STEM理念下小學數學教學的優化策略研究

【摘要】數學是小學教育體系中的教學重點與難點，應用創新教學理念指導小學數學教學，更有助于培養學生的數學核心素養.作為國內外教育領域高度重視的教學模式，STEM教學模式強調通過學科交叉的方式培養學生的實踐能力與創新意識，發展其綜合能力，因而STEM理念與小學數學教學的結合，對優化小學數學教學具有重要意義.文章首先解讀STEM理念內涵，其次分析小學數學教學應用STEM理念的優勢，最后從教學優化角度展開，提出幾點STEM理念下小學數學教學的優化策略，旨在應用STEM理念創新小學數學教學模式，培育綜合型人才.

【關鍵詞】STEM理念；小學數學；教學優化；策略

STEM理念的創新性體現在其重新定義教育的核心所在，不同于傳統教育理念以知識講解為教學中心的特點，STEM理念更加強調凸顯教育本身的過程，認為教育重在“育”而非“教”，指出綜合型人才的培養應建立在提升學習者人文素養和科學價值觀水平的基礎上.在STEM理念下，小學數學運用STEM教學模式，將更為注重學生在課堂中的自主學習與自主探究，鼓勵其通過多動手、多思考，升華對學科知識的理解和認知，由此落實核心素養的培育要求.教師應正確解讀STEM理念核心價值，探尋運用STEM理念優化小學數學教學的方法，打造STEM理念引領下的小學數學高效課堂.

一、STEM理念內涵解讀

STEM理念中的“STEM”指的是“科學、技術、工程、數學”四大學科，理念強調的是利用不同學科之間的融合，打造以實踐活動為形式、以問題解決為目的的綜合性教學模式，重在培養學習者自主探索的學習意識和動手實踐的操作能力，通過增強對知識的直觀體驗和直觀感知，實現創新意識與創造能力的提升.

作為一種新興的教學理念，STEM理念對學科教學的優化與創新具有重要指導意義.基于STEM理念開展教學工作，將互為獨立的學科融合為一體，促進不同教學內容與教學形式的有機結合，培養學習者的綜合能力，體現STEM理念的教育價值.

二、STEM理念與小學數學教學融合的優勢

STEM理念在小學數學教學中的應用，在學生個人學習和學科整體教學兩個層面均起到積極的影響作用.于學生個人而言，STEM理念與小學數學教學的融合，能夠以更為新穎的方式向其呈現知識內容，并推出跨學科學習活動，有助于學生自身學習理念的更新，養成良好的學習習慣，掌握綜合性學習的思路和方法，完善學科知識架構體系；于學科教學而言，STEM理念的指導使小學數學教學以培養學生創新意識與創新能力為核心目標，在課堂教學模式、教學活動形式和學科知識內容等方面均會產生創新性的改變，保證小學數學教學與學生學習習慣和學習能力的契合度，有效提高學科教學水平.

三、STEM理念下小學數學教學的優化策略

（一）S：用科學激發數學學習興趣

在STEM理念指導下，運用科學探究引導學生探究數學知識，是小學數學教學創新的關鍵點.將科學領域內容與數學知識進行融合，能夠打破學科之間的壁壘，實現學科交叉目的，引導學生運用科學思維探索解決數學問題的方法，使其感悟科學中的數學.在教學中，教師應運用科學內容導入學科知識，設計新穎的課堂活動，促使學生產生認知沖突，激發其濃厚的數學學習興趣，提高其數學知識接受能力.利用數學與科學之間的共通點，鼓勵學生動手動腦，探索數學知識，發現科學道理，培養其“生活中處處有數學，生活中處處有科學”的學習意識，提升學科認知水平.

以人教版小學數學四年級上冊“條形統計圖”為例，在向學生講授關于數據整理與描述、條形統計圖的特點和作用、制作條形統計圖的方法以及運用條形統計圖分析數據相關知識點之前，為點燃學生對“數據統計”這一知識模塊的學習熱情，教師提出科學話題：你的睡眠時間是否達到科學標準？睡眠習慣是否科學？利用話題在科學領域與數學知識之間建立聯系，引導學生主動思考如何運用數學方法科學分析自己的睡眠時間，激發其學習興趣，借此導入課程相關知識.

