STEAM教育理念在小學(xué)數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課程中的應(yīng)用

趙俊偉 朱國森

［摘? 要］ 數(shù)學(xué)知識與生活實際聯(lián)系緊密，具有較強的實用性，小學(xué)數(shù)學(xué)中的“綜合與實踐”課程給學(xué)生增加了實踐的平臺。通過在實際情境中參與學(xué)習(xí)活動，學(xué)生經(jīng)歷知識的獲取過程，提升學(xué)科綜合能力。STEAM教育理念主張跨學(xué)科融合，在真實情境中進行項目化學(xué)習(xí)，能夠培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。STEAM教育理念下的小學(xué)數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課程對于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)力具有重要的推動作用。

［關(guān)鍵詞］ STEAM教育理念；小學(xué)數(shù)學(xué)；綜合與實踐；教學(xué)策略

基金項目：江蘇省“十四五”教育科學(xué)規(guī)劃課題“農(nóng)村小學(xué)數(shù)學(xué)課堂中運用STEAM Math學(xué)具促進學(xué)生深度學(xué)習(xí)的實踐研究”（課題編號：D/2021/02/482）。

作者簡介：趙俊偉（1988—），本科學(xué)歷，一級教師，從事小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)工作，曾獲江蘇省青少年科技教育先進個人榮譽，2020年獲評泰州市教壇新秀稱號。

STEAM教育理念最早是在美國提出的，近幾年在國內(nèi)出現(xiàn)了運用該理念教學(xué)的熱潮。作為一種項目化的學(xué)習(xí)方式，STEAM教育理念下的教學(xué)活動具有綜合性、實踐性等特點，融合了多種學(xué)科知識。與傳統(tǒng)的教學(xué)方式側(cè)重于“教師講，學(xué)生聽”不同，STEAM教育理念下的教學(xué)以項目活動為載體，讓學(xué)生去實際操作，以提升學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題、解決問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。在學(xué)生解決項目問題的過程中，不僅需要使用相關(guān)的數(shù)學(xué)、信息等知識，還需要應(yīng)用學(xué)生團隊合作和協(xié)調(diào)能力，并具備建構(gòu)知識的思維創(chuàng)新能力，從而形成適應(yīng)社會的必備品格和關(guān)鍵能力。小學(xué)數(shù)學(xué)課程中設(shè)置“綜合與實踐”課程的教學(xué)目標是引導(dǎo)學(xué)生通過同伴合作進行問題分析和解決，從而提升知識運用的能力。這種在目標指引下逐步探究問題、解決問題，進而收獲學(xué)習(xí)成果的學(xué)習(xí)過程，與STEAM教育理念的本質(zhì)是一致的。STEAM教育理念在我國的運用最早始于小學(xué)的科學(xué)探索，在這一領(lǐng)域的運用已經(jīng)日臻成熟。但目前在小學(xué)數(shù)學(xué)中運用STEAM教育理念還處在探索階段，筆者嘗試研究在小學(xué)數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課中運用該教育理念的策略，以提升學(xué)生的綜合能力。

一、教學(xué)目標的多元化

STEAM教育以跨學(xué)科融合為特色，以項目化學(xué)習(xí)為載體，著重培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。在這一教育理念下，教學(xué)目標是多元化的，涵蓋了多學(xué)科的知識和技能及素養(yǎng)要求。教師在制定教學(xué)目標時，要綜合考慮各學(xué)科的知識和技能目標，以及STEAM教育理念下的素養(yǎng)要求，包括提高學(xué)生的思維能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新精神，促使學(xué)生樹立正確的價值觀等，將原先只重視學(xué)科知識的學(xué)習(xí)和技能目標的培養(yǎng)轉(zhuǎn)向重視素養(yǎng)目標的實現(xiàn)，并與學(xué)科核心素養(yǎng)相結(jié)合，落實小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)科的育人目標。

案例1? 營養(yǎng)午餐

教學(xué)目標：（1）在搭配合理的營養(yǎng)午餐任務(wù)中，能夠熟練運用數(shù)學(xué)排列組合和統(tǒng)計的知識，了解營養(yǎng)午餐的基本指標及各種營養(yǎng)元素對身體的不同作用，實現(xiàn)科學(xué)合理搭配。

