基于STEM教育理念的初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課程教學(xué)實踐

在初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐\"課程中融人STEM教育理念，可拓寬學(xué)生的知識視野，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)他們的跨學(xué)科思維能力與綜合實踐能力[1].同時，基于STEM教育理念的教學(xué)方法更加注重學(xué)生的主體地位，鼓勵學(xué)生通過自主探究、合作學(xué)習(xí)等方式解決實際問題，有助于提高他們的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)他們的團隊協(xié)作精神.

1STEM教育理念

STEM教育是一種以科學(xué)（Science）、技術(shù)（Tech-nology）、工程（Engineering）和數(shù)學(xué)（Mathematics）為基礎(chǔ)的跨學(xué)科融合教育模式，其核心在于借助真實情境中的問題解決過程，引導(dǎo)學(xué)生綜合運用多學(xué)科知識和技能，有效提高綜合素養(yǎng).STEM教育強調(diào)多學(xué)科整合和實踐導(dǎo)向，注重項自式學(xué)習(xí)（PBL），也就是圍繞具體任務(wù)展開探究性學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力與合作意識.其主要目標是培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、創(chuàng)造性思維以及實際問題解決能力，并提升其動手實踐能力與工程技術(shù)素養(yǎng)，進一步增強團隊協(xié)作精神和社會責(zé)任感，使之成為具有創(chuàng)新精神和實踐能力的優(yōu)秀人才.

2初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課程特點

作為數(shù)學(xué)教學(xué)體系中的一個重要組成部分，初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐\"課程具有獨特的綜合性、實踐性和探究性，在培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)、綜合能力方面發(fā)揮著重要作用.

2.1綜合性

初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課程的綜合性首先體現(xiàn)在數(shù)學(xué)知識內(nèi)部的綜合，其要求學(xué)生融合不同領(lǐng)域的數(shù)學(xué)知識，包括代數(shù)、幾何、統(tǒng)計與概率等，運用多種數(shù)學(xué)概念、定理和方法來解決實際問題.其次還體現(xiàn)在和其他學(xué)科的融合.比如，在“制作地球儀”的實踐活動中，學(xué)生既要運用數(shù)學(xué)中的球體表面積、體積計算等知識來確定地球儀的尺寸和比例，還要將地理學(xué)科中關(guān)于地球形狀、經(jīng)緯度等的知識聯(lián)系起來，同時結(jié)合物理學(xué)科中與材料選擇、力學(xué)原理等相關(guān)的知識，制作出符合科學(xué)原理的地球儀.借助此類跨學(xué)科實踐活動，可拓寬學(xué)生的知識視野，提高其綜合運用多學(xué)科知識解決問題的能力，培養(yǎng)跨學(xué)科思維.

2.2實踐性

初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課程的一個顯著特點就是實踐性.學(xué)生可借助多種方式，如實地測量、調(diào)查統(tǒng)計、實驗探究等，深入了解數(shù)學(xué)在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用，提高動手能力與實踐技能.比如，在“設(shè)計校園綠化方案\"的實踐活動中，學(xué)生需要親自去測量校園的面積以及各個區(qū)域的尺寸，了解校園的地形與環(huán)境特點.結(jié)合測量的數(shù)據(jù)與相關(guān)的數(shù)學(xué)知識，如面積計算、比例關(guān)系等，設(shè)計出合理的綠化方案，同時考慮到植物的種類選擇、種植布局等實際問題.

2.3探究性

初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課程鼓勵學(xué)生自主探究，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識與創(chuàng)新能力[2].比如，在“探索三角形全等的條件\"的實踐活動中，教師可向?qū)W生提問：“怎樣確定兩個三角形是否全等？需要滿足哪些條件？\"學(xué)生通過自主探究，嘗試用不同的方法去尋找三角形全等的條件，如利用剪紙、拼接三角形等實際操作，觀察、分析三角形的邊和角之間的關(guān)系，提出自己的猜想和假設(shè).接著通過進一步的實驗和推理，驗證自己的假設(shè)是否正確.在此探究過程中，學(xué)生既掌握了三角形全等的知識，也培養(yǎng)了自主探究能力與創(chuàng)新思維，學(xué)會如何運用科學(xué)的方法去解決問題.

