初中數學STEM課程開發的實踐探索

【摘要】隨著全球化和信息時代的到來，社會對人才的需求逐漸趨向于綜合性和創新性.傳統的初中數學教學模式在培養學生跨學科思維和創新能力方面存在不足.STEM教育以其跨學科、實踐性和創新性的特點，為初中數學教學的改革提供了新的思路.文章首先對初中數學STEM課程開發的內涵進行了論述，然后對課程開發的意義進行了探討，最后，結合具體的實例對STEM課程開發的策略進行了探索.研究結果表明，初中數學STEM課程開發能夠有效促進學生綜合素質的提升.通過跨學科的學習方式和綜合性的實踐能力培養，學生的科學素養、信息素養、工程素養和數學素養得到了全面提高.

【關鍵詞】STEM教育；初中數學；課程開發；跨學科學習；綜合素質

引 言

隨著科技的飛速發展，社會對人才的需求日益趨向多元化和全面化.傳統教育模式已難以滿足這一需求，尤其是在初中數學教學中，若教師只是一直依靠知識教學又或是開展應試式的訓練，則無法跟上現有教育的腳步.因此這一現狀需要改變，要想加強學生實踐能力的培養，就必須找到新教學方法.STEM教育作為一種注重科學、技術、工程和數學跨學科融合的教育理念，為初中數學教學提供了新的改革方向.通過STEM教育，可以打破學科壁壘，將數學與科學、工程、技術等領域緊密結合，為學生提供豐富多元的學習資源和體驗.這不僅有助于拓寬學生的知識視野，還能有效提升學生的實踐能力和創新思維.因此，開發初中數學STEM課程顯得尤為重要.這樣的課程能夠讓學生在探索中學習，在實踐中成長，培養他們解決問題的能力和創新精神.通過STEM課程的實施，期望能夠為學生打下堅實的核心素養基礎，使他們成為適應未來社會需求的高素質人才.STEM教育為初中數學教學改革提供了新的機遇和挑戰.教師應該積極探索和實踐，為學生的全面發展創造更多可能性.

一、初中數學STEM課程開發的內涵

初中數學STEM課程開發的目標是突破傳統學科的界限，促進數學與科學、工程與技術等多個領域的深度整合.這一跨學科課程開發方式在開闊學生學習視野的同時還能促進學生綜合素質整體提高.初中數學STEM課程的發展內涵主要有跨學科性、技術性、協作性和實踐性.這種跨學科課程開發方式既能開闊學生學習視野又能促進全面發展.

（一）跨學科性

初中數學STEM課程發展注重跨學科整合，通過將數學和科學、工程和技術交叉整合形成一個綜合性學習項目.這種跨學科教學方式可以讓學生對數學知識有更深刻的認識和運用到實際問題解決當中.與此同時，跨學科性也需要學生有更寬廣的知識儲備與更靈活的思維方式來迎接復雜多變的學習挑戰.

（二）技術性

STEM環境下的技術應用是數學課程發展過程中的一個重要環節.初中數學STEM課程的開發需借助于平板電腦、3D打印機、傳感器等先進技術工具與設備.這些技術工具既有助于學生對數學知識有更直觀的認識，又能增強學生動手與創新能力.與此同時，技術性要求促使教師不斷地更新教學理念與方法，使其能夠與時代發展相適應.

（三）協作性

初中數學STEM課程的開發強調學生協作精神與團隊合作能力的培養.學生學習時經常要分組一起完成作業與項目.學生之間要互相啟發、一起交流信息、一起解決問題.該協作方式既能培養學生合作意識與團隊精神，又能增強其溝通能力與問題解決能力.與此同時，教師還需主動參與到學生合作過程中去，并給予必要的引導與幫助，從而保證學習活動能夠順利開展.

（四）實踐性

初中數學STEM課程的開展，突出了實踐性學習途徑.通過實踐活動、項目學習等方式，可以使學生對數學知識有更深刻的認識并運用到解決實際問題當中去.實踐性學習方式既能增強學生動手能力與創新能力，又能發展問題解決能力與批判性思維能力.所以在進行初中數學STEM課程的開發時，要求教師要設計出實踐性較強的學習任務與項目來引導學生主動參與到實踐活動中來，以此來提升學生學習的效果.

