融合STEM教育理念的小學數學綜合實踐活動設計與實證研究

摘 要：在新課程改革背景下，STEM教育是一種創新的教育模式.STEM教育理念不斷滲透在小學數學教學過程中，它倡導以大教學觀作為指導，加強學科聯系，提升學生核心素養.在小學數學教學中，將數學、科學、信息技術等學科融合起來，多學科思維碰撞，促進核心素養發展，形成創新思維，使學生思維更為多元化.無論是在數學課堂教學的前置性學習環節，還是課堂教學內容、活動的具體設計與組織以及課外的綜合實踐活動，都要在體現跨學科理念的同時重視小學生創新意識、合作意識等綜合素質的培養與提升，實現小學生的全面發展.

關鍵詞：STEM教育理念；小學數學；實踐活動；策略

中圖分類號：G622 文獻標識碼：A 文章編號：1008-0333（2023）26-0059-03

作者簡介：謝靜（1996.1-），女，江蘇省揚州人，本科，中學二級教師，從事小學數學教學研究.

基金項目：課題“小學數學‘綜合與實踐領域課程開發和實施的研究”階段性研究成果（課題題號：2021/P/082）

教師應該以STEM教育理念為核心開展數學教學活動，給學生提供豐富的綜合性教學內容，創設貼近現實生活的數學情境，將學生引領到真實的活動情境中，從而降低學生對新授知識的畏難情緒，充分調動小學生對新知識的探究欲望.

1 STEM教育理念的概念及意義

STEM教育理念是一種重實踐、跨學科，區別于傳統注重書本知識的單一學科教學的教育概念.它是以跨學科意識為基礎，運用兩種或兩種以上的學科觀念及跨學科觀念，解決真實問題的課程與學習取向.在教學實踐過程中，STEM教育理念具有重要意義.第一，該理念可培養學生的創新意識及批判能力；第二，該理念強調問題導向，能夠培養學生運用所學知識解決實際問題的能力；第三，該理念實現了學科之間的交互融合，可在一定程度上提高學生的思維整合能力[1].

STEM教育是在建構主義理論基礎上衍生出的一種教學形式，它注重現實生活與理論知識的結合，創新教學模式，讓學生能夠與其他同學分享自己的想法和意見.一般情況下，教師結合學生的日常生活設計教學項目，在教學內容中融入不同學科和跨學科的知識，所以STEM教育具有跨學科性、情景性、趣味性和合作探究性，能讓學生在實際生活中應用結構化的知識理論.STEM教學作為一種綜合性的教學模式，合理運用教學工具收集教學資源，實現學生綜合素養的提升.

總而言之，STEM教育理念有利于引導學生的跨學科學習，完善學生的知識體系.根據STEM教育理念要求，學生圍繞生活中真實存在的數學問題，需要運用科學技術，了解科學技術運用的原理和方法，了解工程項目推進的系統性步驟，深入分析數學知識的運用，這樣則可以實現“從生活走向數學，從數學走向社會”，為適應社會發展構建知識體系.實踐探究的過程需要客觀、嚴謹的科學態度，需要堅持不懈的意志品質，也需要團隊合作的思想精神等等，而學生身處于實踐探究過程之中，會潛移默化地調整自身的情感態度、價值觀念，實現全面發展.

2 小學數學綜合實踐活動的現狀分析

2.1 學生對數學學習缺乏興趣

很多學生覺得學習數學是一項枯燥無味的活動，學生在學習中的消極情緒嚴重影響小學數學的教學效果.對此，教師需要注重培養學生的數學生活化思想以及學習數學的正確思維模式.在數學教學中，教師需將數學思想滲透到學生的數學作業中，并加強練習，使數學思想成為學生的核心素養，為學生未來的數學學習建立正確的思想觀念.

