STEM教育理念與小學數學教學融合的實踐

陳天忠

相對其他學科而言，數學知識更為抽象和復雜。將STEM理念融入小學數學的教學可以形成更系統化、科學化的教學模式，一方面，可以幫助小學生養成良好的解決問題的能力，提高學生的學習效率和教師的教學水平，另一方面，可以創新教學模式，改變傳統模式中不合理的教學理念。將枯燥無味的教育模式創新成“重實踐、重理解”的教學模式，有效培養學生的自主探究理念。

作為一種教學方法，STEM教育理念是以解決問題為導向的一種課程組織方式。可以通過對教學內重組的方式將零散的教學內容變得系統化，從而提升學生的綜合能力。將STEM教育理念融入小學數學教學可以進一步提升學生的自主學習能力，幫助落實小學數學學科素養。研究以“長方體和正方體”教學為例，希望對相關研究起到一定的借鑒和參考。

1 STEM教育理念與小學數學教學融合策略

1.1 引入STEM教育理念，促思維生活化

STEM教育理念主導數學教學要生活化，在日常教學中融入生活化元素，可以讓零散的數學知識更系統化，同時更具邏輯性。所以，小學數學教師在開展教學過程中需要對教學中的重難點有明確的掌握，再結合實際情況與具體學情設計教學內容、選擇教學素材，讓晦澀難懂的理論更具實踐性，從而提升學生的綜合學習能力和實踐能力。

比如，在開展“觀察物體（三）”一課時的教學時，教師需要將培養學生的空間感作為一項重要的教學內容，引導學生展開學習，在教師的要求下完成作業，具體為：

擺一擺。

（1）如果我們從正面看到的圖案是，那么如何用五個正方體擺出來呢？

（2）如果我們從上面看到的圖案是，你能用五個正方體擺出來嗎？

（3）思考一下，你為什么要這樣擺呢？在擺放的過程中你有什么發現？掌握了什么規律？

研究為學生布置作業后并沒有明確要求實操道具，只向學生說明只要答案合理就可以。但是在學生的作業中發現學生充分利用了一切可利用的素材，按照教師的要求完成了作業。通過學生提交的作業也可以看出班級內所有學生空間思維能力的水平不盡相同，但是在動手實操方面基本都可以達到教學的要求。有的學生充分利用了現成的工具，有的自己制作了正方體，空間思維能力較強的學生可以利用二維平面直接想象到三維立體圖形。學生通過親自動手完成作業，將自己所看到的平面圖形動手復原成了立體圖形，不僅鍛煉了空間想象力和動手能力，還幫助學生積累了豐富的解決問題的經驗，鍛煉了學生解決問題的能力，提升了生活化思維能力。

由此可見，對小學階段的學生個體發展狀況加以分析，我們不難發現，他們的身心發展程度不高，思維、認知等方面的經驗比較缺乏，難以理性地投入數學課堂，認真專注地學習知識，掌握數學本質。教師要充分認識到學生的這一特點，通過與家長溝通、觀察學生學習狀況等方式來了解學生的身心發展特點，進而在STEM教育理念指導下，探尋適合的方法構建高效的數學課堂，激發學生的參與興趣、探究興趣。要讓學生在教師循序漸進的引導下主動地參與數學知識學習、數學現象觀察、數學問題探究等活動，讓學生在這一過程中真正收獲知識、鍛煉能力，促進學生自身更好地發展。

1.2 引入STEM教育理念，使思維信息化

隨著科學技術的發展，教學設備也不斷升級，在教學過程中借助現代化的教學設備輔助教學已經成為教師們常用的教學手段，STEM教育理念也支持將現代化的教學設備與教學相結合。教學內容信息化可以讓原本繁雜無味的抽象知識變得更為直觀具體，更具趣味性。教師通過多媒體、電子書包等教學能夠及時有效地提升教學質量。STEM教育理念與小學數學的融合要求教師熟練掌握教材內容并且根據學生的具體學情設計教學情境和教學活動，充分發揮學生的能動性，讓學生的創造思維得到有效提升。

在引導觀察長方體時，大部分學生可以進行有效的觀察，但由于學生的學習經驗和年齡的限制，會讓學生無法更全面地進行觀察。特別是對于學習能力比較普通的學生來說，盡管他們能夠描繪出長方體的特征，但語言組織能力卻不強，描述的也不夠精確，這就可能為日后的教學開展埋下阻礙。所以，研究在進行“長方體和正方體的認識”教學實踐時，教師可以以“點—線—面”為切入點開展教學，同時利用多媒體展示并結合教師的解說，讓學生對長方體產生初步認知。將知識通過多媒體動畫演示與教師口頭講解后，可以讓學生記得更牢、更久。所以，可以讓學生通過感知和直觀觀看的方式找到長方體的點、線、面，從而加深學生的印象，讓學生能夠對知識掌握得更加牢固。

