小學數學教學的STEAM教育理念與對策

□甘肅省慶陽市西峰區向陽小學 賀莉麗

隨著時代的變遷以及人類思想和科技的不斷發展，出現了多種新型教育模式，STEAM 教育理念的形成和發展正是適用現階段的社會發展需求應運而生的，是在人才培養方面所研發出的一套實用性極高的教學模式。此種模式可以通過創設問題情境，引發學生探索的精神，使學生結合自身的學習需求，組成實踐學習小組，從問題出發，主動尋找解決辦法，達到培養學生數學思維，增加學生學習數學積極性的目的。因此，本文主要針對小學數學教學的STEAM 教育理念與對策進行相關分析和探討。

一、STEAM 教育理念應用于小學數學的意義

在教育領域，學習永無止境。STEAM 教育理念，可以讓學生獲得全新的學習體驗。新時代的教育發展節奏的加快，需連帶教學模式一并升級。在數字智能化的社會背景下，國家也要更多的創新型人才，所以在人才培養方面，要從小學開始。STEAM 教育理念可以通過多項學科相結合運用的方式，培養未來社會所需要的綜合性人才。培養學生的創新意識，在小學教育中尤為重要，尤其是在數學方面。數學這個學科可以應用于各行各業，所以教師在進行小學數學教學的時候，運用STEAM 教育理念，可以設計多種多樣的、生動有趣的數學課，開發學生的數學潛能，將理論和公式轉化為實踐技能，可以跟上時代科技的發展，引導學生在教學活動中體驗學習的樂趣。教師可以在小學數學教學中運用STEAM 教育理念，并將小學數學課設計成實踐教學模式，這樣可以豐富學生的學習生活，提升學生的綜合能力。

二、小學數學教學的STEAM 教育理念應用措施

（一）結合科學知識，增強數學實踐技巧

教師在STEAM 教育模式中，應該首先明確教學目的，知道自己想要做什么，想要實現什么。其次明確在教學中所需的相關素材，要準備什么，將會用到什么，都要提前做好準備。最后要明確這種教學模式會帶來什么教學效果，能讓學生學到什么。提前有序的規劃，對教學活動的組織非常重要。教師要結合生活中的一些因素，引導學生運用科學要素和數學知識相互結合來進行實踐教學。例如，結合新課標的要求標準，教師可以在正比例知識的課程安排中，引導學生如何正確地認識和理解正比例知識點，結合生活中的實際元素來掌握正比例的實例。教師可以和學生說：“現在我們一起來看一個有關于神奇的影子的視頻，有沒有同學可以告訴我，影片中的房子與時間和影子之間的關系是怎樣的呢？為什么影子的長短會變呢？”這時學生會說：“由于陽光的照射角度不同，所以影子會有長短。”教師可以跟學生說：“你回答得非常好，是因為地球的自轉讓太陽光的照射角度隨之產生了變化，影子也就隨著光的照射角度，產生了相對應的變化。如果我們結合曾經學過的一些知識，可不可以根據影子的長短，來計算所對應的物體的高度呢？”這時學生就會感覺非常意外，因為從來沒有做過類似的實驗性的實踐。教師可以帶學生到操場上，然后做一個實地的測量考察，可以用卷尺或木桿測量的物體的影子，而如果用木桿測量，就要得出木桿與影子的比值，在同樣的物體的影子測量過程中，小組數據會產生差異。教師可以問學生：“為什么我們用同樣的方法測量，但是數據不一樣呢？”這時，學生會說：“因為影子的邊界不清晰，所以測的時候會出現誤差。”教師可以和學生講解相關知識：“影子的產生是通過陽光照射呈現出來，之所以模糊，是因為光的衍射形成的，這期間也有光的折射的因素。在發生光的衍射現象時，會夾雜大氣中的顆粒物，所以導致光的折射現象，從而引發影子邊緣虛化的情況發生。當陽光變弱，影子的虛化度會更高。”同時，教師也要告訴學生：“地球自轉與太陽照射之間的關系是不斷變化的，這期間，我們會發現規律性。”在影子的長度測量過程中，由于時間關系，也會發現測量結果的變化。教師可以帶領學生拓展知識范圍，通過結合科學知識進行小學數學課的教學，讓學生在解決神奇的影子問題的過程中，可以更好地融入數學測量技巧，引發學生對科學領域的探索意識。教師可以引導學生運用科學方法提升數學思維能力，這樣的教學更加有利于STEAM 教育理念的應用。

