徐時(shí)芳 潘春燕 陳昱池

摘要：隨著科技的迅猛發(fā)展，我們進(jìn)入到大數(shù)據(jù)時(shí)代，而大數(shù)據(jù)推動(dòng)下的技術(shù)革新也為教育教學(xué)的創(chuàng)新優(yōu)化注入了活力。其中STEM教育實(shí)現(xiàn)了工程、科學(xué)、技術(shù)及數(shù)學(xué)的交叉融合，形成跨文化教育視野和教育模式。本文主要就大數(shù)據(jù)時(shí)代下STEM教育模式指導(dǎo)下的學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)進(jìn)行探討，明確STEM教育教學(xué)模式在大數(shù)據(jù)背景下與學(xué)生核心素養(yǎng)培養(yǎng)的融合策略，更好地推動(dòng)中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；核心素養(yǎng)；STEM教育

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2019）32-0191-02

21世紀(jì)以來，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展迅速，數(shù)字科技也滲透到教育領(lǐng)域，帶動(dòng)跨學(xué)科教學(xué)視野的形成和教學(xué)模式的實(shí)施推廣。其中STEM教育模式備受青睞與推崇。其作為一種跨學(xué)科和動(dòng)態(tài)化的教學(xué)模式，讓學(xué)生基于STEM教育的綜合性理念來學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，學(xué)習(xí)有側(cè)重，重點(diǎn)和難點(diǎn)突出，實(shí)現(xiàn)學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)提升。因此，大數(shù)據(jù)背景下，借助STEM教育模式實(shí)現(xiàn)學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的培養(yǎng)是中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)改革的重要思路。

一、大數(shù)據(jù)+數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培育的STEM教育應(yīng)用背景

STEM教育模式指導(dǎo)下的跨學(xué)科式教育，適應(yīng)新高考，推動(dòng)教育創(chuàng)新，培養(yǎng)新型人才。依托大數(shù)據(jù)背景，帶動(dòng)數(shù)學(xué)課程設(shè)計(jì)的創(chuàng)新化，注重將新興的技術(shù)理念，比如3D打印技術(shù)、創(chuàng)客空間、單片機(jī)、模板、畫刷、傳感器、Scratch可視化等融入數(shù)學(xué)教學(xué)中，嘗試構(gòu)建一種創(chuàng)新教育，即將STEM教育融入數(shù)學(xué)課程的應(yīng)用模式，以期在培育學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的前提下，以真實(shí)問題解決為任務(wù)驅(qū)動(dòng)，立足學(xué)習(xí)過程、多技術(shù)交叉融合的跨學(xué)科式教育；以培養(yǎng)具有全面科學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新實(shí)踐能力的人才為根本目標(biāo)，真正讓學(xué)生在獲取知識(shí)、探索意識(shí)、學(xué)科融合、技能培養(yǎng)和問題解決等方面實(shí)現(xiàn)能力質(zhì)的飛躍。

二、大數(shù)據(jù)背景下教育教學(xué)領(lǐng)域的新興技術(shù)

1.3D打印技術(shù)。3D打印技術(shù)是一種借助三維空間模型進(jìn)行虛擬實(shí)體對(duì)象迅速成型的教學(xué)處理技術(shù)。其教育領(lǐng)域的價(jià)值主要是將特定物理及虛擬事物真實(shí)地呈現(xiàn)，讓學(xué)生獲得深刻感知。3D打印技術(shù)實(shí)現(xiàn)了抽象思維空間向真實(shí)立體的彩色模型轉(zhuǎn)化，使得數(shù)學(xué)教學(xué)中復(fù)雜抽象的概念定理被引入嶄新的具象的空間，學(xué)生可以自主設(shè)計(jì)并制作展示，在3D體驗(yàn)學(xué)習(xí)中感受到數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的樂趣。

