基于STEM教育視角的高中數(shù)學教學實踐探索

摘 要：隨著高考改革的不斷深入，傳統(tǒng)的教學方法已經(jīng)無法滿足教學要求。高考數(shù)學考試中，不僅要考查學生對數(shù)學知識的掌握情況，而且要考查學生的綜合素質(zhì)。因此，教師需要創(chuàng)新教學方法，引入新型教學理念，在給學生傳輸知識的同時也要培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)，以此來為社會培養(yǎng)合格的復(fù)合型人才。在此背景下，STEM教學理念被大多數(shù)學校引入到高中數(shù)學教學體系中。STEM是科學（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）和數(shù)學（Mathematics）四個學科的縮寫。它代表了當下教育領(lǐng)域的一種創(chuàng)新理念，強調(diào)跨學科融合教學，以培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。高中數(shù)學作為STEM教育的重要組成部分，對于培養(yǎng)學生的邏輯思維和問題解決能力具有重要意義。

關(guān)鍵詞：STEM；高中數(shù)學；教學實踐

隨著國際間的人才競爭日益激烈，為了培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)的科學技術(shù)人才，提高國際競爭力，我國教育界不斷地對教育體系進行升級換代。在此背景下，STEM教學理念被應(yīng)用到高中數(shù)學教學中。STEM教育倡導(dǎo)跨學科整合，將科學、技術(shù)、工程和數(shù)學等領(lǐng)域的知識結(jié)合起來。與傳統(tǒng)教學理念相比，STEM注重學生的主體地位，強調(diào)實踐操作和探究學習，培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力，鼓勵學生通過團隊合作和項目學習，提高溝通協(xié)作能力。

一、STEM對高中數(shù)學教學的要求

STEM教育強調(diào)通過探究和實踐來學習數(shù)學，而非傳統(tǒng)的題海戰(zhàn)術(shù)。學生通過解決實際問題，如計算速度、理解形狀和測量等，能夠更深入地理解數(shù)學概念，從而打下更堅實的數(shù)學基礎(chǔ)。此外，STEM還注重培養(yǎng)學生的計算思維，即運用計算機科學來解決實際問題的思維方式，這同樣有助于強化數(shù)學基礎(chǔ)。在強化數(shù)學知識的基礎(chǔ)上，STEM改變了傳統(tǒng)的教育觀念，對高中數(shù)學教學提出了更高的要求。

第一，高中數(shù)學教學應(yīng)該注重與其他學科的交叉融合，通過科學、技術(shù)、工程和數(shù)學的綜合應(yīng)用，學生能夠更深入地理解和掌握高中數(shù)學的基本概念和原理。通過引入物理、化學等科學學科的問題，學生可以在解決實際問題的過程中深化對函數(shù)、方程、幾何等數(shù)學知識的理解。

第二，高中數(shù)學教學應(yīng)注重培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和問題解決能力。在解決實際問題時，學生需要發(fā)揮創(chuàng)新思維，尋找新的解決方案。同時，還需要學會如何從復(fù)雜的情境中找出問題的關(guān)鍵點，運用數(shù)學知識進行模型構(gòu)建和分析，最終找到問題的答案。這個過程不僅可以鍛煉學生的問題解決能力，還能夠培養(yǎng)學生的批判性思維。

第三，教師要強調(diào)團隊合作和溝通的重要性。在數(shù)學教學中，鼓勵學生通過小組合作來解決復(fù)雜的問題。在小組合作過程中，學生需要學會如何與他人協(xié)商、分工、整合不同的觀點和意見，從而達成共識并完成任務(wù)。不僅能夠提高學生的溝通交流能力，還能夠培養(yǎng)學生的團隊協(xié)作精神。

二、基于STEM教育高中數(shù)學教學原則

（一）跨學科性

跨學科性是STEM視域下高中數(shù)學教學的核心原則之一，強調(diào)各學科之間的交叉融合，讓學生在解決實際問題時能夠綜合運用不同學科的知識和技能。

第一，教學內(nèi)容的跨學科性，教師應(yīng)盡可能將數(shù)學與其他學科知識相結(jié)合，設(shè)計出具有實際意義的問題情境，讓學生在解決問題過程中提高數(shù)學應(yīng)用能力。

第二，教學方式的跨學科性，教師可以借鑒其他學科的教學方式，如科學實驗、技術(shù)模擬、工程實踐等，讓學生在實踐中學習和掌握數(shù)學知識。

第三，評價標準的跨學科性，教師在評價學生時，應(yīng)綜合考慮學生的數(shù)學成績和其他學科的表現(xiàn)，以更全面地評估學生的綜合素質(zhì)。

（二）趣味性

趣味性是培養(yǎng)學生自主學習的重要因素之一。在基于STEM教育的高中數(shù)學教學中，教師應(yīng)注重提高教學的趣味性，激發(fā)學生的學習興趣和動力。

