shí)的融合，生成新的認(rèn)知，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自身能力的提升。倡導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中獲取和應(yīng)用新知，倡導(dǎo)學(xué)生創(chuàng)造性思維的培養(yǎng)。同時(shí)它傾向于學(xué)生直接經(jīng)驗(yàn)的獲取，既注重學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)和全面發(fā)展，也注重學(xué)生對(duì)社會(huì)需要的發(fā)展。

數(shù)學(xué)學(xué)科在小學(xué)教育中占有關(guān)鍵地位，無論從數(shù)學(xué)學(xué)科的理論研究性還是實(shí)踐應(yīng)用性來看，小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科在促進(jìn)學(xué)生發(fā)展、培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面都具有十分重要的價(jià)值和意義。它包含著海量的抽象知識(shí)和科學(xué)理論，生活中的很多常識(shí)都是以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)的。數(shù)學(xué)既研究數(shù)量關(guān)系，也涉及空間邏輯，作為自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)的腳手架，數(shù)學(xué)在人文社科領(lǐng)域的地位也日漸提高。隨著數(shù)學(xué)學(xué)科與計(jì)算機(jī)科學(xué)的不斷融合，數(shù)學(xué)在一定程度上推動(dòng)著社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和進(jìn)步。同時(shí)，與其他學(xué)科相比，數(shù)學(xué)學(xué)科有著獨(dú)特的符號(hào)及公式結(jié)構(gòu)，還具有更加形象的語(yǔ)言和圖像，這也是數(shù)學(xué)學(xué)科高度抽象性的體現(xiàn)。除此之外，數(shù)學(xué)學(xué)科還具有十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬓浴Ｋ^少能夠直接通過簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)得出數(shù)學(xué)結(jié)論或者推導(dǎo)出數(shù)學(xué)公理和公式，往往要經(jīng)過十分嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难菟悴拍芡评沓稣_的結(jié)論。總之，數(shù)學(xué)是一門具有很強(qiáng)的抽象性和邏輯性、又兼具適用性的綜合性學(xué)科。

一、STEM教育理念與教學(xué)深度融合的必要性

提升學(xué)生的數(shù)學(xué)能力，一直都受到教育工作者的廣泛關(guān)注。因此，除了學(xué)前階段對(duì)幼兒進(jìn)行數(shù)學(xué)思維的滲透外，從小學(xué)開始，數(shù)學(xué)課程就作為一門重要課程出現(xiàn)在了學(xué)生的日常學(xué)習(xí)中。這也是“數(shù)學(xué)源于生活”的側(cè)面反映。應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題也符合STEM 教育理念中關(guān)于構(gòu)建數(shù)學(xué)知識(shí)的深度融合的思想，十分值得研究和提倡。

（一）STEM教育理念契合素質(zhì)教育要求

隨著“雙減”政策等減負(fù)教育教學(xué)政策的不斷出臺(tái)，有效減輕義務(wù)教育階段學(xué)生負(fù)擔(dān)、促進(jìn)學(xué)生核心素養(yǎng)的發(fā)展，已經(jīng)成為素質(zhì)教育的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)。以STEM 教育理念培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維、提高學(xué)生在綜合實(shí)踐中解決問題的能力為著眼點(diǎn)，將STEM 教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科進(jìn)行深度融合，十分符合新時(shí)代關(guān)于素質(zhì)教育的要求。

（二）STEM 教育理念與教學(xué)深度融合有利于創(chuàng)新

關(guān)于STEM 教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)進(jìn)行深度融合的優(yōu)勢(shì)：首先，有利于學(xué)生通過科學(xué)視野解決數(shù)學(xué)問題，提升學(xué)生的理性思維能力和創(chuàng)造性思維能力，發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)。其次，有利于學(xué)生進(jìn)行學(xué)科融合，豐富知識(shí)儲(chǔ)備，開闊知識(shí)視野，拓展知識(shí)掌握的深度與廣度。最后，有利于創(chuàng)新教學(xué)方法，提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。在STEM 視野下構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)深度融合，不僅是教學(xué)方法的創(chuàng)新，還是教育理念的創(chuàng)新，非常有利于學(xué)生的全面發(fā)展。

二、STEM 教育理念與教學(xué)深度融合的現(xiàn)狀分析

盡管廣大教育工作者正在不斷探索STEM教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)的深度融合，然而，受多種主客觀因素的影響，當(dāng)前，在STEM 視野下構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)深度融合還存在許多干擾和阻礙因素。這些因素共同制約著深度融合的發(fā)展和實(shí)現(xiàn)，也應(yīng)該引起全面關(guān)注和高度重視。