（2）通過自己的實踐，搭配營養(yǎng)午餐，培養(yǎng)思維的嚴密性和有序性。

（3）通過完成搭配營養(yǎng)午餐的任務(wù)，養(yǎng)成合理飲食、不偏食、不挑食的飲食習(xí)慣，懂得科學(xué)飲食的重要性。

案例2? 節(jié)約用水

教學(xué)目標：（1）掌握平均數(shù)的概念，學(xué)會計算平均數(shù)，通過計算結(jié)果切實感受我國水資源的寶貴，并掌握節(jié)約用水的方法，開展節(jié)約用水的手抄報比賽、演講比賽、主題征文比賽和節(jié)約用水的宣傳活動。

（2）通過節(jié)約用水的活動，初步形成借助數(shù)據(jù)表達的意識。

（3）在活動過程中認識到節(jié)約用水的重要性，增強環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的意識，提高數(shù)學(xué)應(yīng)用能力。

二、教學(xué)實踐活動的開展

STEAM教育以實踐活動為基礎(chǔ)，教師通過情境創(chuàng)設(shè)、問題驅(qū)動的形式引導(dǎo)學(xué)生在實踐活動中開展探究，主動發(fā)現(xiàn)和解決問題，從被動學(xué)習(xí)向主動學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)化。實踐活動是學(xué)生進行知識應(yīng)用的過程，并在探究中以小組合作的形式進行團隊協(xié)作，自主設(shè)計和優(yōu)化解決問題的方案，這一探究的過程蘊含了豐富的教育理念，使學(xué)生在探索和實踐的過程中不僅能夠提高知識應(yīng)用能力，還能提升動手實踐的能力。

案例3? 確定起跑線

課件展示奧運會男子400米比賽的場景，讓學(xué)生關(guān)注運動員的起跑地點與我們?nèi)粘?0米跑步有何不同。

師：在400米比賽中，為什么運動員的起跑線不一樣？參加400米比賽的運動員跑的路程一樣嗎？站在前面的運動員跑的路程會不會短一些？

學(xué)生以小組為單位開展討論研究，經(jīng)過實際測量得到結(jié)論，并且思考運動員起點不一樣的原因。

小組一：運動員賽跑時起點不一樣，但是他們的終點是一樣的，這是由跑道內(nèi)外圈的長度不同造成的。

小組二：運動員起跑線的不同正是為了保證每個人無論是在哪一個跑道都能跑一樣的路程，因為運動場內(nèi)圈的長度較短，所以跑內(nèi)圈的運動員的起跑線要往后移，這樣可以保證大家的距離是一樣的。

師：很好。我們怎樣確定每個運動員應(yīng)該前移或后移的距離呢？這需要依靠我們通過實際測量所獲得的數(shù)據(jù)。下面我們就一起到操場實際測量一下。

學(xué)生以小組為單位準備好測量工具，根據(jù)環(huán)形跑道的特點確定測量方案，記錄下測量的數(shù)據(jù)并整理好之后，進行表格匯總，最終通過跑道的距離差確定每條起跑線的位置。

師：大家通過測量都獲得了數(shù)據(jù)，你們在計算跑道距離差的過程中有沒有什么發(fā)現(xiàn)呢？

小組三：我們小組發(fā)現(xiàn)兩個相鄰跑道的長度之差和兩個相鄰半圓形跑道所組成的圓的周長之差是相等的。

小組四：我們也發(fā)現(xiàn)第三小組所說的規(guī)律了，而且還發(fā)現(xiàn)相鄰的兩個圓的周長的差都等于2.3π米，因此我們認為相鄰跑道間外圈比內(nèi)圈長2.3π米。這說明運動員的起跑線隨跑道的變化而發(fā)生相應(yīng)的改變。

三、問題導(dǎo)向?qū)W習(xí)模式

STEAM教育理念下的學(xué)習(xí)是以問題為導(dǎo)向的學(xué)習(xí)模式，教師通過問題設(shè)計引導(dǎo)學(xué)生進行活動思考，學(xué)生以小組為單位開展探究學(xué)習(xí)，討論問題解決的方案。這種學(xué)習(xí)模式強調(diào)學(xué)生的合作探究，學(xué)生做好組內(nèi)分工，協(xié)作完成探究任務(wù)，主要有以下幾個重要環(huán)節(jié)：（1）創(chuàng)建學(xué)習(xí)小組，做好小組成員分工；（2）小組成員分析研究確定探究項目；（3）制定主要的活動方案；（4）執(zhí)行具體方案，挑戰(zhàn)現(xiàn)實問題；（5）探究成果展示。在學(xué)生探究學(xué)習(xí)的過程中，教師主要起橋梁和支架的作用，可以進行點撥和指導(dǎo)，但不要過多干涉，應(yīng)以學(xué)生為主體，放手讓學(xué)生去參與活動，提高學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力。以問題為導(dǎo)向，以小組學(xué)習(xí)為主體的項目化學(xué)習(xí)是STEAM教育提倡的活動結(jié)構(gòu)，具有提升學(xué)生綜合能力的重要價值。

