STEAM教育理念下的小學數學“綜合與實踐”主題教學設計研究

摘 要：“綜合與實踐”主題教學具有跨學科性，與STEAM教育理念不謀而合。因此，教師可在STEAM教育理念的指引下進行小學數學“綜合與實踐”主題教學設計。為使更多的教師在STEAM教育理念下順利開展小學數學“綜合與實踐”的故事主題教學設計，文章以“曹沖稱象”的故事為例，呈現了具體的教學設計案例。

關鍵詞：小學數學；綜合與實踐主題教學；STEAM教育理念

中圖分類號：G427" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " 文獻標識碼：A" " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " " "文章編號：2097-1737（2025）08-0054-03

《義務教育數學課程標準（2022年版）》（以下簡稱《課程標準》）將“綜合與實踐”作為一項課程內容，倡導用主題式學習的形式，讓學生感悟并學習自然界和現實生活中的數學知識，感受數學與科學、技術、地理、藝術等學科領域的關系，豐富數學活動經驗，增強發現、提出、分析、解決問題的能力，提高應用意識和實踐能力。為實現新課標要求，教師應嘗試在STEAM教育理念的指引下進行數學“綜合與實踐”主題教學設計。

一、主題確定

《課程標準》將“曹沖稱象”的故事作為“綜合與實踐”領域的一項主題活動。該主題活動以學生熟知的曹沖稱象的故事為情境，旨在通過建構系列活動，讓學生親身體驗并逐步認識克、千克等質量單位，能進行質量單位間的換算，發展量感、推理能力；能運用科學、美術等學科知識分析、解決問題，實現學科知識間的融會貫通，完善認知結構，

增強應用能力；能感悟故事背后蘊含的數學思想、科學知識，并能汲取經驗，學會解決實際問題。該主題活動具有生本性、育人性、實踐性，基于此，教師可以將“曹沖稱象”的故事作為活動主題，讓學生在解密故事的過程中獲得良好發展[1]。

二、內容剖析

東漢末年，孫權向曹操敬獻了一頭大象。曹操很想知道這頭大象的重量。但是，當時沒有可以直接測量大象重量的工具，曹操的兒子曹沖提議將大象趕到一艘船上，在船身上畫出水面所在的位置，確定船下沉的深度。然后將大象趕到岸上，再往空船上放一些石頭。當船身上的橫線與水面齊平時，停止放石頭。然后，用秤稱量石頭的總重量。石頭的總重量正是大象的重量。這個故事雖然簡單，卻蘊含著豐富的學科知識。例如，學生需要依據故事內容，遵循科學步驟，落實等效替代法；需要動手設計稱象方案、制作簡易天平。

三、學情分析

四年級學生已經學習、了解了克、千克、噸以及它們之間的換算關系，也學習了《曹沖稱象》這篇課文。但是，受思維發展的局限，學生未能充分感知故事中蘊含的學科知識，因此，教師可以引領學生走進故事深處，深入探究其中蘊含的學科知識，進一步增強對“曹沖稱象”故事的理解，同時遷移應用所學知識、方法、技能等解決實際問題。

四、教學活動與問題設計

“曹沖稱象”的“綜合與實踐”活動設計如下圖所示（如圖1）。

五、活動目標

（一）總目標

閱讀、分析《曹沖稱象》的故事，了解曹沖使用的稱象方法，探尋其中涉及的數學知識，認識質量單位及其換算關系，感悟“化整為零，積零為整”

的轉化思想；使用等效替代法進行操作，發現“總量等于各分量之和”這一結論；制作手抄報，藝術性地展示稱象全過程與使用的方法，學會創造美；利用生活材料制作簡易天平，動手操作，測量出常見物品的重量；大膽發表自己的見解，與他人分享思維智慧，提高合作意識，發展合作能力。

（二）分目標

1.故事中的數學

閱讀、分析《曹沖稱象》的故事，了解其中蘊含的科學方法，認知質量單位及其換算關系；與他人交流稱象方法，從他人身上汲取思維智慧，學會合作學習；掌握“總量等于各分量之和”這一關系，習得“化整為零，積零為整”的轉化思想。

