STEAM教育理念下高中數(shù)學教學改革實踐研究

摘 要：隨著教育改革的不斷推進，社會對人才的要求也在不斷提高，而傳統(tǒng)的高中數(shù)學教學模式已經(jīng)無法適應時代的變化以及學生成長與發(fā)展的需求，需要學校積極推動數(shù)學教學改革。而STEAM教育理念以其全面性與創(chuàng)新性的優(yōu)勢受到了教師與學生的廣泛關注與歡迎。教師能夠在STEAM教育理念的指導下創(chuàng)新教學方法、推動學科融合，提供個性化、層次化的教學設計，為學生數(shù)學思維、數(shù)學能力的發(fā)展奠定堅實的基礎。對此，文章以STEAM教育理念為核心，不斷探究高中數(shù)學教學改革路徑。

關鍵詞：STEAM教育理念；高中數(shù)學；教學改革；路徑

中圖分類號：G633.6 文獻標識碼：A 文章編號：1673-8918（2024）45-0064-04

STEAM教育理念注重跨學科的相互整合，而不是多個學科的簡單融合，要求教師能夠借助學科之間的共性幫助學生構建全面的知識體系。同時，數(shù)學教師可以借助STEAM教育理念突破原有數(shù)學教學模式的桎梏，培養(yǎng)學生的合作探究能力、思維認知能力、創(chuàng)新創(chuàng)造能力等。對此，高中數(shù)學教師需要認真研讀STEAM教育理念，分析當前數(shù)學教學存在的問題，將STEAM教育理念更好地落實到數(shù)學教學活動之中，從而實現(xiàn)對學生的全面化培養(yǎng)。

一、 STEAM教育理念應用于高中數(shù)學教學的意義

在高中數(shù)學教學中應用STEAM教育理念具有不可替代的價值，第一，有利于培養(yǎng)復合型人才。STEAM教育理念注重理論與實踐的結合，能夠引導學生應用數(shù)學知識解決現(xiàn)實生活中的問題，從而鍛煉學生的實踐能力、培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維；STEAM教育理念能夠?qū)崿F(xiàn)學科知識的融合，使學生能夠在不同學科之間建立知識框架，從而提升學生的綜合素養(yǎng)；STEAM教育理念還注重學科知識點的交叉，使學生能夠利用其他學科的知識點去理解數(shù)學學科知識內(nèi)容，進而加深學生的理解能力、數(shù)學探究能力；第二，有利于數(shù)學教學模式的創(chuàng)新。傳統(tǒng)數(shù)學教學完全以數(shù)學教材為中心，鮮少實現(xiàn)學科之間的跨越，而STEAM教育理念強調(diào)學科的融合與交叉，為教師開展數(shù)學教學活動提供新的思路；STEAM教育理念強調(diào)實踐教學活動的開展，能夠引導教師將實際問題、現(xiàn)實問題引入數(shù)學教學活動之中，為學生參與實踐活動提供機會，從而有效鍛煉學生的數(shù)學實踐能力；STEAM教育理念還注重對學生的個性化培養(yǎng)，要求數(shù)學教師設計層次化、個性化的教學方案、教學任務，從而滿足學生的學習需求，使學生在不同領域獲得能力上的提升，增加數(shù)學教學活動的實效性。

二、 高中數(shù)學教學過程中存在的問題

（一）教學模式相對單一

教學模式相對單一是高中數(shù)學教學過程中存在的主要問題，部分數(shù)學教師仍然局限于傳統(tǒng)的教學模式，習慣于應用知識講授以及講授結合的方式開展教學活動，完全按照教材內(nèi)容、教材順序講解數(shù)學知識、缺乏與學生進行互動，并且要求學生按照教師的思路與步驟完成學習任務。這種片面、單一的教學模式盡管能夠使學生在短期內(nèi)獲得考試成績的提升，但從學生的長期發(fā)展來看具有負面影響，不僅會降低學生對數(shù)學知識的學習積極性，而且沒有從學生的學習特點、成長需求出發(fā)，導致學生的個性化需求無法得到及時、有效的滿足，進而影響學生數(shù)學能力、數(shù)學思維的培養(yǎng)，甚至會影響學生在學習環(huán)節(jié)進入深度思考的狀況，難以推動學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。