二、初中數學STEM課程開發的意義

初中數學STEM課程開發的意義深遠而重大.它不僅推動了數學綜合課程體系的形成，打破了學科界限，使數學知識與其他學科深度融合，解決了知識碎片化的問題，也顯著提升了數學課堂教學的質量，通過問題或項目導向的學習方式，激發了學生的學習興趣和求知欲.更重要的是，STEM課程促進了初中數學教學模式的創新，培養了學生的實踐能力和團隊合作精神，為培養具備核心素養的未來人才奠定了基礎.此外，這一開發過程還積累了寶貴的創新實踐經驗，為數學教育領域的持續發展提供了有力的支持.

（一）促進數學綜合課程體系的形成

初中數學STEM課程開發能夠推動數學綜合課程體系的形成.這一體系融合了科學、工程、技術和數學等多個領域的知識，打破了傳統學科的界限，實現了數學內容與教學的深度整合.這種融合不僅促進了不同學科之間的相互滲透與深入理解，還集合了多學科的優勢資源，有效解決了知識碎片化的問題，使數學教育更加貼近現實生活，著重培養學生的實際問題解決能力.

（二）促進數學課堂教學質量的提升

初中數學STEM課程以問題為導向或者項目為導向，促使學生在整個教學過程中主動參與.該方法能讓學生沉浸在數學探究中，同時結合學生真實生活情境進行課程內容設計，進一步提高學生學習的專注度，大大激發其求知欲與學習興趣.這對推動數學課堂教學質量提高有明顯的促進作用.

（三）促進初中數學教學模式的創新

STEM課程的引入極大地推動了初中數學教學模式的創新.這一模式注重提升學生的實踐能力，通過精心設計的課程內容和教學環節，逐漸培養學生的數學應用意識，使他們能夠在學習與實際應用之間靈活轉換，并在實踐過程中獲得成就感.在這一教學模式下，教師的角色發生了顯著變化，他們更多地扮演了組織者和引導者的角色.通過組織小組協作學習，不僅鍛煉了學生的獨立思考和探究能力，也極大地增強了他們的團隊合作精神.同時，這種新型的教學方式也促使教師不斷自我反思，積極探索創新的教學方法，從而有力推動了初中數學教學模式的革新與發展.

（四）促進初中數學課程創新經驗的積累

初中數學STEM課程開發積極順應數學課程整合的趨勢，進一步加強數學與科學、技術等學科的交叉融合.在課程設計中，特別強調實踐應用的重要性，通過實施具體課程，鼓勵學生運用數學知識解決科學、技術等領域中的實際問題，以此促進學生核心素養的全面提升.同時，教師不斷從教學實踐中汲取經驗，深入探索基于STEM教育理念的數學課程設計策略，這不僅豐富了該理念在數學課程開發領域的研究成果，更為數學教育領域積累了寶貴的創新實踐經驗，為未來的課程創新提供了有力支持.

二、初中數學STEM課程開發的策略

（一）融合科學：開發科學素養型課程

為了培養學生的科學素養，教師可以將數學知識與科學知識相結合.基于“STEM+”的視角，教師應引導學生將科學知識、思想方法融入數學學習中.如，在數學實驗過程中，教師可以指導學生思考實驗變量，設計實驗方案，記錄實驗數據，并考慮實驗誤差等因素.這種教學方式不僅能培育學生科學實驗的嚴謹精神，還能有效發展學生的科學素養.

例如，在教學蘇教版八年級下冊“反比例函數”這一課的內容時，教師可以通過引入物理學科的多個問題，如路程、速度與時間，電流、電阻與電壓等，展示反比例函數在解決實際問題中的應用.反比例關系的物理問題為學生學習反比例函數提供了寶貴的素材，有效促進了數學與物理知識的融合.在教學過程中，教師引導學生深入挖掘這些物理問題的數學內涵，并運用反比例函數的知識進行解析.這不僅能夠加深學生對反比例函數概念的認知，還有助于他們學科素養和實際問題解決能力的提升.同時，教師鼓勵學生采用多樣化的方法，例如可以認真去觀察度量，或親手操作實驗等，試著用圖形變換的方法來進行邏輯推理.這樣的教學方法不僅提升了學生的學習興趣，也培養了學生的科學探究精神和嚴謹的實驗態度，為他們未來的學習和研究打下堅實的基礎.

以上案例中，這種將數學知識與科學知識相結合的STEM課程開發策略，不僅豐富了學生的學習內容，也提高了學生的科學素養和綜合能力.

（二）整合技術：開發信息素養型課程

隨著信息技術的快速發展，數學教學也需要與時俱進.根據《義務教育數學課程標準（2022年版）》的指導，教師應注重信息技術與數學課程的整合.在教學中，學校應重視使用信息技術工具，如多媒體教學設備、在線學習平臺等，為學生提供豐富的學習資源.同時，教師應引導學生運用信息技術工具進行數學學習，提高學習的趣味性和效率性，進而發展學生的信息素養.