在學生已經具體掌握了長方體的構成后，教師可以根據教材中的內容讓學生進行觀察和記錄。利用多媒體進行透視圖展示（如圖1所示），將長方體以動態畫的形式展現在學生面前，在展示的同時向學生解說面與面、棱與相對面之間的關系。然后向學生展示如何改變長方體的長度將其改變為一個特殊的長方體，直觀化的展示可以讓學生更好地理解長方體有四個相同長方形的原因。動態的變化過程會在學生腦海中留下深刻的印象，能夠為后續學習“長方體的長發生變化會引起哪些面的變化”奠定良好的學習基礎。

觀察手中的長方體，將你的發現填在書本P19的表中。

（1）長方體有（ 6 ）個面

（2）每個面都是什么形狀？

答：一般情況下是6個長方形，特殊情況下可能是兩個正方形和4個長方形。

（3）哪些面是完全相同的？

答：相對的面是完全相同的。

（4）長方體有（ 12 ）條棱。

（5）那些棱長度相等嗎？

答：相對的棱長度相等。

（6）長方體有（ 8 ）個頂點。

小學生學習幾何知識培養空間觀念的主要途徑就是實踐操作和觀察對比。所以，小學數學教師在進行教學時要充分利用好教材，構建更具生活化的情景，輔助學生掌握新知，不斷積累活動經驗，強化空間想象力，同時培養其在生活實際中將空間知識轉化為具體信息的能力，讓學生的思維能力與空間思維能力得到有效鍛煉。

由此可見，現代教育技術逐漸成熟，以信息技術為支撐的數學教學模式正在逐步發力。相對于傳統的教學活動，信息技術對課堂中的圖片、算理、問題等教學資源進行整合，將其加工為動畫、教學視頻等全新的形式，以此來激發學生的數學學習熱情。STEM教育理念當中提及了“技術”的有關概念，教師可嘗試在教學活動中搭建信息技術平臺，基于展出問題、數學互動、計算驗證的多元視角與學生展開交流，匯總數學知識與數學方法，利用信息化技術展示教學過程，與學生展開交流，幫助學生整合數學算理算法；也可以在學生完成數學學習任務之后利用信息技術導入學習任務，實現高效教學。STEM教育理念關注學生自主學習能力的培養，讓學生獨立探究數學知識，在發現問題之后進行求解，能更好地保障數學教學的有效性。

1.3 引入 STEM 教育理念，助學習多元化

作為一門邏輯性和規律性較強的學科，數學對于學生的總結能力要求較高。學生在學習數學時要學會將新舊知識聯系起來構建自己的知識體系。在擁有了自己的知識體系后，解決問題的能力也便得到了鍛煉。為了讓STEM教育理念更好地與小學數學實踐相融合，教師在備課階段需要充分了解學生的具體學情，根據不同學生的學習能力開展層次化教學。

以課后習題為例（如圖2所示），由于這道題比較考查學生的綜合能力，所以很多學生都不知道該從哪里著手去解決問題，主要原因就是沒有將之前所學的內容與本堂內容進行有機結合。缺乏空間觀念，因此在做這道題時不知從哪里入手。

如何通過解決這道題來培養學生的空間思維能力？研究通過引導學生進行一題多解的方式和學生一起完成了這道題。

（1）求站臺前后的面積（如圖3所示）。在求這道題的答案時，一般的同學都會先去求站臺前后的面積，這種方式是最為保險也最為規矩的一種計算方法，通過這種解題思路可以看出大部分同學已經掌握了組合圖形的基本特征。所以，教師可以引導學生繼續思考，告訴學生還有其他的解決方案，請同學們認真思考。在聽到教師的引導后，學生會主動思考第二種解題方法，有學生很快便給出了答案：把三個長方體摞在一起可以得到一個新的長方體，因為它們的底面相同。在得到這一答案后，教師通過多媒體對學生的解題思路進行演示（如圖4所示），通過動態化的過程演示可以讓學生的思路更加開闊，想到通過改變圖形位置的方法得到問題的答案。

