韓慧

【摘要】本文對(duì)STEAM校本課程設(shè)計(jì)進(jìn)行初步探索，形成了基于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的STEAM校本課程教學(xué)模式，并給出了一個(gè)具體的課程設(shè)計(jì)實(shí)施案例，為STEAM課程的開(kāi)展和數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的落地提供了現(xiàn)實(shí)途徑.

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)核心素養(yǎng);STEAM;校本課程

隨著高科技與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)學(xué)應(yīng)用不僅在自然科學(xué)、工程技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用（如大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能），而且以空前的廣度和深度向經(jīng)濟(jì)、生物、醫(yī)學(xué)、環(huán)境、交通等領(lǐng)域滲透.

一、基于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的STEAM校本課程教學(xué)初探

STEAM是 Science（科學(xué)）、Technology（技術(shù)）、Engineering（工程） 、Arts（藝術(shù)）、Maths（數(shù)學(xué)）的縮寫(xiě)，是跨學(xué)科的綜合性素質(zhì)教育，STEAM教學(xué)是將上述各學(xué)科知識(shí)有機(jī)融合到某一核心任務(wù)中，引導(dǎo)學(xué)生綜合運(yùn)用各學(xué)科思維解決實(shí)際問(wèn)題的教學(xué)活動(dòng)，在此過(guò)程中既提升了學(xué)生的邏輯思維能力，又培養(yǎng)了分析、解決問(wèn)題的能力以及溝通合作能力.

基于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的STEAM校本課程是指以數(shù)學(xué)為基礎(chǔ)，用工程和藝術(shù)解讀科學(xué)和技術(shù)，將人文藝術(shù)中的“誰(shuí)來(lái)做”和“為什么”加入STEAM 教育的“做什么”和“怎么做”，充分發(fā)揮學(xué)生的主體性，逐步提升學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)和各項(xiàng)素質(zhì)[2].

在以往的STEAM教學(xué)中，往往存在以下問(wèn)題：缺乏準(zhǔn)確而又宏觀的定位以及規(guī)劃，學(xué)科之間的整合浮于表面，難以加強(qiáng)不同學(xué)科間的內(nèi)在聯(lián)系;硬件資源和課程資源嚴(yán)重匱乏;學(xué)生原有的知識(shí)體系結(jié)構(gòu)不良等，種種原因?qū)е耂TEAM教學(xué)流于形式，沒(méi)有達(dá)到應(yīng)有的效果.

我們將STEAM教育理念引入課程創(chuàng)新實(shí)踐，在基于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的STEAM校本課程教學(xué)實(shí)踐中，探索出以問(wèn)題項(xiàng)目為核心的學(xué)習(xí)方式[3]，研發(fā)了一系列基于項(xiàng)目的探究式課程，關(guān)注學(xué)生的過(guò)程性體驗(yàn)，推進(jìn)創(chuàng)意設(shè)計(jì)活動(dòng)的開(kāi)展，培養(yǎng)學(xué)生的多學(xué)科綜合應(yīng)用與科技創(chuàng)新能力，構(gòu)建師生共同可持續(xù)成長(zhǎng)的平臺(tái)，營(yíng)造了一種新的教育生態(tài)，提升了學(xué)生的綜合素養(yǎng).

二、基于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的STEAM校本課程設(shè)計(jì)案例

◆設(shè)計(jì)任務(wù)

元旦就快到了，為我們的晚自習(xí)值班老師送上一個(gè)平行光手電筒吧.手電筒設(shè)計(jì)制作的要求如下：

1.運(yùn)用圓錐曲線（拋物線）的光學(xué)性質(zhì)，制作平行光手電筒.

2.小組合作，利用身邊現(xiàn)有的材料，手工制作完成.

3.做到方便實(shí)用，且筒身制作精美.

◆工程約束

1.材料的選擇：塑料飲料瓶、鐵絲、3D打印機(jī)、拋物面燈罩、硬紙盒、一次性紙杯、冰棒棍、彩紙、拉花、燈泡、電路、電池.

2.工具的準(zhǔn)備：膠槍、膠棒、剪刀等.

◆課程目標(biāo)

1.掌握拋物線的光學(xué)性質(zhì)，能運(yùn)用該性質(zhì)解決實(shí)際問(wèn)題.（數(shù)學(xué)）

2.能利用現(xiàn)有技術(shù)或材料制作拋物面.（技術(shù)）

3.了解電路的連接方式，能運(yùn)用現(xiàn)有材料正確組裝、連接電路.（物理）

4.能夠利用美學(xué)知識(shí)制作精美的手電筒手柄.（藝術(shù)）

◆學(xué)科領(lǐng)域

數(shù)學(xué)、技術(shù)、物理、藝術(shù).

◆核心技能

1.學(xué)會(huì)使用傳統(tǒng)工具（膠槍、剪刀等）和現(xiàn)代工具（計(jì)算機(jī)、3D打印機(jī)）幫助解決問(wèn)題，提高效率.（科技應(yīng)用）

2.掌握科學(xué)探究的方法，能夠獨(dú)立設(shè)計(jì)制作方案并完成.（科學(xué)探究）

3.掌握設(shè)計(jì)制作的方法，并運(yùn)用方法有效地完成任務(wù).（工程設(shè)計(jì)）

4.樹(shù)立團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)，進(jìn)行合理分工，與小組成員合作完成任務(wù)，愿意為團(tuán)隊(duì)貢獻(xiàn)自己的力量.（團(tuán)隊(duì)合作）

