基于STEAM 教育理念的高中數學教學探索

安徽省宿州市靈璧縣第一中學 馬 沖 程 蕾

在高中數學教學活動設計中若可以獲得成熟理念的指導，不僅有助于數學教學質量的進一步提升，也能為教師的專業成長帶來一定的促進作用。因此，在STEAM教育理念的科學指導下，數學教師在日常教學中，除了要對學科教學要求作出充分考慮，對學生科學、工程、藝術等其他素養的培養也要給予足夠重視，對不同學科理論知識的跨領域融合作出深入探究，為學生綜合素質與創新能力提升提供支持。

一、傳統高中數學教學存在的問題

（一）教學存在極端性

在素質教育背景下，隨著新課標的不斷發展，教學極端性問題也逐漸凸顯出來。其中一個極端是部分教師采用的仍舊是傳統教學方式，在日常教學過程中占據著主導位置，學生只能被動地跟隨教師進行學習，在教師的引導下緊跟教師的思維進行理解，缺少自己獨立思考的時間和空間，學生無法有效開拓思維，缺少課堂參與感，不僅影響課堂教學效率，同時也會影響學生學習興趣。另一個極端是，部分教師放手讓學生主動參與到課堂教學當中來，注重以學生為主，但是程度把握得不夠，完全讓學生自己進行交流和討論，教師缺少引導和總結，雖然課堂氛圍看似很好，但是最終的效率并不是十分理想。尤其是對一些學習能力較差的學生來說，更是完全沒有效果。在這種開放式教學活動中，一旦教師缺少正確的引導就會出現很多問題，不僅會擾亂學生的學習思維，還會適得其反，嚴重影響學習效率。

（二）教學方法單一

在高考大環境下，很多高中數學教師在實際教學過程中采用的仍舊是傳統的教學方法，不敢將課堂教學時間交給學生，認為課堂教學時間少，學生的學習任務較重，應該抓緊時間為學生傳授知識，通過題海戰術幫助學生鞏固知識。但這種方法不僅浪費時間，同時也會造成學生無法提升自己的學習能力，不僅無法厘清解題思路，甚至還會影響學習效率。教師沒有開展因材施教，限制了學生的思維發展，導致學生產生疲憊的現象，抓不住學習重點，嚴重影響最終的學習效率。

總而言之，在傳統的高中數學教學過程中，教師在選擇教學方法、開展教學活動的過程中仍舊存在很多問題，需要教師進行改正。高中階段是學生成長和發展的關鍵時期，也是學生人生當中的一個重要轉折點，數學學科是高中階段十分重要的學科，對學生的能力也有著較高的要求。因此，高中數學教師要注重改善教學過程中存在的一些問題，開展更加具有針對性的探究，融入STEAM教育理念開展教學，才能激發學生的學習興趣，培養學生的綜合能力，促進學生的成長和發展。

二、STEAM 教育理念融入高中數學教學的必要性

（一）激發學生的學習興趣

STEAM教育理念主張開展跨學科教學，能有效打破傳統高中數學教學的枯燥和乏味的局面；幫助學生更好地理解高中數學知識中蘊含的概念，更好地運用數學知識解決實際問題；充分激發學生的學習興趣，提高學生的學習效果。高中數學教師在實際教學過程中融入STEAM教育理念，就能通過創設教學情境以及項目教學的方式，讓學生對知識的來源和應用進行有效理解，有效提高高中數學學科的吸引力，提高學生的學習積極性和主動性。在STEAM教育理念的指導下，數學學科可以與其他學科之間進行相互交融，相互聯結，引導學生運用數學知識解決相關問題。

（二）培養學生的核心素養

在新課改背景下，高中數學教師需要在實際教學過程中培養學生的核心素養，讓學生具備綜合能力，培養學生成為創新型發展人才。在STEAM教育理念中，通過融合多門學科的知識內容，引導學生在日常學習和生活中靈活運用知識，培養學生成為綜合性人才。

（三）培養學生的創新能力

高中數學蘊含了多門學科的知識和內容，通過融入STEAM教育理念，可以幫助學生對數學知識進行正確的理解和運用，增強知識之間的連接。將學生的學習主動性充分發揮出來，引導學生按照自己的思路進行創新思考，解決實際問題，提高學生的創新能力。