圍繞這一科學話題，教師組織學生進行科學實驗：利用智能手機或智能手環記錄自己每晚的睡眠時間，以一周為記錄周期，統計一周內每天的睡眠時間數據，并以表格的方式進行記錄，如表1，自主完成數據整理.在完成實驗后，學生應將統計表格帶到課堂中，根據教師講解的關于條形統計圖的繪制方法，依據表格中的數據完成條形統計圖的制作，并對照教師提供的有關于正常睡眠時間的科學資料，就此結合圖表分析自身的睡眠習慣是否科學.

通過以科學話題引出科學實驗，利用科學實驗學習統計知識，學生在經歷真實統計過程的基礎上，也能夠認識到數學知識在科學研究中的應用方法以及數學與生活之間的聯系性.在科學與數學融合視域下的課堂教學中，學生對于統計知識的理解和記憶將更為深刻，且能夠靈活掌握統計方法在解決實際問題中的運用方法，并通過體驗科學研究過程對數學學習產生濃厚興趣，提高學科教學質量.

（二）T：用技術創新知識講解方式

新興教育教學技術的成熟發展給數學學科教學注入了新的活力，也為課堂教學帶來了更多的可能性.在STEM理念下，小學數學與技術領域融合中最具代表性的便是利用信息技術開展教學活動，由此能夠打造更為靈活、高效的數學課堂，豐富學生的數學學習方式與學習體驗.運用信息技術，教師可以實現打造“知識脫離書本”教學生態的目的，利用多樣化的課件或視頻等作為數學知識的呈現載體，創設相應的教學情境，引導學生直觀理解數學知識，體驗知識形成與應用的過程.教師應靈活運用技術手段創新課程知識的演示和講解方式，深化學生知識理解，指導其掌握高效學習方法.

以人教版小學數學四年級下冊“三角形”為例，教師應根據不同知識點的講解要求，利用信息技術創設對應的情境或搭建相應的模型，輔助學生直觀、形象地理解課程知識，深化知識記憶.

首先，在引導學生認識三角形時，教師可以利用信息技術創設“生活中的三角形”教學情境，通過使用教學白板向學生展示一些生活中的事物，如空調外機的支架、建筑工地的塔吊、攝影機的三角支架等，鼓勵學生在這些事物中尋找三角形，開展數學游戲活動，在趣味氛圍的渲染下，學生通過主動觀察、比較、分析、總結，能夠找出各個圖片中的三角形，對三角形這一平面幾何圖形建立初步認識.其次，在講解三角形的基本性質時，教師仍利用信息技術，在教學白板中畫出長度不同的幾組線段，并請學生操作教學白板，利用觸摸板使用這些線段組成三角形，思考什么樣的線段能夠組成完整的三角形.通過直觀體驗，學生便可認識到“三角形的任意兩邊的和大于第三邊.”這一定理.最后，在講解三角形的分類相關知識點時，教師在教學白板中搭建可以靈活變形的三角形模型，在引導學生認識三角形的角和邊的基礎上，分角和邊兩個方向組織學生一同探究三角形的具體分類.譬如，教師通過實際演示，逐步加大三角形中一個角的度數，使其從銳角變為直角再變為鈍角，當角變為平角時，三角形三邊重合形成一條線段，因此學生可直觀了解到三角形按角的大小分類，可以分為銳角三角形、直角三角形和鈍角三角形.相同的，教師也可以通過操作改變三角形的邊長，帶領學生認識三角形按邊分類可以分為等腰三角形、等邊三角形和其他三角形.

教師利用信息技術將知識從教材中剝離出來，運用生動的情境創設和圖形模擬演示方式，使學生直擊知識本質，靈活掌握課程知識，提高教學效率.

（三）E：用工程打造綜合學習活動

工程領域與數學學科看似毫無關聯，但是可以通過運用搭建工程的思想設計系統性、綜合性的數學學習活動，將模塊化知識整合為一體，給予學生廣泛的思考和探究空間，引導其在課堂中實現深度學習，經歷知識獲取、知識理解、知識應用的學習過程，提升學習能力.在這一教學領域下，項目化學習是教師在小學數學教學中實現工程與數學相結合的最佳選擇，教師應以學生為主體，結合核心數學問題整合相關知識內容，拓展教學資源，構建學習項目.以此為基礎，教師組織學生合作探究項目課題，培養其知識整合、理論分析、問題解決的能力，提升其工程素養，鍛煉數學綜合學習能力.