5.在項(xiàng)目制作的過(guò)程中，學(xué)會(huì)靈活運(yùn)用既有知識(shí)、方法和經(jīng)驗(yàn)，分析與解決

跨學(xué)科問(wèn)題.（問(wèn)題解決）

◆項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程

●引入的問(wèn)題

平行光手電筒是利用拋物線的光學(xué)性質(zhì)制作而成的，實(shí)際生活中有許多拋物線光學(xué)性質(zhì)的應(yīng)用實(shí)例，如汽車的遠(yuǎn)光燈也是利用了拋物線的光學(xué)原理，遠(yuǎn)光燈的光線平行射出，集中且亮度較大，可以照到更高、更遠(yuǎn)的物體，對(duì)于夜間駕駛員的視線有很大的幫助.然而目前濫用遠(yuǎn)光燈的現(xiàn)象相當(dāng)嚴(yán)重，錯(cuò)誤地使用遠(yuǎn)光燈會(huì)增加危險(xiǎn)事故的發(fā)生率.

那么拋物線的光學(xué)性質(zhì)是什么？如何證明？其在生活中還有哪些實(shí)際應(yīng)用呢？

●探究活動(dòng)集

1.模擬實(shí)驗(yàn)

學(xué)生觀看實(shí)物小球模擬拋物線光學(xué)原理的實(shí)驗(yàn)，理解并嘗試總結(jié)拋物線的光學(xué)性質(zhì).

2.歸納原理

過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)拋物線反射后，反射光線都平行于拋物線的對(duì)稱軸;反之，平行于拋物線對(duì)稱軸的入射光線經(jīng)拋物線反射后必過(guò)拋物線的焦點(diǎn).（教師動(dòng)態(tài)圖模擬展示）

3.合作探究

（一）數(shù)學(xué)證明

學(xué)生小組合作，用多種方法進(jìn)行證明：

（二）軟件模擬

利用皓駿軟件動(dòng)態(tài)模擬拋物線的光學(xué)性質(zhì).

（三）教具驗(yàn)證

學(xué)生自制拋物面對(duì)拋物線的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行驗(yàn)證.

●問(wèn)題解決

○制作模型的一般步驟：

1.選擇合適的材料;

2.準(zhǔn)備適當(dāng)?shù)墓ぞ?、加工設(shè)備;

3.按設(shè)計(jì)圖樣畫(huà)線;

4.對(duì)材料進(jìn)行鋸割、切削等加工;

5.裝配;

6.對(duì)產(chǎn)品外觀造型、色彩進(jìn)行設(shè)計(jì);

7.完成制作.

○安全操作規(guī)程：

1.清點(diǎn)工具箱5種工具是否齊全：美工刀、剪刀、鋼鋸、熱熔膠槍、直尺.

2.熱熔膠槍的正確使用方法：

①熱熔膠棒插入膠槍內(nèi);

②打開(kāi)支架，使膠槍立在桌子上，并在膠槍口處墊一個(gè)廢舊紙板，以防膠槍滴漏;

③插入電源通電，1分鐘后即可使用.

注意：出膠口金屬部分的溫度很高要注意別燙傷！使用完畢后及時(shí)拔出電源插頭！

3.注意用電安全.

4.注意不要直視燈光！

○產(chǎn)品制作

第一階段：材料初加工.

1.拋物面的制作.

方法一：利用3D打印技術(shù)制作拋物面.

方法二：用鐵絲制作拋物面狀的鐵絲外罩.

2.進(jìn)行手電筒外觀造型、色彩的設(shè)計(jì).

第二階段：材料組裝成型.

1.燈罩與電池電路正確組裝.（注意正、負(fù)極）

2.燈罩粘接在手柄上.（使用熱熔膠槍）

●分享交流

小組展示平行光手電筒作品，分享設(shè)計(jì)意圖、方法及心得，老師及同學(xué)對(duì)作品進(jìn)行評(píng)價(jià).

作品評(píng)價(jià)依據(jù)及標(biāo)準(zhǔn)：

1.實(shí)用：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理;

2.經(jīng)濟(jì)：廢物利用率高，環(huán)保;

3.美觀：主題鮮明，細(xì)致美觀;

4.創(chuàng)新：beautiful.

三、總結(jié)

在基于數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的STEAM校本課程的實(shí)施和探索過(guò)程中，我們力求使課程設(shè)計(jì)更注重關(guān)聯(lián)各學(xué)科的整合學(xué)習(xí)，更好地讓學(xué)生將各學(xué)科知識(shí)融會(huì)貫通，從而提高學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量;項(xiàng)目活動(dòng)更能體現(xiàn)開(kāi)放性、實(shí)踐性、綜合性、創(chuàng)造性，使學(xué)生學(xué)會(huì)尊重、學(xué)會(huì)交流與合作，讓學(xué)生更容易了解社會(huì)，學(xué)會(huì)用數(shù)學(xué)眼光觀察世界、用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，促進(jìn)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的提升，更好地激發(fā)學(xué)生的無(wú)限潛能.

【參考文獻(xiàn)】

[1]王曉霞.以STEAM校本課程推進(jìn)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)培養(yǎng)初探[J].數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究，2019（04）：160-161.

[2]朱亞芬，董黎明，焦寶聰.基于STEAM的數(shù)學(xué)創(chuàng)新思維課程設(shè)計(jì)研究[J].中國(guó)教育信息化·基礎(chǔ)教育，2018（16）：14-17.

[3]謝仁松.數(shù)學(xué)“項(xiàng)目化學(xué)習(xí)”與“STEAM教育”的深度融合[J].數(shù)學(xué)教學(xué)通訊，2017（22）：13-14.