（二）運用科學方法，提升數學思維

在小學數學的教學過程中，結合STEAM 教育理念，運用科學方法提升數學思維，引導學生通過觀察一些科學現象推理其中的原理，通過不斷的實踐，積累不同的經驗和方法。教師要引導學生善于利用這些推理的方法，在未來的學習中進行拓展。數學思維中的邏輯推理能力，對小學生的數學學習十分重要。在“三角形”的認知類課程中，教師除了引導學生探索三邊關系外，也可以設計一些實踐探索性的實驗，增強學生解決問題的能力。在解決問題過程中，學生會觀察事物的特征、通過猜想和推斷最終在驗證中得出問題的結論。通過邏輯推理，可以讓學生對得出的答案更加印象深刻，并且可以廣泛運用到不同的實踐活動中去。例如，教師可以帶領學生一起動手研究三角形三邊關系的構成，可以對學生說：“我們學過了三角形相關知識，在生活中會看到很多三角形的物體，那么我們雖然知道三角形有三條邊，但如果想自己拼出一個三角形都需要什么條件呢？今天我們就要利用3D 打印筆來拼一個三角形。”教師要先教會學生使用3D 打印筆的方法，告訴學生打印三角形的材料如何制作。教師可以和學生說：“現在我們學會了如何使用打印筆，那么接下來要想好你要打印的材料的長度，我們以整數來設計，以厘米為單位。同學們要提前想一下，是不是任意三條邊都可以拼成一個三角形？”這時，學生會回答“是”，有的同學會說“不是”。教師可以讓學生說出自己的想法。然后，讓學生小組合作，有人記錄長度，有人進行長度設計和打印，在拼接時要記錄實驗數值，做好每一次實驗的統計。教師可以對每一組的實驗過程進行觀察。在實驗過程中會出現兩種情況，有的組成功拼接出三角形，而有的組卻失敗了。這時，教師可以提問學生：“為什么拼不成三角形？大家可以總結一下原因嗎？”這時，學生就會發現和打印出的材料長度有關系，當兩條邊的和大于第三邊就能拼接成功。然后教師可以鼓勵學生，并繼續引導：“我們都很聰明，發現了這其中的秘密。構成三角形的基本條件大家已經通過實驗總結出來了，那我們再做一次實驗，看看這個理論和我們的實踐結果是否一樣呢？”學生在重新設計三邊的長度后，在符合規則的前提下，打印出三條邊，成功拼成三角形。教師要給學生做實驗的總結：“這次實驗課，我們利用3D 打印筆和3D 打印材料，打印出了我們需要的材料長度，并順利地拼出了三角形。通過這樣的動手實驗，同學們是不是對三角形有更深的了解呀？”這時，學生會非常開心，不僅在實驗中得出了結論，而且還學會了使用3D 技術。通過這樣的數學教學實踐，可以提升學生的數學思維以及邏輯推理能力，對學生的學習效果非常有利。

