STEM教育理念在高中數學教學中的運用探索

路漫

【摘要】STEM教育理念是近年來興起的一種跨學科思維，強調在教育教學的過程中實現多學科之間的交叉融合，以促進學生綜合能力的發展.STEM教育理念中，STEM分別代表了不同的含義，其中S代表科學（science）、T代表技術（technology）、E代表工程（engineering）、M代表數學（mathematics）.STEM教育理念在高中數學教育教學實踐中的應用，為實現高中數學實踐教學的探索提供了路徑支持，為實現我國高中階段數學教學體系的創新發展提供了理念指導.基于此，文章結合STEM教育理念運用于高中數學教學實踐中的價值，以及在高中數學課程中融入STEM教育理念的可行性，并以“解三角形”教學為例提出了STEM教育理念在高中數學教學中的實踐運用策略.

【關鍵詞】STEM教育理念；高中數學；教學實踐；解三角形

引 言

近年來，隨著我國教育教學改革的不斷推進，社會各界對高中階段教育教學工作的重視程度不斷提升.數學是高中教育教學學科體系中難度較大的學科之一，對學生的邏輯思維水平要求較高，是高中階段教育教學中的重難點學科之一.高中階段教學中，實現數學教育教學質量的提升是教學改革發展中重點關注的問題，提高學生知識掌握的效率及學生運用數學知識解決實際問題的能力是教育教學中重點關注的內容.STEM教育理念是一種新興的教學模式，符合教育發展趨勢，可以促進學生對不同學科知識的融會貫通，增強學生知識遷移以及運用的能力.因此，對STEM教育理念在高中數學教學實踐中的應用進行分析意義重大.

一、STEM教育理念運用于高中數學教學實踐中的價值

（一）培養能夠解決實際問題的復合型人才

將STEM教育理念運用于高中數學教學實踐中，可以幫助學生在學習數學的過程中，了解數學在實際生活中的應用，培養能夠解決實際問題的復合型人才.具體來說，STEM教育理念可以引導高中數學教學從純理論學習向實際應用延伸，讓學生學會將數學知識運用到實際問題解決中.這樣的學習方式不僅可以提高學生的學習興趣，還可以培養學生的創新思維和實踐能力.同時，STEM教育理念可以讓學生了解到不同學科之間的聯系，促進學科融合，培養學生綜合素質，為其未來發展打下堅實的基礎.此外，STEM教育理念還可以幫助學生在高中數學教學中獲得更加深入和系統的數學知識，掌握數學的本質和內在聯系.這是因為STEM教育理念強調跨學科的整合和交叉，可以讓學生從不同角度理解和應用數學知識，從而形成更加深入和系統的數學知識結構.這對于學生未來從事數學或相關領域的研究和創新工作具有重要意義.最后，STEM教育理念可以提高學生的自主學習能力，培養學生的團隊合作和溝通能力，以及解決問題的能力.這些能力都是當今社會所需要的復合型人才必備的素質，也是學生未來進入高等院校和職場所需的必要技能.

（二）實現高中數學教學模式的創新發展

在STEM教育理念下，學生可以通過自主學習、團隊協作等方式深入理解數學的本質和應用，從而培養創新思維和實踐能力.在教學中，STEM教育理念在以下幾個方面促進了高中數學教學模式的創新發展.首先，采用跨學科的教學方法.STEM教育理念強調不同學科之間的聯系和整合，可以讓學生了解數學與其他學科之間的關系，如數學和物理、化學、計算機科學等學科的聯系.這樣的跨學科教學可以幫助學生理解數學知識的實際應用價值，從而更好地掌握數學知識.其次，強調實踐應用.STEM教育的核心理念是實踐應用，教師可以將實際問題引入數學教學中，讓學生在實踐中學習和應用數學知識.例如，學生可以通過建模、數據分析、編程等方式來解決實際問題，從而更好地理解數學知識的實際應用和價值.最后，有助于實現個性化教學.STEM教育理念注重學生的個性化學習，教師可以根據學生的不同學習水平和興趣愛好，采用不同的教學方法，設計不同的教學任務，讓學生在不同的領域得到充分的發展.