例如，在教學蘇教版九年級上冊“直線到圓心的距離與圓的半徑的關系”一課時，教師可以將其與信息技術結合在一起，開展一次有趣的動態探究活動.這些活動通過模擬直線與圓的相對運動，學生能直觀看到圓與直線間其位置是如何發生變化的，同時發現直線到圓心距離，和圓半徑間的齒線.利用計算機測量的功能學生能驗證這種位置關系所對應的數量關系變化，加深對知識的理解.同時，加強云平臺的構建和應用，通過在線學習平臺為學生提供豐富多彩的學習資源，成為提升教學效果的關鍵一環.這一平臺不僅實現了教學與反饋的即時一體化，還使教師能夠借助信息技術平臺布置作業、進行在線批改，并通過視頻及時解答學生的疑惑.

這樣創新的教學法可以有效減少學生在學習中的壓力，幫助他們在輕松的環境下開展學習，有效提高學習效率，并快速掌握相關知識.同時，教師與家長利用視頻溝通的方式，可以讓家長更好地了解學生在學校的學習進度，增加了家庭訪問的頻率.這不僅加強了家校之間的溝通與聯系，還有助于教師根據學生的實際學習狀況，靈活調整教學策略，以確保教學效果達到最優化.

以上案例中，這些技術工具的引入，不僅要求學生對數學知識有了更深入的理解，也促使教師不斷地更新教學理念與方法，使其能夠與時代發展相適應.在STEM環境下，數學教學不再是單純的公式記憶和計算練習，而是變得更加生動、有趣和富有挑戰性.整合技術、開發信息素養型課程是數學教學的重要方向.通過運用信息技術，能夠給學生營造出一個較為豐富多彩的環境，提高學生學習的興趣與效率，發展學生的信息素養，從而為今后的學習與生活打下一個扎實的基礎.

（三）融入工程：開發綜合素養型課程

工程思想應用于數學教學有很大價值.要發展學生綜合素養就必須把工程思想貫穿于數學教學.不管是實驗操作或實驗方案的制訂都要靠工程思想來引導.教學時，教師要指導學生用工程的思想與方法解決問題，使他們對STEM的技巧，問題與機遇有更深的體驗.將工程思想方法融入其中，可以發揮學生數學學習自主性和能動性，促進學生綜合素質提高.

例如，在教學蘇教版七年級上冊“走進圖形世界”這一單元時，教師可以巧妙設計《制作火車模型》這一STEM課程.課程以小組合作形式進行，一個完整的學習過程中需要包括背景了解、問題提出與解決、思考評論、延伸使用等幾個部分.問題提出階段教師可利用有趣的教學法抓住學生興趣，如采用多媒體展示高鐵五次提速的新聞，通過熱點事件吸引學生，進而引導他們思考并提出制作火車車廂模型的實際問題.進入解決問題環節，教師強調數學知識與工程實踐的融合.首先，通過動畫展示，學生理解從立體圖形到展開圖，再由展開圖還原為立體圖形的轉換過程，認識到制作模型前理解展開圖的重要性.隨后，學生分組討論，深入研究展開圖的特點，并動手繪制.接著，根據繪制的展開圖，學生動手折疊成立體模型，并用透明膠固定.這一過程中，學生不僅應用了數學知識，還親身體驗了工程設計的實際操作.在反思評價階段，學生先組內互評再組間互評，不斷完善作品.全班分享與教師點評則幫助學生提升自我反思能力，并從他人作品中學習優點.最后在延伸環節，學生嘗試著自己制作高鐵模型，與小伙伴們一起分享在制作時遇到的問題，以及遇到問題后是如何想辦法解決的.這樣可以有效鍛煉學生的實踐及創新能力.

以上案例中，《制作火車模型》課程使學生能夠在STEM環境中，綜合運用數學、工程及創新思維，為他們的學習和未來職業發展打下堅實基礎.

結 語

總之，將STEM教育理念引入初中數學課程開發中，打破了傳統學科的界限，拓寬了學生的視野，有效提升了他們的跨學科思維和創新能力.STEM教育在重視知識傳授的同時，也注重實踐和創新，給學生以更寬廣的空間.放眼未來，不斷深化初中數學課程STEM教育的運用，探尋更加創新的教學模式，從而發展學生核心素養與綜合能力.也希望更多的教育工作者參與到STEM教育隊伍中來，一起促進教育領域的不斷進步和發展，從而為培養出符合未來社會所需要的復合型人才做出貢獻.

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