三、STEAM 教育理念開展高中數學教學的策略

（一）融合信息技術培養思維品質

基于STEAM教育理念分析來看，高中數學教學中，融合信息技術有著明顯的積極意義。因為高中數學涉及的知識內容較為抽象，在獲得信息技術的有力支持后，既可以降低課堂學習難度，也能引導學生對相關問題作出更深層次的研究分析，以此來為學生數學思維能力發展帶來積極影響。

例如，在講解空間幾何體的直觀圖與三視圖時，本部分教學內容包含的知識重點在于斜二測畫法。為了讓學生更好地掌握這一方法，教師便可以提前為學生制作或準備一個圓柱體的幾何模型，在直觀的視覺沖擊下，引導學生利用現有知識與經驗來思考如何畫出物體的直觀圖。先讓大家討論一下，然后可以利用信息化工具為學生介紹斜二測畫法的應用流程與要點，并以虛擬化模擬的方式直觀體現利用這一方式繪制幾何模型直觀圖與三視圖的具體過程。在學生對此形成正確理解后，教師可引導學生動手進行嘗試，這樣不僅有助于活躍課堂教學氛圍，最終取得的教學效果也更加理想。

在STEAM教育理念指導下，實現信息技術與數學教學的有機融合，既可以引導大家更深層次地理解掌握所學知識，也能借助創新性教學模式來更好地發展高階思維，使學生在探究中積累更多經驗方法，懂得整合多學科知識來尋找更適合的問題解決方案，發展高中生的探究思維。

（二）注重學科整合構建高效課堂

首先，可以通過與物理學科融合來更好地分析數量關系。對STEAM教育理念來講，突破教學界限，加強學科融合至關重要。在教育工作中，教師可通過加強數學與其他學科之間融合的方式，切實提高學生的綜合能力并培養學生的學科素養。因此在開展教育活動時，教師可以基于STEAM教學理念，巧妙聯系數學與其他學科，打造更加完美的教學框架。同時教師可以將其他學科的知識內容有計劃、有意識地融入數學教學活動中，不斷壯大教育合力，提升教育質量。

例如，在講解平面向量的知識點時，客觀分析來看，該知識點與物理學科之間具有較為緊密的聯系。例如物理學領域會體現出矢量，而矢量是向量的另一概念界定。在某種程度上，兩者相同。所以教師可以將物理學科與數學學科知識進行整合，以幫助學生更好地理解向量的內涵，構建更加完美的學習框架。在數學課中，為了進一步深化學生對向量的認識并構建完美的學習體系，教師可以布置一些與物理學科相關的向量問題，引導學生基于矢量公式，嘗試性推導向量的運算公式。必要時，教師可以引入思維導圖工具，引導學生基于概念、相同點、不同點對比矢量與向量，有效緩解學生的學習壓力，輔助其順利完成知識體系建構。在實際授課中，教師可以將物理、數學這兩個學科有機整合在一起，合理打破學科邊界，鼓勵大家以數學知識來分析解決物理問題，以物理現象來完成對數學方法的推導，為跨學科綜合發展的實現提供有力支持。

其次，可以通過與化學學科融合來更好地理解排列組合。化學、數學兩個學科之間有很多知識內容都存在密切聯系。例如，化學方程式配平和計算，并且在引導學生計算物質的量濃度等化學參數時，也會運用到大量數學知識。所以在教學過程中，教師可加強數學學科與化學學科之間的融合，通過跨學科教育的方式提升學生的學習能力，深化學生的知識理解力，使之更好地把握知識的形成過程，培養學生綜合素養。例如，在化學方程式配平教學過程中，教師會引導學生掌握歸一法，而這一方法在某種程度上便是基于數學原理而來的。簡單分析來看，指的是在配平過程中，學生需要找到方程式中的關鍵式，并通過假設的方法將前計量式轉化為1，而后采取數學運算的方式，對化學計量數進行調整。配平數學教學中，教師可以引入這一案例，引導學生立足于化學視角掌握數學知識，切實提高學生的運算能力與學科素養，也有助于提升學生的綜合數理品質。除此之外，教學過程中，教師不僅要加強數學與化學的顯性知識融合，也要注重加強兩門學科的隱性知識融合，在教學中，體現化學學科的思維方式與思想方法，進一步提高教學綜合質量。