（一）對(duì)教師的教學(xué)水平和知識(shí)儲(chǔ)備要求較高

盡管很多教師在日常的數(shù)學(xué)教學(xué)中，在主觀意愿上十分傾向于將STEM 教育理念與小學(xué)數(shù)學(xué)進(jìn)行深度融合，然而，由于教學(xué)時(shí)間有限，教育任務(wù)繁重，教師在課程設(shè)置上很難做到兼顧。同時(shí)，STEM 教育理念要求相關(guān)教師具有較高的教學(xué)水平和知識(shí)儲(chǔ)備，這也給教師進(jìn)行相關(guān)的課程設(shè)置和教學(xué)設(shè)計(jì)帶來挑戰(zhàn)。

（二）學(xué)科間的融合流于形式

STEM 教育理念較為強(qiáng)調(diào)與科學(xué)、技術(shù)等知識(shí)的融合，然而，部分教師只是較為注重?cái)?shù)學(xué)知識(shí)與科學(xué)知識(shí)在形式上的聯(lián)系，并沒有在知識(shí)結(jié)構(gòu)和實(shí)際授課的過程中真正做到學(xué)科知識(shí)間的內(nèi)部融合，導(dǎo)致融合流于形式，并不能使學(xué)生在實(shí)際的課程學(xué)習(xí)中，通過科學(xué)知識(shí)來理解和解決數(shù)學(xué)問題。

（三）傾向于選擇傳統(tǒng)理念指導(dǎo)教學(xué)活動(dòng)

STEM 教育理念下的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)目標(biāo)是培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力、邏輯思維能力、計(jì)算和推理能力等，因此，受到了大多數(shù)學(xué)生的歡迎。但是，部分?jǐn)?shù)學(xué)教師在進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)選擇時(shí)更多地傾向于傳統(tǒng)教育理念，過于強(qiáng)調(diào)學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握能力，較為注重知識(shí)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，這就在一定程度上忽略了學(xué)生動(dòng)手能力和科學(xué)思維能力的培養(yǎng)，不利于學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展。

（四）教學(xué)活動(dòng)目的不明確效率低下

在STEM 教育理念與數(shù)學(xué)學(xué)科相關(guān)教學(xué)活動(dòng)進(jìn)行融合的過程中，學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和積極性都得到了明顯的提高。絕大多數(shù)學(xué)生在應(yīng)用STEM 教育理念搭建的課堂活動(dòng)中都表現(xiàn)出較好的學(xué)習(xí)自主性。然而，部分學(xué)生在進(jìn)行實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，活動(dòng)目的不是十分明確，加之STEM 教學(xué)活動(dòng)的操作時(shí)間較長(zhǎng)，使得學(xué)生在課后對(duì)課堂知識(shí)的歸納、總結(jié)不到位，使得課堂效率較低。

三、STEM教育理念與教學(xué)深度融合的策略

從對(duì)STEM 視野下構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)深度融合實(shí)際情況的分析中可以看出，當(dāng)前，STEM 與小學(xué)數(shù)學(xué)的融合還存在許多急需解決的問題。為有效實(shí)現(xiàn)深度融合目標(biāo)，應(yīng)該從授課內(nèi)容、學(xué)科融合、教師重視程度等幾個(gè)方面著手，在STEM視野下有效構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)的深度融合。

（一）提高對(duì)STEM教育理念的重視程度

實(shí)際上，教師對(duì)STEM 教育理念的重視程度不夠是導(dǎo)致數(shù)學(xué)與科學(xué)等學(xué)科融合不到位的關(guān)鍵原因之一。教師作為教學(xué)活動(dòng)的組織者和主導(dǎo)者，在學(xué)生的成長(zhǎng)和發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作用。然而，受績(jī)效考核以及學(xué)生學(xué)習(xí)成績(jī)?cè)u(píng)比等壓力的影響，許多教師完全按照傳統(tǒng)的知識(shí)鞏固和強(qiáng)化目標(biāo)進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，很多教師甚至認(rèn)為STEM 教育理念是教學(xué)中的“花架子”，并不實(shí)用。于是，很少通過這一理念進(jìn)行教學(xué)設(shè)計(jì)，重視程度嚴(yán)重不足。這就需要學(xué)校通過一定的獎(jiǎng)懲措施提高教師對(duì)這一理念的重視程度。

（二）內(nèi)容設(shè)置契合STEM教育理念

在STEM 視野下有效構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)深度融合的關(guān)鍵之一就是根據(jù)具體授課內(nèi)容設(shè)置適合STEM 教育理念的數(shù)學(xué)課程。在整個(gè)小學(xué)階段，并不是所有課程都適合與STEM 教育理念進(jìn)行結(jié)合，這就需要教師從具體課時(shí)出發(fā)，根據(jù)教學(xué)目標(biāo)的要求，結(jié)合具體學(xué)情進(jìn)行課程的選擇。只有這樣，相關(guān)的教學(xué)設(shè)計(jì)才具有科學(xué)性和可行性，才能真正促進(jìn)學(xué)生綜合能力的提升。