3初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐\"課程教學(xué)實踐

3.1教學(xué)目標設(shè)定

基于STEM教育理念，結(jié)合2024年七年級新教材，針對“設(shè)計學(xué)校田徑運動會的比賽場地\"課程設(shè)定如下教學(xué)目標：（1）知識技能.掌握長方形、圓形等幾何圖形周長以及面積的計算，比例尺的應(yīng)用，跑道彎道半徑與直道長度的關(guān)系等數(shù)學(xué)知識；可運用測量工具與幾何計算方法，準確測量并計算田徑場地各區(qū)域（跑道、投擲區(qū)、跳遠區(qū)等）的尺寸、面積.（2）過程方法.通過項目式學(xué)習(xí)，完整經(jīng)歷“問題提出一方案設(shè)計—實地測量一數(shù)據(jù)分析一場地設(shè)計”全流程；學(xué)會結(jié)合運動會項目需求，綜合運用數(shù)學(xué)、工程技術(shù)知識解決實際問題，提升自主探究、團隊協(xié)作及數(shù)據(jù)處理能力.（3）情感態(tài)度.體會數(shù)學(xué)在體育賽事規(guī)劃中的應(yīng)用價值，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣；在合作中培養(yǎng)團隊精神；設(shè)計時充分考慮運動員安全、觀眾觀賽需求等因素，增強責(zé)任意識與創(chuàng)新思維.

3.2教學(xué)主題選擇

“設(shè)計學(xué)校田徑運動會的比賽場地\"這一主題與學(xué)生校園生活緊密相連，具有現(xiàn)實意義和實踐挑戰(zhàn)性.該主題融合了多學(xué)科知識，包括數(shù)學(xué)（幾何計算、比例尺應(yīng)用）科學(xué)（運動力學(xué)中跑道坡度對運動員的影響）等.學(xué)生需借助數(shù)學(xué)知識完成對跑道周長、場地面積的計算，并利用科學(xué)知識設(shè)計合理的跑道彎道弧度，同時考慮實際使用需求進行場地規(guī)劃，促進知識的整合與遷移.

3.3教學(xué)方法與策略

3.3.1問題驅(qū)動教學(xué)法

教師通過展示往屆運動會場地圖例，引導(dǎo)學(xué)生觀察并提出問題（如跑道長度保證、區(qū)域設(shè)計合理性、本校場地設(shè)計），激發(fā)學(xué)生探究欲，引導(dǎo)其參與設(shè)計項目.學(xué)生分組討論并制定測量、設(shè)計方案，考慮工具選擇、測量方法及設(shè)計原則，部分小組先測量空地并繪制初步草圖.接著學(xué)生實地測量記錄數(shù)據(jù)，拍照輔助.回教室后，他們分析數(shù)據(jù)、計算面積、換算比例尺，并依據(jù)標準在圖紙上設(shè)計場地.最后，各小組展示設(shè)計成果，接受提問與建議[3].

3.3.2小組合作學(xué)習(xí)法

小組合作是STEM教學(xué)的關(guān)鍵.在“設(shè)計學(xué)校田徑運動會比賽場地\"這一項目中，學(xué)生分成 4～6 人小組，指定組長并明確分工（測量、記錄、繪圖、匯報）.成員在測量與設(shè)計過程中緊密協(xié)作，如一起探討測量方法保證數(shù)據(jù)準確.項目完成后進行同伴互評，反思評價方案的合理性、創(chuàng)新性、可行性從及合作情況.學(xué)生結(jié)合評價反思改進，如補充觀眾區(qū)域設(shè)計.

3.4結(jié)果展示

在\"設(shè)計學(xué)校田徑運動會的比賽場地\"課程中，3個小組分工協(xié)作，完成學(xué)校空地測量和比賽場地設(shè)計，具體成果如下（可掃碼查看下文中的三個圖）：

第一小組：標準 400m 環(huán)形跑道設(shè)計.

測量區(qū)域：校園東側(cè)長方形空地（長 180m ，寬 100m） ！設(shè)計方案如圖1所示.

圖1

跑道參數(shù)：彎道半徑 36.5m ，直道長度 84.39m，8 條跑道，每條寬 1.22m ，分道線寬 5cm （這 5cm 屬于外側(cè)跑道）.

配套設(shè)施：跑道內(nèi)設(shè)置標準足球場（ 105m× 68m） ，外側(cè)設(shè)2個鉛球投擲區(qū)（直徑 2.135m; 、2個跳遠沙坑 （8m×2.75m） 二

計算過程：計算最內(nèi)側(cè)跑道長.