2.2 教師授課形式傳統單一

在“雙減”背景下，基于信息技術的發展，各種先進的信息技術被應用到數學課堂中，大大提高了小學數學學科的教學效果.然而，由于考試仍是當前評價學習效果的主要方式，許多教師仍然堅持使用原始的教學方法，幻燈片是教師向學生展示課程主題和教學內容的主要工具.在作業設計環節，教師仍然延續傳統的題海戰略，減少了學生的實踐性學習活動，學生對數學生活化缺乏基本理解.數學是一門需要獨立自主思考的學科，但在實際教學過程中，多數教師只注重教學內容的講解，學生對基礎知識和基本技能的掌握情況并不理想.

2.3 缺乏解決生活問題能力的培養

目前，大部分小學課程采用“填鴨式”的教學模式.如此教學模式，不利于培養學生解決問題的能力.對數學學科而言，它具有嚴密的邏輯性，學生除了要理解課堂教學內容外，還需通過完成一定量的作業進行鞏固.在實際學習中，課后作業設計缺乏應有的價值，作業起不到培養學生解決問題能力的作用，反而成了學生學習的絆腳石.

3 融合STEM理念的小學數學實踐活動的教學策略

3.1 利用STEM學科融合，實現融會貫通

STEM教育作為一種創新的教育模式，它倡導以大教學觀作為指導，加強學科聯系，提升學生核心素養.在小學數學教學中，將數學、科學、信息技術、工程融合起來，多學科思維碰撞，促進核心素養發展，形成創新思維，能輕松解決教學難點，使學生思維更為多元化［2］.例如，在人教版教材五年級下冊“觀察物體”教學中，如果運用傳統的教學方法，師生需準備大量的小正方體，且學生操作時需要花費大量的課堂教學時間，教學效率低下.如果利用信息技術手段，讓學生在電腦上模擬拼一拼，電腦上會直觀、形象地呈現圖形的組合過程，從而實現化難為易，輕松突破教學難點，大大提高了課堂教學效率.又如，在“找規律”教學中，教師可利用多媒體課件播放一些具有一定排列規律的物體的圖片讓學生欣賞，如紅綠燈、斑馬線、民間剪紙及古代建筑等.這節課讓學生感受到有規律的物體可以給人帶來美的享受，提高了學生的審美能力.教師利用信息技術、美術活躍了學生學習的氣氛，提高了教學效果.

3.2 改變教學理念，使教學內容生活化

首先，在教學過程中，要善于發現數學問題.問題是啟發學生思考，激發學生實踐探究動機的重要驅動力.小學數學所涉及到的數學知識和數學問題都是與生活實際密切相關的［3］.其次，要拓展活動，探求新的實踐方法.這一環節是實踐活動設計方案的具體實施過程，為保證學生對實踐過程的真實體驗，教師應注重營造良好的探究學習環境.例如，在人教版教材六年級上冊“比”教學開始前，教師在完成基礎知識講解，引導學生進行探究比例應用的過程中，組織學生開展實踐活動.在活動中，教師為學生創設情境：在學習地理的時候，同學們經常會看到一些關于湖泊面積的資料，如洞庭湖面積為2 820平方千米、太湖面積為2 338.1平方千米等等.同學們對規則圖形面積的計算并不陌生，但這些湖泊的形狀并不規則，那么這些湖泊的面積是怎么測量出來的呢？六年級學生已經具備了一定的數學與地理知識基礎，不難想到要想測量湖泊的面積需要地圖、比例尺.由此，教師為學生提供了當地某一湖泊的地圖，比例尺約為1∶10 000，并引導學生發現問題：如何計算湖泊的面積？在提出問題后，學生能夠產生強烈的探究欲望，同時也為后續探究活動的有序開展提供方向.為了拓展學生視野，融入科學、技術等元素，教師又引入了新的方法——利用Scratch軟件，計算不規則圖形面積.在介紹這一新的方法時，教師根據學生認知水平提問，幫助學生理解“通過大量重復試驗，頻率約等于概率”，并回歸到問題，引導學生利用軟件，通過測試頻率實現對湖泊面積的計算.在實踐中，教師將學生進行編號，要求各組學生根據活動要求，分析數據并進行計算，最后各組匯報計算過程.這樣的實踐過程是學生體驗不同解決方案的過程，也是學生親身參與實踐的過程，教師在實踐中應加強對學生的組織引導，提高學生實踐活動開展的效果.