2.稱象中的智慧

能運用曹沖稱象的原理，利用生活中常見的物品模擬稱量活動，稱出常見物品的重量；加深對曹沖稱象原理的理解，鍛煉使用天平的操作技能，提高動手操作能力。

3.做現代的曹沖

回歸現實生活，了解更多的稱量工具，豐富數學認知，感悟生活與數學的關系；通過與他人合作，

利用生活中的物品制作簡易天平，主動測量身邊物品的重量，增強合作意識，鍛煉操作能力；會用學到的學科知識分析、解決實際問題，增強綜合應用能力。

六、教學過程

（一）創設情境，激發興趣

利用微課動態、直觀地展示故事內容，可以吸引學生的眼球，將其帶入趣味情境中，利用問題激發學生的思考興趣，指明活動探究方向，推動學生興致高昂地、有目的地走進活動中[2]。所以，教師要善于利用故事、問題創設情境，激發學生興趣。

例如，教師可以利用多媒體設備播放自制的“曹沖稱象”的微課，啟發學生思考：“曹沖用什么方法稱出了大象的重量？其中蘊含了哪些科學知識？稱象過程是什么樣的？我們能不能用這樣的方法測量出身邊物品的重量？在測量物品重量時，我們可以使用哪些工具？如何表示它們的重量？”

（二）搭建支架，建構活動

1.搭建問題支架，建構活動

問題支架是通過提出系列問題助力學生順利探究學習內容的活動[3]。此活動可以讓學生進入積極的思維狀態，有序地分析、解決問題，由淺入深地建構良好認知，同時提升思維的深刻性、靈活性。

以故事中的數學為例。教師可選取學生代表復述故事內容，并基于故事內容提出問題：“為什么文武大臣面對稱象問題束手無策？直接用一桿很大的秤測量大象的重量不就行了嗎？”一些學生會通過思考給出回答：“大象體積很大，在當時的社會條件下，造出一桿能稱出大象重量的秤很難。”教師可以順勢發問：“那將大象肢解成一小塊、一小塊，用小點的秤稱量出每塊的重量，再將所有的重量加在一起不就可以了嗎？”學生會思考問題，批判這種做法。教師繼續提問：“這種方法不行，那種方法也不行，到底怎樣才能稱出大象的重量呢？”一些學生會回想曹沖稱象的故事，描述具體過程：將大象趕到一艘船上，在船身上畫出水面所在的位置，確定船下沉的深度。接著，將大象趕到岸上，往空船上放一些石頭；當船身上的橫線與水面齊平時，停止放石頭。然后，用秤稱量所有的石頭，確定它們的總重量。教師可以給予贊賞，并追問：“這艘船在稱象過程中起到了什么作用？”學生通過思考，可以聯想到“船起到了天平的作用”。同樣，教師可以在贊賞學生的同時提問：“天平有什么作用？”一些學生會回答：

“確保大象和石頭分別在船上時，船下降的部分相同，即使大象的重量和石頭的重量相等。”于是，教師可以利用多媒體技術播放微課，直觀呈現相關場景，引導學生觀察、思考其中蘊含的科學知識、數學知識。大部分學生會邊體驗情境邊思考問題，想到“等效替換”“總量等于分量之和”。教師則可以在贊賞他們的基礎上，引導他們回顧整個故事內容，梳理稱象需要的工具、使用的方法、蘊含的道理等。這樣，學生不僅可以逐步探尋到故事中蘊含的數學知識、道理等，還可以提高思維積極性，為體驗其他活動作好準備。