彎道長度 =2×π×36.5≈229.33（m） ，直道總長度 84.39×2=168.78 （m），跑道周長 =229.33+168.78≈ 400（m）

第二小組：最內(nèi)側(cè) 200m 非標準跑道設(shè)計.

測量區(qū)域：校園西側(cè)梯形空地（上底 40m ，下底 60m ，高 92m 的等腰梯形）.

設(shè)計方案如圖2所示.

圖2

跑道參數(shù)：彎道半徑 15.92m ，直道長度 50m，4 條跑道，每條寬 1m ，分道線寬 3cm

功能分區(qū)：在梯形的下底左右兩邊設(shè)置投擲區(qū)，避開跑道邊界.

第三小組：多功能田徑場設(shè)計.

測量區(qū)域：校園北側(cè)空地（長 110m ，寬 60m 》

設(shè)計方案如圖3所示.

圖3

跑道參數(shù)： 250m 環(huán)形跑道，彎道半徑 22m ，直道 長度 53.1m，5 條跑道，跑道寬 1.2m ，分割線寬 3cm

復(fù)合功能：跑道內(nèi)設(shè)輪滑場地 （40m×20m） ，外 側(cè)設(shè)實心球投擲區(qū)（扇形半徑 20m 、體能訓(xùn)練 區(qū) （15m×15m） .

在過程方法層面，學(xué)生通過完整參與項目式學(xué)習(xí)流程，自主完成從實地測量、數(shù)據(jù)處理到方案設(shè)計的全過程.如在測量環(huán)節(jié)，學(xué)生綜合運用多種測量工具，把誤差控制在合理范圍內(nèi)；在設(shè)計環(huán)節(jié)，借助繪圖軟件繪制精確圖紙，體現(xiàn)出較強的數(shù)據(jù)處理和邏輯推導(dǎo)能力，自主探究和問題解決能力得到了有效培養(yǎng)，契合教學(xué)設(shè)定的能力培養(yǎng)目標.

在情感態(tài)度方面，課程后測顯示， 90% 的學(xué)生表示“深刻體會到數(shù)學(xué)在實際生活中的重要性”.小組合作中成員分工明確、溝通高效，設(shè)計方案充分考慮運動員安全、觀眾需求等因素，如一些小組在跑道外側(cè)設(shè)置緩沖區(qū)，體現(xiàn)出責(zé)任意識；還有小組融人環(huán)保材料選擇等創(chuàng)新元素，展現(xiàn)出創(chuàng)新思維，實現(xiàn)了激發(fā)學(xué)習(xí)興趣、培育團隊精神的教學(xué)預(yù)期.

綜上所述，基于STEM教育理念的初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐\"課程，以解決真實情境問題為載體，在項目式學(xué)習(xí)中，幫助學(xué)生極大提高了學(xué)習(xí)興趣以及綜合運用數(shù)學(xué)等多學(xué)科知識解決問題的能力，進一步增強了學(xué)生的動手實踐能力和團隊協(xié)作精神，也培養(yǎng)了自主探究能力與創(chuàng)新思維.讓學(xué)生在解決實際問題的過程中獲得全面發(fā)展.今后，教師應(yīng)繼續(xù)探索更多合適的教學(xué)模式與方法，不斷提升教學(xué)質(zhì)量，助力學(xué)生健康成長.

3.5教學(xué)總結(jié)

在“設(shè)計學(xué)校田徑運動會的比賽場地”課程實踐中，教學(xué)目標達成效果顯著.

在知識技能維度，學(xué)生熟練掌握了幾何圖形的計算、比例尺的應(yīng)用等核心知識，成功運用測量與計算方法，結(jié)合標準田徑場規(guī)格，完成了比賽場地的設(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識的實踐轉(zhuǎn)化，達成既定知識掌握目標.

參考文獻：

[1盧彩.問題導(dǎo)向的初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐”有效教學(xué)研究[J].數(shù)理天地（初中版），2024（1）：109-111.

[2吳文卉.初中數(shù)學(xué)“綜合與實踐”課程設(shè)計與實施的研究[D].沈陽：沈陽師范大學(xué)，2023.

[3]杜雪.以素養(yǎng)為導(dǎo)向的初中數(shù)學(xué)綜合與實踐教學(xué)策略與實施探究[D].重慶：西南大學(xué)，2022.