提高STEM教育理念融入教學的有效性

◇李萍葉（甘肅：寧縣早勝第二小學）

數學知識具有很強的抽象性、規律性、推理性以及邏輯性，需要學生以數學知識為信息基礎，開展具有一定認知難度的抽象思維活動與邏輯思維活動。因此，數學知識擁有“人類思維舞蹈”的美譽，能夠充分展示學生的認知能力、思維能力、處理能力、判斷能力以及發展能力，因而為STEM 教育理念的科學融入提供了強大的主體支持、思維保障以及能力輔助，開啟了數學教學新的一頁。

一、STEM教育理念簡介

STEM 教育理念，是指教師在課堂教學過程中，將科學（指向于S）、技術（指向于T）、工程（指向于E）、數學（指向于M）四大課程知識有機融合，立足一個知識點，從多元化課程知識角度進行深度剖析與生動詮釋，為學生提供多元化、融合化、創新化的數學認知過程。STEM 教育理念以四大課程知識為信息基礎，能夠極大地提升數學課堂上信息交互的密度、頻度、強度與效度，為學生創設一個思維縱橫、靈感碰撞、思想交流的開放化認知環境。

二、STEM教育理念特點

STEM 教育理念具有突出的多元性。在數學課堂上，教師立足STEM 教育理念，用多種課程知識去詮釋一個數學知識點的內在規律，為學生提供多元化知識闡釋方法，使學生獲得豐富多彩的知識詮釋與認知體驗。因此，STEM 教育理念擁有多元化的輸出信息，能有效訓練與提升學生的發散思維。

STEM 教育理念具有突出的新奇性。在數學課堂上，學生已經習慣于課程知識的數學講解與固化思維，因而在接觸STEM 教育理念時，會產生強烈的新奇感與趣味性，隨即產生較強的獵奇心理與探究意識。學生能夠在獵奇心理的驅動下產生強烈的認知意識與參與動機，提升主體認知關注度。

STEM 教育理念具有突出的趣味性。在數學課堂上，豐富多彩的知識講解能夠為學生打開一個知識的“萬花筒”，幫助學生感知教師思維的發散性、多元性以及創新性，進而形成良好的參與積極性與探究主動性。因此，STEM 教育理念能夠有效培養學生的認知興趣，催發學生的生命活力。

STEM 教育理念具有突出的實效性。在數學課堂上，學生能夠對一個知識點獲得兩次或更多的知識闡釋，能夠從多個角度去感知同一個知識點的信息內涵，因而能夠取得良好的探究成果。因此，STEM 教育理念能夠幫助學生從多個方面看待同一個知識點，在“橫看成嶺側成峰”中提升學生的認知效果。

三、STEM教育理念融入數學教學的可行性

數學是科學、工程以及技術學科的知識基礎，在其他三大學科知識中都有所應用，因而三大學科知識也能夠“反向融入”數學課堂，并找到一定的兼容空間與釋放渠道。在數學知識中，尤其是應用題范疇內，學生能夠在工程問題、植樹問題、行程問題、年齡問題、濃度問題等中，或多或少地接觸科學、工程以及技術的課程知識。因此，數學與科學、工程以及技術具有非常高的契合度與兼容性，從而使STEM 教育理念融入數學學科具有非常大的可行性。

四、STEM教育理念融入數學教學的有效性

STEM 教育理念為數學課帶來了新理念與新方法，能夠幫助學生獲得耳目一新、賞心悅目的認知體驗，實現數學教學的提質增效與科學拓展。

（一）創設開放化氛圍

STEM 教育理念倡導教師引領學生對數學知識進行發散思維，立足多個課程知識去審視同一個數學知識點。這不僅能夠有效訓練學生的發散思維，更能夠建構開放自由、輕松快樂的教學氛圍。由于學生需要跟隨教師進行多個課程區域的知識探究活動，必然需要學生強大生命活力與能動作用的支持，才能夠實現STEM 教育理念的預定目標。因此，STEM 教育理念是一個實施難度較大的教育活動，可通過營造開放氛圍，激發生命能動實現目的。

例如，在人教版六年級下冊第一章《負數》一課的課堂教學過程中，在數學范疇中，“負數”是與“正數”意義相反的數字區域，如，“2”的相反數是“-2”。另外，在數軸上“正數”在正方向一側，一般在0 的右邊，而“負數”則一般在0 的左邊。在“負數”中，負號后面的數越大，表示的數值反而越小，如，“-5”>“-15”。教師可以立足工程學知識去解釋“負數”，如，一個項目工程中輸入10噸水泥，為“+10”，用掉10 噸水泥，則為“-10”。教師可以立足物理學知識解釋“負數”，如，室外氣溫是零下10 攝氏度，就是“-10 攝氏度”。這樣，教師不僅能立足多種課程知識去詮釋“負數”的知識內涵，還能為學生提供豐富多彩的生活實例加以說明，因而能夠在數學課堂上營造開放的氛圍。

（二）開發多元化資源

STEM 教育理念立足多個學科知識去詮釋一個問題，自然需要為學生提供多元化教學資源，幫助學生從多個角度去理解同一個問題。這樣，學生就會接觸豐富多彩的教學資源，而且是多個學科的資源，因而有助于學生積累多學科信息，也有助于學生拓展知識視野，夯實多學科知識基礎。因此，STEM 教育理念能夠為學生提供多種類、多學科的教學資源，幫助學生見多識廣，培養多元化認知興趣。