第一，教學內(nèi)容的趣味性，教師應(yīng)將抽象的數(shù)學知識和實際問題相結(jié)合，設(shè)計出生動有趣的案例和問題，讓學生在解決問題的過程中感受到數(shù)學的魅力。

第二，教學方式的趣味性，教師可以采用多樣化的教學方式，如游戲化教學、情景模擬、數(shù)學競賽等，讓學生在輕松愉快的氛圍中學習數(shù)學。

第三，評價方式的趣味性，教師在評價學生時，可以采用多種形式和手段，如口頭表達、小組討論、作品展示等，讓學生在評價過程中感受到數(shù)學的趣味性和成就感。

（三）實踐性

高中數(shù)學教學要強調(diào)實踐性的學習，這與高中數(shù)學的教學理念高度契合。高中數(shù)學是一門理論聯(lián)系實際的學科，它注重培養(yǎng)學生的數(shù)學思維能力和解決問題的能力，而這種能力的提升，不僅需要理論知識的積累，更需要通過實踐來實現(xiàn)。

在STEM教育背景下，高中數(shù)學教學應(yīng)遵循實踐性原則。教師可以通過引導(dǎo)學生參與數(shù)學實驗、建模、數(shù)據(jù)分析等實踐活動，讓他們在實踐中體驗數(shù)學知識的形成過程，從而更好地理解和掌握數(shù)學知識[1]。

（四）合作性

高中數(shù)學的學習不僅需要學生的獨立思考，也需要學生之間的合作交流。在數(shù)學學習中，學生可以通過合作解決問題，互相學習、互相幫助，從而提升自己的數(shù)學能力。教師可以通過組織小組討論、團隊競賽等形式，引導(dǎo)學生進行合作學習。同時，教師還可以通過設(shè)計一些需要團隊合作才能完成的任務(wù)，讓學生在完成任務(wù)的過程中培養(yǎng)團隊合作精神。

（五）創(chuàng)新性

STEM教育強調(diào)創(chuàng)新性的學習，高中生不僅需要掌握數(shù)學知識，還需要具備創(chuàng)新能力和創(chuàng)新意識。通過創(chuàng)新性的學習，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。教師通過引導(dǎo)學生進行探究性學習、自主性學習等方式，讓學生在學習過程中發(fā)揮自己的想象力和創(chuàng)造力。

三、基于STEM的高中數(shù)學教學策略

（一）情境創(chuàng)設(shè)

情境創(chuàng)設(shè)是一種提供良好教學氛圍的教學方法，通過模擬真實世界的情境，幫助學生將數(shù)學知識與實際生活聯(lián)系起來。在STEM高中數(shù)學教育中，情境創(chuàng)設(shè)尤為重要，不僅可以激發(fā)學生的學習興趣，提高學習效果，還可以培養(yǎng)學生的問獨立學習能力。

第一，聯(lián)系實際生活創(chuàng)設(shè)情境。數(shù)學源于生活，服務(wù)于生活。高中數(shù)學教師可以聯(lián)系實際生活創(chuàng)設(shè)情境，讓學生感受到數(shù)學在生活中的廣泛應(yīng)用。如在講解“函數(shù)”這一概念時，可以創(chuàng)設(shè)一個購物情境，讓學生通過比較商品價格和數(shù)量之間的關(guān)系，理解函數(shù)的定義和意義。

第二，利用數(shù)學史創(chuàng)設(shè)情境。數(shù)學史是數(shù)學文化的重要組成部分。高中數(shù)學教師可以利用數(shù)學史創(chuàng)設(shè)情境，讓學生了解數(shù)學的發(fā)展歷程和數(shù)學家的故事，激發(fā)學生的學習興趣。如在講解“平面解析幾何”這一內(nèi)容時，可以引入笛卡爾創(chuàng)立解析幾何的故事，讓學生了解解析幾何的重要性和歷史背景。

第三，利用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境。多媒體技術(shù)可以模擬真實世界的情境，將抽象的數(shù)學知識變得形象生動。高中數(shù)學教師可以利用多媒體技術(shù)創(chuàng)設(shè)情境，讓學生更好地理解和掌握數(shù)學知識。如在講解“立體幾何”這一內(nèi)容時，可以利用三維建模軟件模擬空間幾何體，讓學生通過觀察和操作，更好地理解空間幾何體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。