（二）缺乏合理的教學目標

教學目標是教學活動的方向與核心，對教學活動的開展具有積極的導向作用，現(xiàn)階段高中數(shù)學教師在開展教學活動時沒有設計合理的教學目標，導致數(shù)學教學效果難以達到預期。盡管新課標已經(jīng)在高中數(shù)學教學中得到落實，但仍有部分數(shù)學教師局限在原有的、傳統(tǒng)的應試教育理念之中，沒有將新課標的要求與內(nèi)容融入數(shù)學教學目標，在人才培養(yǎng)方案、教學設計方案中將考試成績作為唯一的目標，而忽視對學生多元化的培養(yǎng)，導致數(shù)學教學活動無法實現(xiàn)對學生數(shù)學思維、數(shù)學能力、情感價值等方面的培養(yǎng)，進而限制學生的全面發(fā)展。

（三）教學內(nèi)容設計不當

在新課標指引下，數(shù)學教師需要從學生的實際學習需求出發(fā)，對教學內(nèi)容進行優(yōu)化設計，既能夠調(diào)動學生的學習積極性，又能夠降低學生的學習難度、提高學生的學習質(zhì)量。但從實際數(shù)學教學來看，數(shù)學教師很少從學生的認知能力、數(shù)學能力、核心素養(yǎng)等角度出發(fā)設計教學內(nèi)容，而是設計統(tǒng)一化、格式化的教學內(nèi)容，既沒有體現(xiàn)層次性，也沒有展現(xiàn)創(chuàng)新性。而這種教學內(nèi)容設計方式嚴重影響學生的學習與成長，使成績優(yōu)異的學生反復學習已經(jīng)學會的知識，而學習成績落后的學生則無法跟上教師的教學節(jié)奏。同時，教師在教學內(nèi)容設計過程中幾乎完全按照教材內(nèi)容，很少將典型案例、游戲環(huán)節(jié)、情境創(chuàng)設等新穎的教學方式融入進去，導致教學內(nèi)容過于枯燥，難以有效調(diào)動學生的學習熱情，而且會在一定程度上限制學生的思維的創(chuàng)新性與發(fā)散性。

（四）教學評價有待優(yōu)化

在高中數(shù)學教學中，教學評價發(fā)揮著不可替代的作用，教師能夠借助完善的教學評價體系診斷和了解學生的學習狀況，從而為學生提供精準、有效的指導。但現(xiàn)在部分教師在教學環(huán)節(jié)并沒有真正發(fā)揮出教學評價的價值，沒有對學生做出高質(zhì)量的教學評價，比如，教師往往以對與錯兩個標準來判定學生的學習行為、教師很少關注學生自我評價以及學生互評、教師過于看重考試成績而忽視對學生的日常學習行為的評價等。這種單一、片面的教學評價，不僅無法全面地了解學生的學習態(tài)度、學習興趣、學習需求，而會在使學生無法真正地了解自身，不能察覺到自身的進步與不足，久而久之，則會對學習產(chǎn)生厭煩、抵觸等負面情緒，降低學生的學習積極性。

三、 STEAM教育理念下的高中數(shù)學教學改革實踐路徑

（一）注重學科整合

1. 注重與物理學科的融合

在STEAM教育理念下推動高中數(shù)學教學改革，數(shù)學教師可以借助學科融合的方式實現(xiàn)學科教學質(zhì)量的提升，增強學生的學科素養(yǎng)、強化學生的綜合能力。對此，數(shù)學教師可以根據(jù)教學內(nèi)容積極與其他學科建立聯(lián)系，將其他學科的知識點與數(shù)學知識點進行融合，使數(shù)學學科的知識框架中的內(nèi)容更加豐富，進而形成多學科教育合力，使學生能夠更好地理解和吸收數(shù)學知識，為學生數(shù)學能力的提升奠定基礎。將數(shù)學學科與物理學科融合，可以幫助學生更好地理解數(shù)量關系相關知識點。

例如，在學習《平面向量及其應用》這一章節(jié)內(nèi)容時，教師為了拓展學生的學習思路、加深學生對平面向量概念的理解，可以將其與物理學科知識結合。在物理學科中會涉及矢量這一概念，而矢量是向量的另一概念界定，兩者本質(zhì)上存在相同性。對此，數(shù)學教師在講解這一章節(jié)內(nèi)容時，教師有針對性地將物理學科中的向量問題引入數(shù)學課堂，以物理學科的基礎性問題引導學生理解平面向量的概念。同時，數(shù)學教師還可以引導學生以繪制思維導圖的方式將物理學科中的矢量與數(shù)學學科中的向量進行展現(xiàn)，通過兩者的對比分析，加強學生對平面向量概念的理解，幫助學生構建系統(tǒng)的數(shù)學知識框架體系。通過將數(shù)學學科與物理學科融合，既能夠增加數(shù)學課堂教學的趣味性，又能夠有效打破學科邊界，引導學生在數(shù)學與物理學科之間進行思維的跳躍，進而增強學生的數(shù)學思維能力、數(shù)學應用能力。