以人教版小學數學五年級上冊“多邊形的面積”為例，圍繞本節課程的核心知識點“平行四邊形的面積”“三角形的面積”“梯形的面積”，教師可以設置項目學習主題“推理多邊形的面積”，組織學生以小組合作方式，利用已學知識和數學經驗，嘗試推理總結三種多邊形面積的計算方式，用工程思想開發數學教學活動，培養學生綜合學習能力.

在項目化學習活動中，教師鼓勵學生發散思維，嘗試運用多種方法探究不同多邊形的面積計算公式，體會知識形成過程.如，在“平行四邊形面積計算公式推導”項目化學習活動中，學生可以運用平移的相關知識，沿平行四邊形的高將其剪開，得到一個三角形，將其平移到適當位置時，能夠與原有的平行四邊形組成為一個長方形，聯系“長方形面積=長×寬”這一公式，將變形后的平行四邊形的底邊視為長方形的長，將其高作為長方形的寬，學生可就此推導：平行四邊形面積=底×高；又如，在“三角形面積計算公式推導”中，學生嘗試同樣運用圖形轉化的方式，將兩個直角三角形拼接為一個長方形或正方形，根據掌握的公式，也可推導：三角形面積=底×高÷2；在“梯形面積計算公式推導”中，學生經過實踐嘗試，發現兩個一樣的梯形可以拼成一個平行四邊形，聯系舊知，梯形的上底下底之和可以視為平行四邊形的底，因高不變，則可推導：梯形面積=（上底+下底）×高÷2.

教師通過開展項目化學習活動，引導學生將數學問題延伸至工程問題，運用工程思想整合相關知識獲求新知，在實踐探究中體驗知識形成過程，實現工程與數學之間的有效融合.

（四）M：用數學培育學生學科思維

“學無定法，重在得法.”數學學科是一門邏輯性與規律性較強的學科，因而數學學習強調掌握正確、高效的學習方法，以提高學習效率.STEM理念下，小學數學教學的優化也應體現在對學生數學學習方法的優化方面，需要教師指導學生更新學習理念、建立學科思維，能夠以符合數學學科學習要求的方式方法提高自身的學習能力.教師在教學中應著重引導學生形成建構化思維，學會整合新舊知識，利用內容關聯性搭建知識體系，形成清晰的學科邏輯架構，助力學生知識理解、問題解決能力的提升.教師應以符合數學學科特點的教學思路培養學生的學科思維，使其在學習中實現思路多元化、方法多元化，提高數學學習有效性.

以人教版小學數學六年級上冊“比”為例，在引導學生學習“比”相關知識時，教師應著重培養學生數學邏輯思維，鼓勵其能夠運用以往學習過的數學知識，對數學中的“比”建立正確認識，并利用“比”與分數、除法等數學知識的聯系性，建構知識體系，幫助學生強化課程知識掌握，延伸數學思維范圍，在提升學生數學思維能力的同時，幫助其完善知識結構.

教師通過結合數學學科的知識特點，采用數學中的串聯式教學方法講授課程新知，既能夠創新知識的導入方式，又可以開拓學生的思維領域，引導其體會數學知識區別與聯系，能夠主動圍繞核心知識整合相關內容，形成整體性學習思維，掌握科學高效的數學學習方法，提升其學科綜合素養.

結 語

綜上所述，STEM理念與小學數學的融合，對優化小學數學教學起到的作用是顯而易見的.教師應基于當前不斷變化的教育教學環境，積極探索STEM理念下小學數學教學的優化與創新路徑，將STEM理念滲入小學數學課堂教學各項環節，打造具有指向性的學科交叉式教學活動，力求培養學生的學科綜合素養.教師應基于小學數學實際教學需求，依據STEM理念的指導，將科學、技術、工程、數學等領域的教學內容與教學方法融入課堂之中，達到創新學科教學模式、增強學生學習能力的教學目的，構建STEM理念下小學數學課堂教學有效方法，推動學科教學模式的可持續發展與綜合性人才培養進程.

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