例如，在《認(rèn)識(shí)圖形（二）》一課的教學(xué)中，可以將課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)成：首先，引導(dǎo)學(xué)生用橡皮泥或相關(guān)學(xué)具制作長(zhǎng)方形和正方形；其次，引導(dǎo)學(xué)生用紙張進(jìn)行長(zhǎng)方形和正方形的制作。通過這樣的活動(dòng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生對(duì)圖形有更加立體的認(rèn)識(shí)，理解平面圖形與立體圖形的區(qū)別和聯(lián)系。

再如，在《比例》一課的教學(xué)中，可以將課堂活動(dòng)設(shè)計(jì)為引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用比例的知識(shí)，通過影子對(duì)比法，計(jì)算學(xué)校銀杏樹的高度。即在同一時(shí)間內(nèi)分別測(cè)量楊樹和學(xué)校旗桿的影子高度，根據(jù)已知的旗桿實(shí)際高度，算出銀杏樹的大致高度，真正使科學(xué)與數(shù)學(xué)進(jìn)行融合。

（三）學(xué)科間的融合重內(nèi)容輕形式

STEM 教育理念強(qiáng)調(diào)與科學(xué)的融合，提倡學(xué)生在科學(xué)實(shí)踐中獲取和運(yùn)用知識(shí)。但是，這樣的教育理念并非口號(hào)，需要有具體的內(nèi)容做支撐。也就是說，在數(shù)學(xué)活動(dòng)的選擇和設(shè)計(jì)上，不能為了發(fā)展學(xué)生的科學(xué)能力而生搬硬套教學(xué)活動(dòng)。要深入發(fā)掘數(shù)學(xué)與科學(xué)的內(nèi)在聯(lián)系，并且具體分析科學(xué)活動(dòng)的適用性，從課程目標(biāo)出發(fā)進(jìn)行科學(xué)活動(dòng)的設(shè)定。

例如，在《觀察物體》一課的教學(xué)中，教師可以通過多媒體進(jìn)行物體的不同面的立體展示，引導(dǎo)學(xué)生從不同的方向和角度觀察物體，之后引導(dǎo)學(xué)生分析物體的整體形態(tài)、特點(diǎn)和觀察角度，從而培養(yǎng)學(xué)生的空間邏輯能力。

又如，在進(jìn)行長(zhǎng)方體和正方體體積的求解時(shí)，數(shù)學(xué)教師也可以依據(jù)STEM 教學(xué)方法，通過多媒體進(jìn)行分解教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生在科學(xué)觀察中建立周長(zhǎng)、面積、體積等相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的聯(lián)系，構(gòu)建更加清晰的知識(shí)體系，真正實(shí)現(xiàn)STEM 教育理念與數(shù)學(xué)科學(xué)的深度融合。

（四）提升教師的教學(xué)能力

對(duì)于數(shù)學(xué)教師通過STEM 教育理念進(jìn)行教育教學(xué)能力的提升，學(xué)校或相關(guān)教育管理部門可以定期組織教師參加關(guān)于STEM 教育理念的培訓(xùn)活動(dòng)，從而明確該理念對(duì)于學(xué)生成長(zhǎng)的促進(jìn)作用。同時(shí)，通過培訓(xùn)，加強(qiáng)教師通過STEM 教育理念進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)選擇和設(shè)計(jì)的能力，從而將其更加靈活地應(yīng)用于具體的教學(xué)實(shí)踐中，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維和創(chuàng)新能力的發(fā)展。

隨著經(jīng)濟(jì)全球化、文化多元化的高速發(fā)展，STEM 教育理念在數(shù)學(xué)學(xué)科的融合也隨之增多。它為小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科的優(yōu)化和完善提供了新的視野，也為教師的創(chuàng)新性教學(xué)增添了新的動(dòng)力。為了在STEM 視野下構(gòu)建小學(xué)數(shù)學(xué)的深度融合，教師要打破科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)這四個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的分界線，在仔細(xì)研讀教學(xué)目標(biāo)、充分了解學(xué)情后，依據(jù)教學(xué)目標(biāo)和學(xué)情進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，從而促進(jìn)數(shù)學(xué)學(xué)科的教育改革與發(fā)展。同時(shí)，教師應(yīng)在STEM 教育理念的指導(dǎo)下，制定并實(shí)施創(chuàng)新性、科學(xué)性較強(qiáng)的教學(xué)策略，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)公理和概念進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，從而培養(yǎng)學(xué)生的綜合應(yīng)用能力和實(shí)踐能力，促進(jìn)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的發(fā)展，培養(yǎng)出符合時(shí)代要求的綜合型人才。