（三）合理利用技術，拓展動手能力

運用多媒體信息技術進行教學輔助，可以增強小學生對數學的學習興趣，同時也可以完成STEAM教育理念的實踐。教師要根據STEAM 教育理念設計教學內容，增強學生對技術的應用性，培養學生的創新意識。例如，在小學數學教學過程中，“統計與概念”部分的教學內容是培養學生分析能力的關鍵。教師要在課程的設計對學生的數據敏感度進行培養，學生也要在實踐活動中，通過對數據的搜集與整理，進行結果的分析與預測。單復式折線統計圖可以記錄一天中的溫度變化，對數據類的變化過程也可以實現清晰的記錄。教師可以結合現代化的技術分析手段，與實際生活相連接，這樣可以拓展學生的動手能力。教師可以為學生布置一個任務，可以對學生說：“我們需要一周的時間來進行一個數學實驗，這期間需要同學們連續記錄七天內的氣溫變化。這個時間要進行明確的標注并形成表格。”學生聽到這樣的作業任務會感到非常有興趣，然后在經過一周的記錄后，將實驗結果交給教師。教師對數據進行查看后可以提問學生：“我發現一個問題，我們雖然都進行了七天的氣溫記錄，但是為什么每位同學的記錄數值都不同呢？有沒有同學可可以給我解答一下呢？”這時，學生會根據自己的記錄過程進行分析與研究，想到每天的氣溫是不斷變化的，每個同學記錄的時間如果不同，氣溫的數值就會不同。如果是在早晨六點記錄的氣溫，溫度就會偏低，如果在中午12 點的時候記錄氣溫，溫度就會偏高，所以這個結果會不同。還有的學生會說：“我是用溫度計來測氣溫的，但是其他同學是看天氣預報的數值來記錄的，所以我們記錄的溫度是不一樣的。”教師可以針對學生的解答做總結：“大家回答的都很有道理的，我看出同學們對這次的實驗都已經進行了深入的調查與研究了。我們每天都會有一個平均氣溫值，這需要記錄每個時段的氣溫來進行總結，才可以得出一天中的平均氣溫。那么，如果我們想得到一天中每個時段的溫度，要怎么做呢？”學生就會說：“可以繪制折線統計圖。”然后教師可以問學生：“那如果我們想得出一個月的天氣變化記錄呢？”學生說：“那就搜索一個月的氣溫變化，然后繪制折線統計圖。”教師再提問：“那如果我想知道地球五十年之內的氣溫變化呢？”這時，學生會非常地驚訝，因為這太難了。有的學生在接觸過電腦軟件的基礎上，可能就會提到可以利用電腦軟件進行整理和統計。教師可以反問學生：“可是我們不會呀，怎么辦？”學生就會開始思考，想要把這個問題解決，但是自己又沒有辦法，往往在這個時候會激發學生的創新意識和動手能力。教師可以和學生說：“我們現在可以通過小組合作的模式來解決問題，如果不會用軟件怎么辦？是不是可以上網查，是不是可以找到一些教學視頻進行自學呢？那我們的問題是不是就可以輕而易舉地解決呢？”教師以溫度作為課題，讓學生進行研究與解決，對學生綜合能力的提升很有幫助。

（四）綜合學習方法，建立全局思維

STEAM 教育理念，專注于讓學生運用多種學科知識來綜合探索、研究、解決生活中的實際問題。當學生有了這種解決問題的能力之后，就可以懂得如何將數學知識以及各學科的優勢進行綜合運用了。小學的數學教學結合STEAM 教育理念，在工程設計方面進行知識的結合與技術的探索。例如，在“比例尺”知識的學習過程中，教師可以引導學生找出地圖上的比例尺，理解比例尺的概念與形式，掌握相關知，讓學生能根據實際距離，利用比例尺繪制路線圖、位置圖和平面圖。教師可以跟學生說：“我們已經學習了比例尺的相關知識，那么大家有沒有什么想法，利用這些知識來完成一個項目呢？”這時，有的學生就會說：“可以利用比例尺畫平面圖，也可以做一些方位的測定，或者是標注一些建筑物的位置。”有的學生也會說：“我們可以測教室的長和寬，可以把教室內的物品位置標注出來。”這時，教師可以引導學生拓展一下想象力和空間，然后問學生：“那我們有沒有想過把整個學校也測量出來呀？”這時，學生會非常震驚，因為已經超出了他們的想象范圍。教師可以引導學生，說：“我們可以從小處開始測量，做好準備工作。根據每一個小范圍的測定做好準備，由小及大，我們也可以擴大項目范圍，但準備工作會相應更加地細致，比如，要繪制整個校園平面圖所需要的準備材料就會多一些。那我們現在開始小組合作，計劃一下如何完成校園平面圖的設計，首先要進行校園平面圖的測量和繪制……”由此，學生就會綜合學習方法，建立全局思維，開始思維拓展，這對學生的數學思維能力提升非常有效。因為，如果想繪制出一張校園的平面圖，要涉及的內容很多，不僅要有比例尺的運用，同時還要遵循一些客觀因素和社會條件，這個挑戰對于學生而言雖然很大，但是可以完成，學生通過這樣的一個實踐項目，可以明白要繪制一張平面圖所要進行的準備工作，以及材料和技術的應用。即便挑戰失敗，也可以總結失敗的經驗，這樣可以在后期的項目實踐中更加快速地解決問題。

三、結語

我國的教育發展理念正在不斷優化，現階段已經逐步開始將藝術、科學、工程、技術等學科融合交叉繼續教學。在小學數學教材內容中，也比較能突出STEAM 教育理念的相關內容。培養學生的數學文化素養，讓學生的身心發展能跟上信息化時代的趨勢，提升學生的綜合素質，是數學教師未來需要努力的方向，因此，在未來的數學教學中，教師還要不斷創新教學理念，優化教學方法，實現學生數學學習上的不斷進步。