2.搭建任務支架，建構活動

任務支架是通過提出任務驅動學生積極探究的活動[4]。此活動可以讓學生發揮主觀能動性，親身經歷學習過程，建構良好認知，同時發展多樣能力。

以稱象中的智慧為例。教師可布置三項任務，驅動學生合作探究。任務一：將土豆當作大象，將正方體塑料模型作為石頭，如何測量出土豆的重量？借鑒曹沖稱象的經驗，與小組成員合作交流、設計稱量土豆重量的方案。任務二：根據所設計出的方案進行動手操作，認真落實每一個步驟，正確地運用測量工具。任務三：關注整個操作過程，發現并解決問題，總結注意事項。在規定時間結束后，可以讓各組派出代表登臺展示稱象方案和稱象過程、注意事項。在此過程中，教師需認真觀察，發現問題并進行適當點撥，補充注意事項，幫助學生查漏補缺，強化已有認知。之后，教師可以布置“繪制‘曹沖稱象’手抄報”的任務，讓學生彰顯藝術素養，進行藝術創作。

在整個活動中，學生在任務的驅動下會主動回顧、應用所學內容，實現學以致用。尤其，他們在整個過程中會打破學科之間的界限，綜合運用不同學科知識、技能。如他們會遷移已有認知，聯想操作天平的方法，主動描述，確定正確的做法并進行實踐，鍛煉數學工具操作技能。又如，他們會在動手操作的過程中認真觀察、思考，有所感悟，并就此與他人進行交流，碰撞出思維火花，進一步深化已有認知，同時增強合作意識，提高合作能力發展水平。再如，他們會獲得藝術創作機會，在建構完善認知的基礎上進行藝術創作，發展審美創造素養。

3.搭建實踐支架，建構活動

實踐支架是通過提供實踐機會，讓學生運用所學解決實際問題的活動[5]。學生通過體驗此活動，可以增強對所學知識的理解，同時發展應用能力。

以“做現代的曹沖”這一任務為例。教師可以利用多媒體技術呈現一些生活中常見的稱量工具，如磅秤、盤秤、彈簧秤等，引導學生回顧自己見過的其他稱量工具。在此基礎上，教師可要求學生選擇一種自己熟悉的稱量工具，向小組成員介紹其稱重原理、使用方法。之后，教師可以利用多媒體技術播放微課，展示一些學生不熟悉的稱量工具的稱重原理、使用方法，幫助他們強化已有認知。接著，教師可以托盤天平為例，要求學生利用身邊的物品制作簡易的托盤天平。教師可以巡視課堂，觀察每個學生的制作過程，發現其中存在的問題，指導他們改正。大部分學生會在教師的指引下進行反思，發現并解決問題，建構正確的認知。最后，教師可以組織作品展示活動，鼓勵全體學生先在小組中輪流展示自己的作品，介紹制作方法。其他組員則需認真觀看、傾聽，發現其中存在的問題，提出解決建議。自主修正作品后，學生可再次分享、選出優秀作品，進行集體展示。

此活動可以增加學生的實踐機會，使其將已有認知轉化為具體的作品，發現并解決自身的認知問題，提高認知水平。學生通過體驗活動還可以鍛煉想象能力、動手操作能力，從而提高自身發展水平。

七、結束語

上述“綜合與實踐”活動以學生熟悉的故事為情境，融入了科學、技術、工程、藝術、數學學科知識，打破了學科之間的界限，讓學生獲得了綜合發展機會。學生在體驗活動的過程中可以充分發揮主觀能動性，依據活動需要，靈活地運用學過的知識、方法、技能等，發現問題、分析問題、解決問題，由此增強認知的系統性，潛移默化地鍛煉操作能力、合作探究能力、問題解決能力等。同時，教師也應認識到，由于整項活動具有復雜性、層次性，很難做到面面俱到。因此，教師應善于進行教學反思，及時改進教學策略，增強教學效果。

參考文獻

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湯小麗，袁玉龍.小學數學跨學科綜合與實踐活動的教學現狀及要點研究：以三年級下冊“年、月、日”教學為例[J].小學教學參考，2024（2）：47-49.

尤吉生.“三視”：小學數學“綜合與實踐”之思量、設置與教學[J].數學之友，2023，37（18）：15-18.

黨文超.實踐中學習 綜合中提煉：如何上好小學數學綜合實踐活動課[J].理科愛好者，2023（4）：203-205.

作者簡介：李明勇（1981.9-），男，貴州遵義人，

任教于貴州省遵義市播州區鴨溪長征學校，一級教師，本科學歷。