案例4? 混合運算

問題情境：元旦就要到了，學(xué)校打算用學(xué)生自己制作的燈籠裝飾校園。假設(shè)全校學(xué)生每天可以制作15個燈籠，學(xué)校一共需要100個，全校學(xué)生已經(jīng)做了3天，請問還需要做多少個？

生1：先算出已經(jīng)做了15×3=45（個），再用100-45=55（個），所以還需要做55個。

師：很好，如果我們的問題變成一共需要100個燈籠，同學(xué)們已經(jīng)做了20個，一共做了4天，如果再做3天，請問還需要做多少個呢？請大家分組討論。

第一小組：一開始4天做了20個，說明每天做了20÷4=5（個），那么一共做了7天，也就是5×7=35（個），所以還需要做100-35=65（個）。

第二小組：我們可以把這些算式進行整合，列式為100-20÷4×（4+3）。

師：兩個小組的計算結(jié)果是相同的，但是在計算過程中有什么不同點呢？

生3：第二小組列的算式里有括號，計算的時候先計算括號內(nèi)的算式，這和實際分步驟計算結(jié)果是一樣的。

……

教師通過創(chuàng)設(shè)問題情境，以問題引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)混合計算中的運算規(guī)則，自主探究，找到解決問題的方案，培養(yǎng)了學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。

四、跨學(xué)科融合教學(xué)

跨學(xué)科融合教學(xué)是STEAM教育理念中的重要內(nèi)容，主要指教師將數(shù)學(xué)知識與其他學(xué)科知識相互融合，引導(dǎo)學(xué)生通過靈活思考，從多個角度解決問題，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。跨學(xué)科融合教學(xué)中，學(xué)生可以靈活運用已經(jīng)掌握的知識，在鞏固所學(xué)知識的基礎(chǔ)上，培養(yǎng)自身的綜合分析能力，從而自覺地建構(gòu)知識體系，提高自身的辨析和應(yīng)用知識的能力。跨學(xué)科融合既包括了不同的學(xué)校課程之間的融合，還包括了學(xué)校課程與社會資源的融合。學(xué)校作為教學(xué)的組織者，需要為跨學(xué)科融合知識的學(xué)習(xí)搭建平臺，如可以召集不同學(xué)科的教師采取整體規(guī)劃、多學(xué)科整合和分組細化的模式進行集體研討和備課，以開展多種配套課程。跨學(xué)科融合教學(xué)中，教師應(yīng)尊重學(xué)生的個性化需要，促進學(xué)生的特長發(fā)展。教師要充分挖掘校內(nèi)校外的多種資源，根據(jù)學(xué)生的認知規(guī)律和認知特點，設(shè)計符合學(xué)生生活實際的教學(xué)案例。

1. 學(xué)科融合

案例5? 數(shù)學(xué)與音樂知識融合

師：音樂和數(shù)學(xué)有著巧妙的關(guān)系，在音樂中有全音符、二分音符、四分音符、八分音符等，它們所代表的音的長短不同，二分音符的時值為全音符的一半。假設(shè)全音符的時值為1，我們用分數(shù)如何表示二分音符呢？

生1：既然是一半，那么可以記為1/2。

師：很好。四分音符呢？

生2：1/4。

師：以此類推，八分音符為1/8，十六分音符為1/16。如果全音符為四拍，那么二分音符是幾拍？

生3：因為二分音符是全音符的一半，所以二分音符為兩拍。

……

師：音樂和數(shù)學(xué)的關(guān)系還不止于此，每首樂曲的節(jié)拍也是用數(shù)字進行表示的，如四三拍、四四拍等，這里的分母代表以四分音符為1拍，而分子則代表每小節(jié)有幾拍。正是因為不同的音符時值、不同的節(jié)拍，我們才能感受到音樂的魅力。

在教學(xué)中教師采取問題引導(dǎo)的方式，從一個知識點出發(fā)不斷延伸，產(chǎn)生多個知識點。本案例中，教師借音樂知識讓學(xué)生進一步了解分數(shù)的含義，從而增強學(xué)生對分數(shù)這一知識概念的理解，并在后續(xù)的問題中進行了具體應(yīng)用。