（三）豐富高中數學教學內容

STEM教育理念可以豐富高中數學課程內容，強調科學、技術、工程和數學的融合，讓學生在實際應用中學習和掌握數學知識.例如，在學習幾何知識時，教師可以通過建模、設計、制造等方式，讓學生深入了解幾何知識在現實生活中的應用.通過這種方式，學生可以更好地理解數學知識的實際應用和價值，從而激發學生的學習興趣和探究熱情.STEM教育注重培養學生的實踐能力和團隊協作能力，可以讓學生在實踐中培養解決問題的能力.例如，在學習概率知識時，教師可以引入實際問題，讓學生在團隊中合作，通過實驗和數據分析解決問題.通過這種方式，學生不僅可以掌握概率的理論知識，還可以培養實踐能力和團隊協作能力.

（四）契合高中數學課程目標要求

高中數學是學生接受STEM教育的重要基礎.高中數學課程目標中要求學生熟練掌握數學基本概念和技能，同時要求學生具備解決實際問題的能力和創新思維能力.STEM教育可以很好地契合這些要求，讓學生在數學學習中獲得更廣泛的知識和技能，并能將其應用于實際問題的解決中.STEM教育理念的實踐可以通過多種方式來體現.例如，教師可以通過教授解決實際問題的方法來讓學生了解數學的應用.在這個過程中，學生將學習如何用數學方法來解決實際問題，并學會如何應用自己已掌握的數學知識和技能.這種教學方法可以幫助學生更好地理解數學概念，并提高他們的解決問題能力.

二、在高中數學課程中融入STEM教育理念的可行性

（一）課程理念的緊密聯系

STEM教育理念與高中數學課程理念有著緊密的聯系.STEM教育理念注重培養學生的實踐能力、創新能力和解決問題能力，而高中數學課程也有類似的課程理念.高中數學課程理念在讓學生掌握基本概念和技能的同時，注重發展學生的思維能力和創新能力.高中數學教育強調培養學生的邏輯思維、抽象思維、推理思維等，這些思維能力也是STEM教育所注重的. STEM教育理念要求學生不僅要學習理論知識，還要學會將知識應用于實際問題的解決中，這也是高中數學教育所強調的“解決問題能力”.因此，高中數學課程與STEM教育理念的緊密聯系，使得高中數學課程更容易融入STEM教育理念.通過在數學課程中注重實踐能力的培養、提高學生的創新意識和思維能力，可以讓學生更好地理解數學知識，并將這些知識應用于實際問題的解決中.

（二）教育情境的真實性

教育情境的真實性是STEM教育中非常重要的一個方面，它強調將學科知識融入實際應用場景中，讓學生通過實踐體驗學習知識和技能.在高中數學課程中，將STEM教育理念融入課程設計，可以讓學生更好地理解數學知識的實際應用，提高學習的興趣和動機.在數學教學中，教師可以將實際情境和數學知識相結合，創設一些有趣的問題和場景，讓學生通過解決問題來學習數學知識.例如，在學習“三角函數”時，教師可以引入航空、導航等領域的實際案例，讓學生了解三角函數在這些領域中的應用，進而加深對知識的理解.在學習“統計學”時，教師可以引入一些現實中的數據，讓學生通過統計分析來解決實際問題，增強學習的實用性.教學中融入STEM理念，可以幫助學生更深入地了解實際情境下的數學應用.比如，讓學生設計一個無人機航拍系統，需要學生運用數學知識和技能，如三角函數、概率統計等，同時需要掌握工程技術和計算機編程等能力.通過這種實際應用的方式，學生能真正體驗數學知識在現實中的應用價值，提高學習的興趣和動機.因此，高中數學課程融入STEM教育理念是可行的，教師可以通過創設實際情境、引入實際案例，讓學生更好地理解數學知識的實際應用，提高學習的興趣和動機.