2. 注重與化學學科的融合

在高中的學科之中，數(shù)學學科與化學學科之間也存在較多的知識共通點，對此，數(shù)學教師可以將化學知識與數(shù)學知識融合，從而開展高質(zhì)量的數(shù)學課堂教學活動。比如，化學學科中的化學方程式配平和計算、物質(zhì)的量濃度參與計算等都會運用到較多的數(shù)學知識，教師可以在講解對應的數(shù)學知識時，將與之相關的化學學科知識內(nèi)容融入進來，進而加深學生對知識的理解，提高學生的學習興趣，為學生綜合能力的提升奠定基礎。

例如，數(shù)學教師在講解配平數(shù)學教學活動時，可以將化學方程式配平教學中所應用的歸一法引入數(shù)學教學環(huán)節(jié)之中。歸一法中能夠有效運用數(shù)學運算對化學計算數(shù)進行調(diào)整，這與配平數(shù)學教學具有異曲同工的地方，所以將這一化學案例引入數(shù)學課堂教學，能夠以新穎的方式鍛煉學生的數(shù)學運算能力，提高學生的學習效率。同時，教師在將數(shù)學學科與化學學科融合的過程中，還要注重將數(shù)學思維與數(shù)學思維的融合，促進學生數(shù)學思維的拓展與創(chuàng)新。

（二）開展合作教學活動

在STEAM教育理念下開展高中數(shù)學教學活動，還需要數(shù)學教師積極開展合作教學活動。因為STEAM教育理念更加關注學生的學習體驗，強調(diào)學生在課堂中的主體地位，所以，數(shù)學教師需要采取多樣化方式調(diào)動學生的學習自主性，為學生提供豐富的合作學習探究活動。通過開展合作教學活動，能夠使學生在合作、探究、互動中增強對數(shù)學知識的理解，構建完善的知識體系，推動學生數(shù)學學習能力的提升。

例如，在學習《空間的幾何體》這一節(jié)內(nèi)容時，教師為了使學生全面了解幾何體的概念與性質(zhì)、能夠運用三視圖和俯視圖的知識判斷幾何體的相互位置關系、能夠使用斷面法證明幾何體的性質(zhì)、能夠獨立完成與幾何體相關的練習，可以在STEAM教育理念下開展合作探究教學活動。教師將學生分為多個學習小組，引導學生親自動手繪制簡單幾何體三視圖，并在小組中進行探究與討論。學生在小組中探究與討論的過程中，可以采取層次性、遞進性的方式，先對單個幾何圖形的不同角度的形狀畫法進行討論，再對復雜的幾何圖形的不同角度的形狀畫法進行探究，使學生的認知與能力逐漸增強。在完成合作與探究活動后，學生發(fā)現(xiàn)，在繪制幾何體三視圖時要保證長對正、寬相等、高對齊，能夠直接看到的幾何體輪廓用實線，不能看到的輪廓用虛線，同時還發(fā)現(xiàn)，同一幾何體由于擺放位置存在區(qū)別，所繪制的三視圖也會存在差異。最后，教師引導學生以小組合作的方式將卡片組成一個新的幾何體，然后由組內(nèi)的其他學生繪制其三視圖，進而使學生熟悉、掌握三視圖的畫法，鍛煉學生的實踐操作能力。通過開展合作探究活動，不僅能夠豐富教學方式、營造教學氛圍、提高學生的學習興趣，而且能夠增強學生參與學習活動的體驗感與成就感，進而加深學生對數(shù)學知識的理解。

（三）開展信息技術教學

在STEAM教育理念下推動高中數(shù)學教學改革，高中數(shù)學教師需要有效融合信息技術，在課堂上積極開展信息技術教學活動。因為高中數(shù)學知識的難度相對提升、知識的學習強度也在持續(xù)增強，并且具有抽象性的特點，對于學生而言具有一定的學習難度，而融入信息技術，能夠?qū)⒊橄蟮臄?shù)學知識直觀化、形象化，降低學生的學習難度、增加學生的學習興趣。同時，信息技術教學活動的開展能夠幫助學生構建系統(tǒng)化的數(shù)學知識框架，引導學生在分析、探究問題的過程中進行深層次的思考，進而達到鍛煉學生數(shù)學思維的效果。