案例6? 數(shù)字編碼

師：同學(xué)們從開學(xué)第一天就有了學(xué)號，那么我們的學(xué)號是怎么組成的呢？

生1：我們的班級號碼04，男生01，女生02，接下來就是每個人的號碼。

師：很好，我們還知道了郵政編碼和身份證號碼，那么大家知道這些號碼是怎么組成，這些數(shù)字又分別表示什么意思嗎？為什么郵政編碼是6個數(shù)字呢？

教師通過連續(xù)追問使學(xué)生進一步深入理解這些數(shù)字編排的規(guī)律和意義，這些數(shù)字的形成背后有許多的知識，進而引導(dǎo)學(xué)生查閱資料或者邀請郵局、公安局等相關(guān)部門人員給學(xué)生進行科普和講解，將數(shù)學(xué)知識與社會學(xué)的相關(guān)知識相結(jié)合，體現(xiàn)STEAM教育跨學(xué)科融合的理念。

2. 社會學(xué)習(xí)資源融合

STEAM教育的開展不僅涉及課堂中的學(xué)科知識，還與生活密切相關(guān)，因此僅僅依靠課堂的學(xué)習(xí)時間是遠遠不夠的，教師還要充分發(fā)揮社會資源的作用，讓學(xué)生能夠充分利用課外時間開展實踐活動。教師可以進行自主學(xué)習(xí)的設(shè)計，讓學(xué)生在教學(xué)情境的引導(dǎo)下提前進行學(xué)習(xí)，將所要研究的問題與生活相結(jié)合，產(chǎn)生初步的印象，為課堂學(xué)習(xí)打好基礎(chǔ)，并為進一步的探究學(xué)習(xí)做好鋪墊。

案例7? 生活中的百分數(shù)

這一部分知識與生活密切相關(guān)，教師可以進行自主學(xué)習(xí)作業(yè)的布置，讓學(xué)生提前對百分數(shù)進行了解：（1）了解銀行的存款利率。（2）選擇銀行儲蓄中最適合的方案進行存錢，并計算一定時間后可以拿到的利息。

通過這些作業(yè)的布置讓學(xué)生提前了解百分數(shù)在生活中的應(yīng)用，對百分數(shù)產(chǎn)生初步的印象，按照自己的個性特點去嘗試了解想了解的內(nèi)容，根據(jù)自己的想法去了解和學(xué)習(xí)，實現(xiàn)自我發(fā)展的目標。

案例8? 自行車里的數(shù)學(xué)知識

自行車是學(xué)生在生活中非常熟悉的物品，其只有真正熟悉自行車才能了解其中的數(shù)學(xué)知識，因此教師要提前布置好自主學(xué)習(xí)的作業(yè)。

（1）請大家回去學(xué)習(xí)騎一騎自行車。（2）觀察自行車的構(gòu)造，數(shù)一數(shù)自行車的前齒輪和后齒輪分別有多少齒數(shù)，測量一下車輪的半徑并記錄下來。（3）觀察自行車的前齒輪和后齒輪之間是通過什么進行連接的？在自行車轉(zhuǎn)動的過程中，前齒輪與后齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)之間有什么關(guān)系？在踩踏板轉(zhuǎn)動和車輪轉(zhuǎn)動的過程中，前后輪的轉(zhuǎn)動有什么關(guān)系？

學(xué)生通過完成教師提前布置的預(yù)習(xí)作業(yè)，深入了解自行車的轉(zhuǎn)動原理，為課堂學(xué)習(xí)中探索自行車隱藏的數(shù)學(xué)知識打下了基礎(chǔ)。因此STEAM教育理念下數(shù)學(xué)知識的學(xué)習(xí)立足于課堂，但不局限于課堂，要將課堂的學(xué)習(xí)延伸到課外，拓展學(xué)習(xí)的視野，讓學(xué)生實現(xiàn)深度學(xué)習(xí)。

STEAM教育理念下的小學(xué)數(shù)學(xué)課堂不僅關(guān)注數(shù)學(xué)學(xué)科知識，而且重視多學(xué)科的知識融合，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體會知識的發(fā)現(xiàn)過程；不僅關(guān)注學(xué)習(xí)的結(jié)果，而且關(guān)注學(xué)生的主動參與、積極實踐，以發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)意，提高學(xué)生的動手實踐能力。在“綜合與實踐”的課程中，通過項目化問題，教師組織學(xué)生進行小組合作，借小組活動提高學(xué)生的參與度，并讓學(xué)生直接感受知識發(fā)展的過程。STEAM教育理念在教學(xué)中得到了廣泛的應(yīng)用，但是在推廣過程中還伴隨著新的教育模式、學(xué)習(xí)方式的建構(gòu)，因此在踐行這一理論的過程中要注重理念的精髓，避免過分注重形式，真正將STEAM教育提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的價值用到實處。

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