例如，在人教版六年級上冊第四章《比》一課的課堂教學過程中，“比”在數學領域內解釋為“兩個數相除又叫兩個數的比，且比有前項與后項之分”。為了幫助學生更好地理解與掌握“比”，教師可以立足技術區域中的比，引導學生去探究“1:100”與“100:1”之間的區別，幫助學生理解“1:100”是對原物體縮小100 倍，而“100:1”是對原物體放大100 倍。教師還可以立足工程學知識將“比”闡釋為“工程進度”。例如，“4: 2”說明甲隊的進度快或效率高。教師還可以利用科學知識解釋“比”，如，配置溶液時，“1:500”是指將1 份溶質溶于500 份溶液之中。因此，教師在STEM 教育理念中能夠為學生提供豐富多彩的生活化資源，有效拓展小學生的視野。

（三）提供拓展化內容

STEM 教育理念不僅能夠為學生提供多元化的教學資源，還能夠為學生提供拓展化、外延化的教學內容，以“知識大爆炸”的形式向四周進行知識輻射，也以此展示數學知識與其他學科知識的內在關聯。這樣，STEM 教育理念為學生提供的數學知識更具有拓展性、發散性與輻射性，從而幫助學生積累一個個“高度活性”的數學知識，時刻能夠與其他學科知識產生有效關聯。因此，STEM 教育理念能夠為學生提供拓展性、高活性、外延性的高品質知識。

例如，在人教版六年級上冊第五章《圓》一課的課堂教學過程中，“圓”的數學意義為“到定點距離相等的所有點的集合”，因而在平面內能夠形成一個圓，而在立體環境下形成一個“球”。教師可以從技術知識的角度剖析“圓”，如，任何經過圓心的直線都能夠將“圓”一分為二，任何相互垂直的兩條直徑都可以將“圓”四等分，且各部分形狀一樣。教師還可以立足科學知識探究“圓”的特性，如，“圓”有無數條對稱軸，且所有對稱軸都經過圓心。這樣，學生就會發現數學、技術、科學等課程，在關于“圓”的某些特性上擁有重合區域，因而幫助學生以“圓”為基點去探究其他課程知識。因此，STEM 教育理念能夠幫助學生擁有拓展化的探究內容，以數學知識為基點，向其他課程區域延展，幫助學生積累其他課程的基礎知識。

（四）引導融合化探究

STEM 教育理念不僅從數學角度引導學生去探究課程知識，完成本位化教學活動，還會引導學生立足其他學科知識去理解同一個探究對象，因而為學生提供了多次的主體探究機會。小學生獲得的多次主體探究機會，非常有助于學生在多次類似思維活動中，逐漸找到多者之間的思維聯系與區域融合，推動學生自主找到多學科知識的“交集區域”。因此，STEM 教育理念能夠幫助學生進行融合化探究活動，在積極思考中悅納多學科知識。

例如，在人教版六年級下冊第四章《比例》一課的課堂教學過程中，“比例”，是對“比”的延伸使用，具體含義為“表示兩個比相等的式子”。“比例”在現實生活中用途廣泛，教師可以在科學知識中利用“比例”，按照一定配置比求解出所需要藥液或水的具體質量，還可以利用“比例”解決溶解度問題、濃度問題、配置比問題等。教師可以在工程知識區域內利用“比例”，探究原材料搭配引進問題、原材料均衡消耗問題、人員數量合理組合問題等。教師可以利用技術知識去探究“比例”的妙用，如，按照一定比例切分原材料的方法。這樣，學生就能立足多個知識領域進行課程探究，有助于提升融合探究能力。

（五）促進品質化發展

STEM 教育理念能夠幫助學生進行多課程認知、多角度思考、多區域探究、多能力訓練，從而促進學生的品質化發展，切實提升學生主體能力與核心素養?？梢?，STEM 教育理念為學生提供了良好的知識基礎、拓展了課程視野、加強了能力訓練、促進了素質發展，幫助學生真正成為會觀察、會學習、會思考、會整合的優秀學習者。因此，STEM 教育理念能夠為學生提供高品質的認知空間、表現平臺與交流契機，實現學生的全方面發展。

例如，在人教版六年級下冊第三章《生活與百分數》一課的課堂教學過程中，“百分數”是“一種以100 為分母卻不約分的特殊分數”。教師可以在工程知識中應用“百分數”去表示項目工程的進程、性價比、利潤率、原材料消耗等內容。教師還可以在技術知識中利用“百分數”表示創新率、消耗率、增長率等內容。因此，學生能夠在多個知識領域內應用與感知“百分數”，從而更好地理解與掌握“百分數”，實現學生主體能力與數學素養的品質化發展。

綜上所述，STEM 教育理念是一種新興、先進、科學的教育理念，在教學實踐中得到了師生群體的普遍認可與積極踐行，有力地推動了數學教學走向提質增效與創新發展，因而開啟了數學教學嶄新的一頁。因此，教師應立足STEM 教育理念的概念內容以及活動特點，明確STEM教育理念融入數學課程的可行性，并通過STEM教育理念在數學課堂上建構開放化氛圍、多元化資源、拓展化內容、融合性探究、品質性發展，以此實現學生的高效認知、合作探究與快樂成長。