3.3 運用STEM創設情境，激發學習興趣

為了有效激發小學生對數學學科的學習興趣，教師要結合學生的實際情況，在準確把握教材內容的基礎上，適當運用STEM教學理念創設豐富的綜合性教學內容和生活化的教學情境，將STEM教育理念與小學生的生活經驗和數學知識相互融合，引領學生感知現實生活中所蘊含的數學知識，逐漸降低學生對抽象知識的陌生程度，增強小學生對數學的認知能力.因此，教師要運用STEM理念挖掘現實生活中的教學素材，為學生構建熟悉的生活場景，不斷提升他們的學習興趣.例如，在人教版教材六年級上冊“百分數”教學中，教師可提前布置學生實踐任務：將10粒綠豆泡在水里，每天觀察綠豆的變化并記錄下來，直到發芽為止.在教學過程中，讓學生匯報綠豆的變化和發芽情況，并計算綠豆的發芽率.教師通過把科學、語文和數學等知識整合在一起，讓學生更好的理解“百分數”的意義.

3.4 運用STEM教學理念，反思教學過程在小學數學教學實踐中，STEM教育理念的滲透雖然引起了教育工作者的關注，但是實踐經驗不足的問題依然比較突出，而這就需要教師對實踐工作不斷反思，在實踐中積累經驗，不斷完善實踐模式.

例如，在人教版教材六年級下冊“比例”一課的實踐探究中，經過學生的實踐過程，教師發現課程的研究已經打破了數學學科知識的界限，引入了科學、技術，因此，較為充分地體現 STEM的理念;學生在實踐探究中需要回顧比例的相關知識，還需要探究理解概率與頻率的聯系，理解Scratch在估測圖形面積中的工作原理，這必然會豐富學生的知識儲備，提高學生對科學、技術、數學以及工程知識的體驗.在實踐中，教師引導學生分組合作，并采用多種解題策略和途徑，這樣有效拓展了學生的思路，也增強了學生的團隊凝聚力.通過這樣的評價和反思，教師能夠及時總結反饋實踐過程，及時掌握數學實踐活動中出現的問題并著手解決，進而不斷改善教學質量.

3.5 借助STEM設計問題，鍛煉數學思維

融合STEM教育理念，既有利于鍛煉小學生分析問題的能力，也有利于使他們的思維越來越活躍.因此，教師要善于借助STEM教學理念合理地設計數學問題，嚴格把控問題的難度，盡可能地讓問題符合學生的認知水平.

例如，教師在教學人教版教材六年級上冊“圓”時，借助STEM教學理念設計了具有啟發性的問題：同學們，請大家看投影中出示的兩張圖片，分別是汽車的輪胎和大馬路上的井蓋，它們的外表為什么是圓形的？可不可以是正方形的呢？教師結合小學生的實際情況以及原有的經驗提出了難度適中的數學問題，來幫助學生進一步認識“圓”.

綜上所述，在STEM教育理念下小學數學教學活動注重學生的實踐與探究.在教學中，教師啟發學生發現生活中的數學問題，引導學生設計實踐活動，組織實踐活動、反思實踐活動，最后形成實際解決方案.這樣的教學實踐過程契合學生探究學習的需要，對于學生數學綜合素養的發展具有重要意義.

參考文獻：

［1］ 徐闖榮.關于STEM教育理念的教學活動設計與實證研究分析[J].科學咨詢，2020（42）：230.

[2] 何志芹.STEM教育理念與小學數學“綜合與實踐”活動的融合[J].啟迪，2022（23）：118-120.

[3] 王艷會.應用STEM教育理念創新教學方法[J].小學科學，2022（9）：78-80.

［責任編輯：李 璟］