2.創(chuàng)客教育。作為一種新型的教學(xué)模式，創(chuàng)客教育融合了體驗(yàn)教育、項(xiàng)目教學(xué)等多種教學(xué)模式的優(yōu)勢(shì)，凸顯學(xué)生的主體地位，實(shí)現(xiàn)學(xué)生由知識(shí)消費(fèi)者到知識(shí)創(chuàng)造者角色的轉(zhuǎn)變。創(chuàng)客教育的落腳點(diǎn)是學(xué)生創(chuàng)造中的學(xué)習(xí)探討，學(xué)生探討中的創(chuàng)造實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手能力的訓(xùn)練提升，提升學(xué)生的問題解決能力，實(shí)現(xiàn)其創(chuàng)意精神的培養(yǎng)。

3.翻轉(zhuǎn)課堂。翻轉(zhuǎn)課堂改變了傳統(tǒng)的教學(xué)結(jié)構(gòu)，給予學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的自由，學(xué)生可以不受時(shí)間與空間的限制，隨時(shí)隨地地學(xué)習(xí)；也可以基于自身的學(xué)習(xí)認(rèn)知實(shí)際，做好重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)的創(chuàng)新學(xué)習(xí)，鞏固學(xué)習(xí)。翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式關(guān)注到不同學(xué)生學(xué)習(xí)的差異，也帶動(dòng)師生的互動(dòng)交流。

三、STEM教育融入中學(xué)數(shù)學(xué)課程的路徑

在大數(shù)據(jù)背景下，以培育學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)為目標(biāo)，嘗試構(gòu)建一種創(chuàng)新教育，即把STEM教育融入數(shù)學(xué)課程中，加強(qiáng)以問題解決為導(dǎo)向、體現(xiàn)以學(xué)生為主體的問題解決的教學(xué)模式的應(yīng)用研究。STEM教學(xué)在人工智能技術(shù)的支持下，加強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)過程的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，借助大數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)分析，為學(xué)生推薦跨學(xué)科及個(gè)性化的學(xué)習(xí)資源，教師和學(xué)生有效互動(dòng)，在教學(xué)評(píng)價(jià)上更關(guān)注學(xué)生的創(chuàng)新思維發(fā)揮、學(xué)生跨學(xué)科解題能力、學(xué)生課堂互動(dòng)參與的積極性。STEM教育模式對(duì)學(xué)生的評(píng)價(jià)更為全面，也更有助于全面型人才的培養(yǎng)與輸出。

1.做好教學(xué)分析。教學(xué)分析是教學(xué)前的準(zhǔn)備步驟，基于STEM的教學(xué)模式，重點(diǎn)從教學(xué)目標(biāo)、學(xué)習(xí)者特征、跨學(xué)科知識(shí)地圖三個(gè)方面的分析入手。STEM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)習(xí)要完成真實(shí)情境中的任務(wù)，教學(xué)目標(biāo)必須涵蓋在教學(xué)內(nèi)容中，知識(shí)內(nèi)容間的結(jié)構(gòu)關(guān)系和知識(shí)內(nèi)容的類型都是教學(xué)分析解決的重點(diǎn)問題。教師需要以知識(shí)圖譜的方式，找到數(shù)學(xué)知識(shí)間的關(guān)聯(lián)性，為整個(gè)課程知識(shí)均衡覆蓋提供基礎(chǔ)。

2.設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)任務(wù)。學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)效果直接影響STEM教學(xué)模式的實(shí)施效果。STEM教學(xué)基于真實(shí)情境，學(xué)習(xí)者基于情境自主學(xué)習(xí)，問題驅(qū)動(dòng)融入情境教學(xué)中。學(xué)習(xí)任務(wù)的情境化體現(xiàn)必須以學(xué)習(xí)任務(wù)的特定情境創(chuàng)設(shè)為前提。數(shù)學(xué)知識(shí)相對(duì)抽象復(fù)雜，情境的還原可以讓數(shù)學(xué)知識(shí)的闡述更生動(dòng)豐富，STEM教學(xué)模式下學(xué)習(xí)任務(wù)的設(shè)計(jì)需要做好教學(xué)結(jié)果的分析，使學(xué)習(xí)問題與學(xué)習(xí)情境緊密融合。

