STEM視野下人教版和冀教版數學教材的對比

張悅

［摘? 要］ STEM教育是一種集科學、技術、工程、數學于一體的綜合課程教育，在資優教育、學習創新、持續性動機影響因素、教師能動性等方面都發揮著至關重要的作用，是數學教育改革的關鍵，是新時代改革發展的需要. STEM課程是實現STEM教育的有效手段. 文章就人教版和冀教版數學教材“一次函數”中的教學目標、知識導入、知識點、習題、數學活動等方面進行對比，分析兩個版本數學教材的優勢和不足，以期構建高效的STEM課程.

［關鍵詞］ STEM；數學教材；一次函數

STEM教育的目的是促進學生成為科學、技術、工程和數學的終身學習者. 順應國際基礎教育課程改革的趨勢，中國基礎教育階段也在不斷推進STEM教育與數學學科的融合，讓學生經歷數學的綜合應用過程，體驗數學與科學、技術、工程等學科知識、技能在解決問題時的整合過程［1］. 但是目前為止，指導STEM教育理念教學的教材還未出版，那我們應該如何推進STEM教育的數學學科融合呢？

基于此，筆者選取初中數學“一次函數”部分知識，對人教版和冀教版該部分內容從多個維度進行對比分析，為我國STEM課程實踐提供有效指導.

對比研究

1. 研究對象

函數是初中數學教學的重點和難點，一次函數是學習各類函數的起點，它反映了函數的特點、思維方式、研究方法及應用模式. 這部分內容與科學、工程和技術都有著密切的聯系，是一節典型的STEM課程. 下面，筆者對比研究人教版和冀教版教材的這部分內容，旨在為STEM課程的有效開展提供參考.

2. 教學目標

3. 人教版和冀教版教材的對比

（1）導入對比

人教版：在學習函數、正比例函數的基礎上，選取“登山隊員登山”的問題情境，得出登山隊員在登山過程中氣溫y（單位：℃）隨高度x（單位：km）變化的規律. 通過幾組具有類似關系的問題情境，引出一次函數的概念和表達式：y=kx+b（k≠0）.

冀教版：在學習函數（探索了變量間的關系）的基礎上，先選取“彈簧伸長”問題情境，尋找彈簧長度y隨物體質量x變化的規律并將其填入表格，又通過“汽車耗油”的問題情境引出一次函數的概念和表達式：y=kx+b（k≠0），并得出b=0時一次函數變為正比例函數.

（人教版和冀教版教材的導入對比見表1）

（2）知識點對比

詳見圖2、圖3和表2.

（3）習題對比

借鑒鮑建生綜合難度模型，對人教版45道習題和冀教版47道習題進行分析，包括兩個版本難度因素量化比較（如表3所示）和雷達圖模型比較（如圖4所示）.

從圖4可以看出，人教版的“運算”“知識含量”這兩個因素高于冀教版；“背景”“探究”“推理”這三個因素低于冀教版. 在STEM中體現為人教版教材重視數學運算、數學知識的培養，冀教版教材注重在科學情境中進行教學，以及推理能力、科學探究能力的培養.

（4）數學活動

人教版和冀教版教材數學活動對比如表4所示.

人教版和冀教版教材的整體比較

人教版教材的優勢：利用生活情境導入，有利于學生對一次函數的理解和掌握；知識點更全面，注重知識點的講解和知識間的內在聯系，有利于學生系統地學習基礎知識；習題的設計更注重數學運算等基本技能的練習；豐富的數學活動側重培養學生獨立思考、科學探究意識、信息技術、解決實際問題的能力.

人教版教材的不足：知識點的編排比較全面、細致，這樣不利于學生主體作用的發揮和思維的拓展，系統化的編排形式可以讓學生快速地掌握一次函數有關知識，但是不利于學生創造性品質的培養和數學能力的發展. 科學探究和信息技術有所涉及，但是不夠深入和成熟，學生只是淺顯地了解.

冀教版教材的優勢：利用科學探究情境導入，注重學生探究精神的培養；知識點少而精，多處留有余地供學生思考、探究，有利于學生數學思維的發展；習題設計注重問題背景，從個人生活、公共常識、科學情境等背景出發，更有利于學生對知識的內化和整體把握；數學活動形式簡單，但注重學生的合作交流和開放性思維的培養.

冀教版教材的不足：知識點相對較少，造成對核心概念的強化力度不夠，初中階段部分學生的學習能力和思考能力還不夠完善，需要通過知識間的聯系和數學模型的構建來培養他們的數學核心素養.

總結

本文通過對人教版和冀教版教材的對比，發現人教版教材滲透的STEM教育理念多是“科學”“技術”“數學”三方面的內容，其中“科學”“技術”雖有滲透，但與教材中內容的結合不夠深入. 冀教版教材滲透的STEM教育理念多為“科學”“數學”. 兩版本教材在“工程”上還未涉及，在教學實踐中教師可以探索如何將工程設計納入教學設計. 基礎教育應在繼承傳統教育發展模式的基礎上，強調創新和發展，而STEM教育則為我們帶來了更具綜合性和創新性的教學理念.

參考文獻：

［1］胡焱，蔣秋. 數學教育與STEM（STEAM）教育的融合：機遇與挑戰——基于數學教育與STEM（STEAM）教育國際學術研討會［J］. 數學教育學報，2019，28（06）：92-94.

［2］曾令鵬，葉育樞. 香港地區STEM教育與小學數學的深度融合及啟示［J］. 課程·教材·教法 ，2019 ，39（05）：139-143.

［3］呂世虎. 中學數學課程標準與教材研究［M］. 北京：高等教育出版社，2015.