（二）探究式學習

探究式學習是一種以學生為主體，以問題為導(dǎo)向的教學方法。在STEM教育中，探究式學習尤為重要，不僅可以培養(yǎng)學生的合作能力和創(chuàng)新思維，還可以提高科學素養(yǎng)和數(shù)學素養(yǎng)。

第一，提出問題。探究式學習的第一步是提出問題。高中數(shù)學教師可以根據(jù)教學內(nèi)容和學生的實際情況，提出具有針對性和啟發(fā)性的問題，引導(dǎo)學生進行探究。在講解“數(shù)列”這一內(nèi)容時，可以提出等差數(shù)列和等比數(shù)列的通項公式相關(guān)問題，讓學生通過自主探究和合作探究的方式解決。

第二，建立假設(shè)。建立假設(shè)是探究式學習的第二步。教師可以引導(dǎo)學生根據(jù)問題建立假設(shè)，制訂探究計劃和方案。在講解“排列組合”這一內(nèi)容時，可以提出排列和組合有異同點假設(shè)這樣的問題，讓學生通過自主探究和合作探究的方式建立假設(shè)并驗證。

第三，收集和分析數(shù)據(jù)。收集和分析數(shù)據(jù)是探究式學習的第三步。高中數(shù)學教師可以引導(dǎo)學生收集和分析數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)規(guī)律和趨勢，并進行分析和解釋。在講解“概率”這一內(nèi)容時，可以提出投擲一枚硬幣正面朝上的概率多少的探究性問題這樣的問題，讓學生通過自主探究和合作探究的方式收集和分析數(shù)據(jù)并得出結(jié)論。

第四，結(jié)論和反思。結(jié)論和反思是探究式學習的最后一步。高中數(shù)學教師可以引導(dǎo)學生總結(jié)探究過程和結(jié)果，反思探究過程中的問題和不足之處，并提出改進措施。在講解“不等式”這一內(nèi)容時，可以提出“如何證明一個不等式”這樣的問題，讓學生通過自主探究和合作探究的方式得出結(jié)論并反思探究過程和方法。

（三）合作學習：鼓勵學生互相協(xié)作，共同解決問題

合作學習是一種以小組為單位，通過互相協(xié)作、交流、分享，共同完成學習任務(wù)的學習方式。在STEM高中數(shù)學教學中，合作學習具有重要意義。首先，合作學習可以培養(yǎng)學生的合作精神和團隊意識，提高學生的溝通能力和人際交往能力。其次，合作學習可以激發(fā)學生的學習興趣和動力，促進學生的自主學習和自主探究，提高學生的數(shù)學能力和綜合素質(zhì)[2]。

第一，合理分組。教師應(yīng)根據(jù)學生的興趣、特長、能力等因素，將學生分成不同的學習小組，確保每個小組都有不同層次的學生，以充分發(fā)揮學生的優(yōu)勢和潛力。教師還應(yīng)根據(jù)教學內(nèi)容和目標，選擇適合的合作學習的內(nèi)容和方式。

第二，明確任務(wù)和分工。教師應(yīng)明確每個小組的學習任務(wù)和分工，讓每個學生都清楚自己的職責和任務(wù)，以確保合作學習的順利進行。另外，根據(jù)學生的實際情況和需要，適當調(diào)整任務(wù)和分工，以充分發(fā)揮學生的能力和潛力。

第三，引導(dǎo)交流和互動。教師應(yīng)引導(dǎo)學生進行積極的交流和互動，鼓勵學生發(fā)表自己的觀點和看法，聽取他人的意見和建議，以加深對數(shù)學知識的理解和掌握。及時發(fā)現(xiàn)和解決學生在合作學習中出現(xiàn)的問題和困難。

第四，評價和反饋。教師應(yīng)及時評價和反饋學生的合作學習情況，肯定學生的成績和進步，指出學生的問題和不足，以激發(fā)學生的學習興趣和動力，促進學生的自主學習和自主探究。

（四）創(chuàng)新實踐

在高中數(shù)學教學中，創(chuàng)新實踐可以應(yīng)用于各種知識點的教學。如在教授數(shù)列知識點時，教師可以引導(dǎo)學生通過觀察、分析、歸納等思維方式，自主探究數(shù)列的規(guī)律和性質(zhì)。此外，在教授統(tǒng)計知識點時，也可以采用創(chuàng)新實踐的方式，讓學生通過實際調(diào)查、數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析等方式，理解統(tǒng)計學的實際應(yīng)用。通過創(chuàng)新實踐，學生能夠?qū)⑺鶎W知識應(yīng)用于實際問題中，提高數(shù)學的應(yīng)用能力，同時也能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。下面將從幾個方面探討創(chuàng)新實踐在高中數(shù)學教學中的應(yīng)用[3]。