3.教學(xué)工具與教學(xué)資源設(shè)計(jì)。對(duì)于中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)來說，實(shí)施STEM教學(xué)必須關(guān)注工具及資源的優(yōu)化設(shè)計(jì)。目前廣受關(guān)注的3D打印機(jī)、開源電路板等使得STEM教學(xué)更為高質(zhì)高效。此外，Scratch可視化程序設(shè)計(jì)工具、概念圖工具、SPSS數(shù)據(jù)分析工具、網(wǎng)絡(luò)溝通工具、三維建模工具等也起到教學(xué)推動(dòng)作用，學(xué)生借助教學(xué)設(shè)備和技術(shù)，進(jìn)行數(shù)學(xué)問題的探究，從檢測(cè)到鞏固，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識(shí)學(xué)習(xí)的不斷強(qiáng)化。

4.學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)。對(duì)于中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)來說，教學(xué)評(píng)價(jià)既包括總結(jié)性評(píng)價(jià)，也包括過程性評(píng)價(jià)。學(xué)生在數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中所表現(xiàn)出的態(tài)度、創(chuàng)新想法等都是過程性評(píng)價(jià)的內(nèi)容。STEM教學(xué)模式支持下的過程性評(píng)價(jià)更側(cè)重量表、行為觀察、知識(shí)測(cè)驗(yàn)等。STEM教學(xué)模式致力于學(xué)生數(shù)學(xué)實(shí)際問題的解決，在教學(xué)評(píng)價(jià)中，改變以往單一的評(píng)價(jià)方式，過程性評(píng)價(jià)與總結(jié)性評(píng)價(jià)結(jié)合起來，評(píng)價(jià)主體更多元，評(píng)價(jià)內(nèi)容更全面，除了成績、學(xué)習(xí)態(tài)度等，也涉及學(xué)生數(shù)學(xué)課堂互動(dòng)的參與度、學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)過程中的創(chuàng)意發(fā)現(xiàn)和研究成果。

5.課后總結(jié)與鞏固練習(xí)。課后的總結(jié)指導(dǎo)與鞏固練習(xí)對(duì)于STEM教學(xué)來說也是必不可少的。STEM教學(xué)指導(dǎo)學(xué)生將數(shù)學(xué)零散的知識(shí)點(diǎn)整合起來，系統(tǒng)總結(jié)，從問題產(chǎn)生到解決再到知識(shí)的抽象升華，在不斷的創(chuàng)新嘗試與鞏固練習(xí)中深入把握數(shù)學(xué)知識(shí)。課后總結(jié)由教師發(fā)起，小組評(píng)價(jià)與自我評(píng)價(jià)結(jié)合，對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)課堂表現(xiàn)進(jìn)行點(diǎn)評(píng)。在鞏固練習(xí)方面，必須提升習(xí)題測(cè)試的針對(duì)性，既要反映基本的數(shù)學(xué)概念及定理，又能兼顧學(xué)生的數(shù)學(xué)差異學(xué)習(xí)需求，讓學(xué)生在明白數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)得失的基礎(chǔ)上，在強(qiáng)化練習(xí)中糾正原有的錯(cuò)誤理解，完成知識(shí)的自主建構(gòu)。

四、結(jié)束語

STEM教學(xué)模式作為一種創(chuàng)新的教學(xué)模式，實(shí)現(xiàn)了科技、技術(shù)、工程及數(shù)學(xué)的交叉融合，也為數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與探討提供了跨學(xué)科視野，指導(dǎo)學(xué)生基于問題，借助學(xué)習(xí)工具和資源，自主探索與學(xué)習(xí)，完成數(shù)學(xué)知識(shí)的自主建構(gòu)。STEM教學(xué)模式在我國數(shù)學(xué)課堂中的運(yùn)用尚不成熟，而STEM教學(xué)模式的優(yōu)化研究也將持續(xù)深入進(jìn)行，以進(jìn)一步發(fā)揮STEM教學(xué)模式優(yōu)勢(shì)，讓學(xué)生成為數(shù)學(xué)課堂學(xué)習(xí)的主人，提升中學(xué)數(shù)學(xué)課堂教學(xué)實(shí)效，使STEM教學(xué)與中學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)合二為一。

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