例如，教師在講解幾何體的三視圖與直觀圖時，需要使學生重點掌握斜二測畫法，但傳統(tǒng)的課堂理論教師使學生無法有效理解和掌握這一畫法，嚴重影響學生的學習動力。對此，數(shù)學教師可以利用信息技術開展教學活動。首先，教師提前制作一個圓柱體的幾何模型，引導學生根據(jù)自己看到的內(nèi)容繪制三視圖、直觀圖；其次，在學生完成繪制后，與學生進行互動，了解學生的想法與意見，并引導學生思考可以借助什么工具提高繪制三視圖、直觀圖的效率；再次，在學生面前利用信息技術繪制三視圖、直觀圖，并利用虛擬技術將斜二測畫法的具體繪制過程展示出來；最后，教師引導學生親自動手進行繪制。通過在STEAM教育理念下開展信息技術教學活動，不僅能夠營造輕松、自由的學習氛圍，而且能夠?qū)⑿畔⒓夹g與數(shù)學知識融合在一起，使學生的數(shù)學思維得到延伸與拓展，豐富學生數(shù)學探究方法，為學生高階思維的培養(yǎng)與提升奠定基礎。

（四）培養(yǎng)STEAM師資隊伍

學生的創(chuàng)新能力、探究能力、思維能力與實踐能力也是STEAM教育理念所關注的重點，而高質(zhì)量的師資隊伍則是實現(xiàn)這一育人目標的重要條件，對此，學校需要加強培養(yǎng)STEAM師資隊伍。首先，加大對數(shù)學教師的培訓力度。學校可以開展與STEAM教育理念相關的針對性培訓活動，使數(shù)學教師的STEAM教育理念得到實質(zhì)性的提升，比如，在課程設計中如何應用STEAM教育理念、如何將STEAM教育理念融入實踐案例中等。其次，推動教師開展實踐教學活動。學校要求教師在教學實踐活動中積極應用STEAM教育理念，注重實踐與理論的結合，使教師在不斷的教學實踐中更好地理解和應用STEAM教育理念，從而增強教師的整體教學能力。最后，學校需要將合作教學作為教師重點開展的教學活動之一，要求教師以STEAM教育理念為指導積極與學生開展互動、交流，與學生一同分析、解決、探究問題，既能夠培養(yǎng)學生的合作探究精神，又能夠強化教師的教學素養(yǎng)。

（五）開展實踐教學活動

在STEAM教育理念下推動高中數(shù)學教學改革，高中數(shù)學教師還需要積極開展實踐教學活動。第一，明確教學主題。在實際開展數(shù)學教學活動時，教師需要根據(jù)本節(jié)課教學的重點知識與難點知識來確定具體的教學主題，并為學生提供合作探討的機會，使學生能夠在合作、探究中解決實際問題，增強學生數(shù)學知識應用能力。第二，注重知識與生活的連接。教師在組織開展實踐教學活動時需要意識到數(shù)學知識與現(xiàn)實生活的聯(lián)系，將培養(yǎng)學生創(chuàng)新實踐能力作為教學的核心目標，不斷提升學生的知識應用能力。同時，教師在教學時需要有意識地融入一些生活中的內(nèi)容，引導學生按照自己的經(jīng)驗與思維進行分析、探究，使學生能夠在分析問題的過程中拓展和強化自身的數(shù)學思維。

例如，教師在帶領學生學習“幾何體的表面展開圖”這部分內(nèi)容時，教師為了彌補學生空間想象力不足的問題，在講解本節(jié)課知識時，適當?shù)匾雽嵺`化的教學內(nèi)容。比如，教師為班級中的學生準備一個小禮物，引導學生在打開包裝盒的過程中了解幾何體的展開方式，并將其與平面圖形進行鏈接，從而使學生全面地了解立體圖形與平面圖形之間的內(nèi)在聯(lián)系。同時，教師在講解生活化實踐案例的過程中，還可以將科學、藝術等學科知識融入進來，豐富實踐教學內(nèi)容，完善實踐教學框架。通過這種方式，既可以調(diào)動學生的學習動力，又能夠鍛煉學生的實踐能力，實現(xiàn)對學生數(shù)學思維能力、數(shù)學知識應用能力的培養(yǎng)。

四、 結論

綜上所述，在高中數(shù)學教學中應用STEAM教育理念符合新課標的要求以及人才培養(yǎng)的目標，需要高中數(shù)學教師給予足夠的重視，并且從注重學科整合、開展合作教學活動、開展信息技術教學、培養(yǎng)STEAM師資隊伍以及開展實踐教學活動等角度出發(fā)落實STEAM教育理念，促進學生知識、能力、思維上的提升，使其真正成為國家和社會需要的高素質(zhì)人才。

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作者簡介：厚亞榮（1984～），男，漢族，甘肅平?jīng)鋈耍拭C省平?jīng)鍪星f浪縣紫荊中學，研究方向：高中數(shù)學。