（三）開展實踐活動激發創新潛能

一是教師要構建明確的教學主題，確保教學主題與教學難點之間有較為緊密的聯系。為了進一步體現STEAM教育理念的作用，實際授課中，教師可以圍繞重難點知識來明確課堂教學主題，為大家創造合作討論、實踐的機會，在主題探究中積極嘗試引用多學科知識來解決實際問題，強化學生學以致用能力的培養。

以“幾何體的表面展開圖”為例，對缺少空間想象力的學生，掌握這一知識點還是存在一定難度的，所以教學過程中，教師可以引入實踐化的教學活動。比如，教師可以以包粽子為背景并為學生準備一些繩子，引導學生通過用繩子捆扎幾何體的方式，使之了解立體圖形與平面圖形之間的關系，也可使之更好地理解最短路徑的問題內涵。在實踐活動設計組織中，應將重難點的突破、理解視為核心，基于這一目標來進行科學、工程、技術與藝術等其他學科知識的穿插、設計，豐富實踐活動設計，為學生多方面能力發展帶來一定的促進作用。

二是分析詳細數據不斷深化認知。數學歸根結底是一門對現實世界的存在形式、數量關系作出深入研究的學科。教師在設計組織實踐活動中應始終將創新實踐能力的培養，以及科學素養的提升視為重要目標，要對相關數據加以深度分析以及研究，以進一步深化學生的數學思維。客觀分析來看，數學與學生的生活之間具有較為緊密的聯系，是在實際生活基礎上的進一步延伸。在開展教學活動時，教師要加強數學與生活之間的融合，強化學生的知識應用能力，培養學生的學科素養。同時，在教學過程中，教師也可引入一些生活中的數據，引導學生基于自己的學習經驗對其進行分析，通過這一方法既可以發散學生的思維，也可使之掌握數學思想，切實提高自身的能力及素養。例如，在講解指數函數時，教師便可以引入與儲蓄相關的生活化案例，并為學生提供一些相應的數據，引導學生利用指數函數進行分析。必要時還可組織學生抽離其中的指數函數模型，促使學生透徹理解相應的模型內涵，提高自身的模型構建能力，實現高效解題。

三是注重認知時空的拓展，優化設計方案。對STEAM這一教育理念來講，除了對跨學科教學的重視之外，對學生探究學習、協同發展方面的考慮也不能忽視。活動開展過程中，教師應貫徹以人為本的教學思想，要提高學生的課堂參與感，給予學生充足的自主探究時間；或者可以引入小組合作模式，引導學生通過與其他學生之間的交流合作，增強自身的學習參與感，豐富學習經驗。還是以包粽子這一方式來對幾何體表面展開圖進行理解的教學為例，在課堂教學中，教師若組織大家直接開展包粽子這一活動，極易導致學生將重點都放在了其他方面，難以做到對數學學習的全身心投入，所以，要想各項教學活動保質保量地開展，就需要教師結合具體情況來設計更合理的方案開展模擬教學。為大家提供足夠的時間和空間。完成學習活動后，教師可以組織學生進行總結，分析成功或失敗的原因，并不斷完善設計方案，最后引申出其中的抽象數學模型，進一步幫助學生鞏固所得，提升教育效果。由此可見，將STEAM教育理念有效融入高中數學教學的實踐活動當中有較高的價值，在豐富學生體驗、提升其學習興趣的同時，也能鍛煉學生的知識應用能力，促使其發散思維，并提升學生的核心素養。總之，在高中數學課堂教學中，不論是為了順利落實各階段教育培養目標，還是為學生綜合素質的進一步提升，都不能忽視STEAM教育理念在實踐活動中的有效融入，并以此對活動內容與方式作出進一步優化。

四、結語

綜上所述，在STEAM教育理念下進行高中數學課堂教學活動的組織設計，不僅要求教師要及時轉變角色，突破傳統教學模式的諸多局限，還要為學生盡可能多地創造獨立思考、合作探究的機會，讓大家獲得更多發掘各方面潛能的機會。同時，還要讓大家在數學課堂上對數學和其他學科之間存在的聯系有正確認知，有效拓展視野，完善學習框架，顯著增強授課效果。