第一，問題是創(chuàng)新的源泉。在高中數(shù)學教學中，教師應(yīng)創(chuàng)設(shè)具有啟發(fā)性和探究性的問題情境，引導(dǎo)學生積極思考和探究，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。如在教授平面幾何知識點時，教師可以引入古代“雞兔同籠”問題，引導(dǎo)學生通過幾何學知識解決實際問題，從而提高學生的幾何學應(yīng)用能力和解決問題的能力。

第二，開展數(shù)學實驗。數(shù)學實驗是一種以實驗為基礎(chǔ)的數(shù)學教學形式。通過數(shù)學實驗，學生能夠親身參與數(shù)學知識的學習過程，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和實踐能力。例如，在教授概率知識點時，教師可以引導(dǎo)學生進行拋硬幣實驗，讓學生通過實驗了解概率的基本概念和應(yīng)用。此外，還可以通過計算機模擬實驗等方式進行數(shù)學實驗，讓學生更加深入地理解數(shù)學知識。

第三，結(jié)合實際應(yīng)用。數(shù)學是一門應(yīng)用性很強的學科。在高中數(shù)學教學中，教師應(yīng)結(jié)合實際應(yīng)用進行教學，讓學生了解數(shù)學知識的實際應(yīng)用價值。在教授函數(shù)知識點時，教師可以引入投資、理財?shù)葘嶋H應(yīng)用案例進行分析和講解，讓學生了解函數(shù)在實際問題中的應(yīng)用方法和技巧。此外，還可以通過數(shù)學建模等方式進行實際應(yīng)用的教學，讓學生更加深入地理解數(shù)學知識的應(yīng)用價值和實踐意義。

（五）項目式學習

項目式學習是一種以項目為主線，以學生為主體，以教師為引導(dǎo)的學習方式。在高中數(shù)學教學中引入項目式學習，可以幫助學生將抽象的數(shù)學知識具體化，提高學生的數(shù)學應(yīng)用能力。在實施項目化教學過程中，需要有進行以下步驟[4]。

第一，確定項目主題。教師根據(jù)教學大綱和學生的實際情況，選擇具有實際意義和挑戰(zhàn)性的項目主題。教師可以引導(dǎo)學生解決一個城市交通流量的問題，通過建立數(shù)學模型，讓學生了解線性方程在實際生活中的應(yīng)用。

第二，制訂項目計劃。學生根據(jù)項目主題，制訂詳細的項目計劃，包括研究目的、研究方法、時間安排等。教師對學生的計劃進行指導(dǎo)，確保計劃的可行性和有效性。

第三，實施項目研究。學生按照計劃進行項目研究，通過收集數(shù)據(jù)、分析問題、建立數(shù)學模型等過程，完成項目研究。在此過程中，教師需要關(guān)注學生的研究進展，提供必要的指導(dǎo)和幫助。

第四，展示研究成果。學生將研究成果進行整理和展示，可以通過報告、PPT等形式進行展示。教師和其他學生可以對研究成果進行評價和提問，增加學生之間的互動和交流。

第五，總結(jié)反思。在項目結(jié)束后，學生進行總結(jié)和反思，總結(jié)學到的知識和技能，反思自己在項目中的表現(xiàn)和不足之處，以便在今后的學習中不斷提高。教師也可以根據(jù)學生的表現(xiàn)和反饋，對教學策略進行調(diào)整和優(yōu)化。

結(jié)束語

基于STEM的高中數(shù)學教學實踐是培養(yǎng)具有創(chuàng)新精神和實踐能力的人才的重要途徑。通過引入項目式學習策略，可以更好地將數(shù)學知識與實際生活聯(lián)系起來，提高學生的數(shù)學應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)。同時，教師也需要根據(jù)學生的實際情況和反饋，不斷調(diào)整和優(yōu)化教學策略，以實現(xiàn)更好的教學效果。

參考文獻

[1]何定彥.基于STEM教育理念的高中數(shù)學教學實踐探索：以“解三角形”為例[J].數(shù)學學習與研究，2022（12）：104-106.

[2]田自上.基于STEM的高中數(shù)學教學策略與實踐探索[J].學周刊，2021（11）：111-112.

[3]李創(chuàng)榮.STEM教育理念下高中數(shù)學教學實踐探索[J].散文選刊：中旬刊，2020（3）：2.

[4]姚榮.基于STEM教育提升高中生數(shù)學核心素養(yǎng)[J].科普童話，2019（15）：21.