（2）求站臺左右兩側的面積。通過第二種解題思路，大部分的同學都已經掌握了利用平移的方式求面積的方法（如圖5所示）。在保持原來表面積不變的條件下，利用面積相同的概念平移其中的一個面得到完整的面，能夠讓計算變得更簡單。并且在這一過程中，已經有一部分同學利用相對面面積相同的原理算出了另一側的面積。充分證明學生已經對“透視”能力有所掌握，同時也提升了自身的空間觀念。

動態化的演示過程與一題多解的方式可以培養學生解決問題的能力，讓所有同學的能力都能夠得到鍛煉和整體提升。通過師生之間的交流幫助學生開拓思維掌握了更多解題方法，提升了解決問題的能力，數學思維更為多元化，各方面的能力都得到了進一步的提升。

由此可見，在小學數學課堂教學中，為了提升STEM教育理念的應用水平，提高授課質量，教師應該及時對課堂教學效果進行總結，根據學生反饋及時改進教學方式。同時，教師要根據學生的課堂表現分析教學內容深度和廣度的拓展是否恰當，適時做出合理調整。教師的及時改進、及時優化，對提高學生的課堂學習效果有積極影響。

2 STEM教育理念與小學數學教學融合的反思

處于小學階段的學生，還沒有形成系統性的學習習慣，在對于知識掌握以及學習新知的能力上仍有許多發展空間。研究在進行教學實踐時大部分時間以引導和演示為主，更為直觀具體地向學生展示了圖形的形式和操作過程，給予學生自我思考的時間和機會較為有限，在生活化教學中，積極引導學生利用生活中常見的素材解決課堂問題時，沒有進一步拓展學生思維，讓學生利用自己的雙手創造更具生活化的學習工具，同時缺乏更多生活化的案例，在教學上與真正的生活化仍舊存在一定差距。在具體教學過程中研究沒有充分發揮學生的能動性，給予學生的時間相對較短，不利于充分發揮學生的主動性。研究在教育教學中充分尊重了學生的主體意識，大部分時間以引導為主，通過提問題和拓展思路的方式幫助學生不斷打開自身思維，引導學生主動思考，有效培養了學生的邏輯思維能力和解決問題的能力，通過信息化教學手段將學生無法直觀觀察到的立體圖形進行拆分重組等演示，更為直觀地向學生展示了立體圖形的拆解過程，有效培養了學生的空間感。并且，研究在教育教學中盡量考慮到各個層面的同學，通過分層教學的方式讓不同學習層次的同學都能夠積極參與到課堂教學中，與教師進行互動，不僅構建了良好的課堂氛圍，還為學習能力處于中下層的學生樹立了學習自信心，幫助其建立學習體系，讓其在今后的學習中能夠更有沖勁和干勁。未來，研究將會持續深耕于小學教學領域，不斷學習最新的教育理念和教學方法，始終將學生的個人成長放置于首位，不斷提升個人的教育教學水平，充分了解小學數學的教育理念與教育內涵，結合學生的具體學情與身心發展特征，設計更為有趣的教學活動和教學內容，用科學合理的問題引導學生積極思考，保持課堂內容的豐富性與課堂氛圍的活躍度，讓學生在觀察、實踐、探究的過程中提升個人能力。在今后的學習和研究中，研究會繼續積極探索STEM與小學數學課堂教學融合的實踐教學，讓小學數學教學質量得到更進一步的提升，讓學生的綜合素養得到更進一步的提高。

綜上所述，將STEM教育理念融入小學數學課堂教學，為小學數學教師提供了更多新型的教學方式，同時也為教師指明了更為科學的教學方向。STEM教育理念與小學數學課堂的融合，能夠革新小學數學的教學模式，為小學數學課堂注入更多的活力和創新點，對于學生在數學方面的學習起著非常積極的影響，不僅能夠強化學生的綜合能力，還能夠讓學生多方面綜合發展，貫徹落實小學數學學科素養的要求。但想要將STEM教學與小學數學課堂更好地結合，還需要教師不斷提高自身的教學水平和教學素養，在開展教學時需要教師根據學生的實際生活為學生設計更加貼合生活實際的案例，利用生活化的教學手段創設更生動有趣的教學情境。通過觀察、實操、對比、記錄等方式讓學生解決問題的經驗更豐富，不斷強化其邏輯思維能力與實踐能力，培養良好的空間感知立體幾何感，同時幫助其養成多元化解題能力，幫助學生構建知識體系，鍛煉學生的綜合能力，讓小學數學課堂教學質量得到進一步的提升。

（作者單位：貴州省黔南州長順縣擺所鎮下壩小學）