三、STEM教育理念在高中數學教學中的實踐探索———以“解三角形”為例

（一）創設問題情境

“解三角形”是高中數學中一個非常基礎但也非常重要的概念，其涉及三角函數的應用，既有理論性，又有實際應用.在教學中，傳統的方式是講解三角函數的公式和應用，然后通過題目來鞏固和檢驗學生的掌握程度.但這種方式往往缺乏足夠的實際應用情境，難以激發學生的學習興趣和主動性.STEM教育理念在“解三角形”教學中，強調創設問題情境，鼓勵學生通過實際場景去發現和解決問題.這樣的教學方式，不僅能夠更好地引導學生理解和掌握三角函數的應用，也能夠提高學生的實際應用能力和創新思維.在“解三角形”教學中，教師應引導學生從實際生活中尋找和發現三角函數的應用場景，例如建筑、地圖、天文等領域，然后引導學生從中發現問題，進而引入解三角形的概念和方法，讓學生自主探索和發現問題，引導學生通過嘗試、實驗和討論等方式，發現三角函數應用中的問題和困惑.例如，教師可以讓學生通過構造不同的三角形，觀察和比較三角形邊長和角度之間的關系，以及對于不同類型的三角形應如何運用三角函數知識，鼓勵學生通過實踐發現和解決問題.例如，可以讓學生通過調查、研究和分析，設計出解決某個實際問題的方案，然后應用三角函數來驗證和實現方案.

（二）注重不同教師之間的合作與交流

STEM教育理念強調綜合性學習和實踐，而在高中數學課程中，“解三角形”是一個涉及幾何、代數和三角函數等多個領域的重要知識點.因此，在教學過程中，不同教師之間的合作與交流是非常必要的.一方面，數學教師可以與物理、化學等學科教師合作，通過實驗、模擬等方式，讓學生了解三角形在不同領域中的應用.例如，通過測量實際場景中的角度和邊長，讓學生在解三角形的同時，了解三角形在物理、地理中的應用.另一方面，數學教師還可以與計算機、工程學等領域的教師合作，使用數學軟件和編程工具，讓學生在解決實際問題時體驗科技創新和工程實踐的樂趣.例如，通過編寫程序和使用三角函數來模擬飛行器的飛行軌跡，讓學生更加深入地了解三角函數的應用.

（三）培養STEM教育師資

STEM教育理念注重培養學生的創新能力和實踐能力，而要實現這一目標，高素質的教師隊伍必不可少.在高中數學“解三角形”教學中，STEM教育理念可以通過以下方式來培養高素質教師隊伍.首先辦學中提供專業培訓，為了讓教師掌握STEM教育理念和方法，學校可以提供STEM教育相關的專業培訓，如三角函數的應用、實踐案例、課程設計等，以提高教師的教學水平和專業素養.其次，加強實踐教學.STEM教育理念強調實踐和探究性學習，教師需要注重將理論知識與實踐相結合，在教學中注重學生的實踐操作和應用，以幫助學生更好地理解數學知識的本質.通過不斷的實踐教學，教師也可以不斷提高自己的教學水平.最后，STEM教育強調學生的合作探究和團隊協作精神，教師需要注重與學生的互動交流，積極傾聽學生的想法和建議，與學生一起探討問題、解決問題，以培養學生的創新能力和實踐能力，也可以提高教師的教學質量和教學水平.

結 語

綜上，STEM教育理念在高中數學教學中的應用可以提高學生的學習積極性和創造力，培養學生的動手能力和實踐能力，增強學生的跨學科思維和綜合素養.因此，將STEM教育理念運用于高中數學教學實踐中具有重要價值.教師應在高中數學教學中融入STEM教育理念，通過設計有挑戰性的數學問題、引入實際問題、使用STEM工具和技術等方式來激發學生的學習興趣，促進學生全面發展.

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