甘肅省金昌市第一中學(xué) 楊 琦

新時期，國家要求人才要具有系統(tǒng)性思考的綜合能力和活泛的創(chuàng)新精神。而STEM 教育理念更強(qiáng)調(diào)對學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)、技術(shù)素養(yǎng)、工程素養(yǎng)和數(shù)學(xué)素養(yǎng)進(jìn)行培養(yǎng)，倡導(dǎo)給予學(xué)生更全面、整體性的認(rèn)知服務(wù)?；诖?，STEM 教育理念可作為優(yōu)化高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式的有效途徑，為優(yōu)化高中數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量作出有力貢獻(xiàn)。

一、STEM 教育理念引導(dǎo)下的學(xué)科特征

首先，STEM 教育理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科“整合”教授。國內(nèi)高中實行分科教授，即將知識進(jìn)行模塊化處理。但從實際應(yīng)用的角度考慮，數(shù)學(xué)和其他學(xué)科具有互通的特征，在未來也將互通應(yīng)用。故而在高中課堂中應(yīng)建立跨學(xué)科整合的思想，令學(xué)習(xí)重點不再聚焦于單一學(xué)科，而是以培養(yǎng)學(xué)生的通用能力為目標(biāo)。其次，STEM 教育理念堅持學(xué)生親身體驗。數(shù)學(xué)知識相對抽象，學(xué)生在自主體驗和探究的狀態(tài)下，更易理解數(shù)學(xué)知識的邏輯，且實際參與還能幫助學(xué)生掌握自主獲得知識的學(xué)習(xí)方式，提升學(xué)生的學(xué)科綜合素養(yǎng)。再次，STEM 教育理念強(qiáng)調(diào)情境的構(gòu)建。建構(gòu)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情境可令學(xué)生獲得社會性質(zhì)的“習(xí)得”和成長。最后，STEM教育理念重視學(xué)生群體的協(xié)作性。未來的環(huán)境中，人與人之間相互幫助和啟發(fā)是必然趨勢，而人人互動建立在社交能力的基礎(chǔ)上，高中數(shù)學(xué)課堂中設(shè)計生生協(xié)作途徑可提前培養(yǎng)學(xué)生的社交能力，實現(xiàn)高中生數(shù)學(xué)綜合素養(yǎng)的發(fā)展。

二、基于STEM 理念的高中數(shù)學(xué)課堂教學(xué)模式優(yōu)化

1.教學(xué)知識傳遞模塊——跨學(xué)科系統(tǒng)性學(xué)習(xí)

教學(xué)知識傳遞模塊指的是數(shù)學(xué)知識點的傳遞，是數(shù)學(xué)課堂最具核心價值的部分。在該階段，教師不但要傳遞數(shù)學(xué)知識，更要將數(shù)學(xué)知識和其他學(xué)科知識整合進(jìn)行講述，從而有效培養(yǎng)學(xué)生的跨學(xué)科應(yīng)用意識。以數(shù)學(xué)選修4-4 中“坐標(biāo)系與參數(shù)方程”一章為例，教師在完成對平面直角坐標(biāo)系中坐標(biāo)伸縮變換知識點的講授后，可以適當(dāng)結(jié)合高中歷史“編年史的整理”來鍛煉學(xué)生的知識點應(yīng)用能力。學(xué)生可繪制一個標(biāo)準(zhǔn)的直角坐標(biāo)系，按照不同的年限在坐標(biāo)軸上填充數(shù)據(jù)，再根據(jù)公元紀(jì)年和中國的天干地支紀(jì)年的換算規(guī)律，在坐標(biāo)系內(nèi)換算歷史公元紀(jì)年。跨學(xué)科式互動可同時提升學(xué)生對直角坐標(biāo)系知識的掌握水平和實際應(yīng)用能力，也可以幫助學(xué)生記憶編年史的內(nèi)容及規(guī)律。

2.核心問題解決模塊——學(xué)生自主挖掘與處理

核心問題指某個知識點的核心內(nèi)容。核心內(nèi)容的評判標(biāo)準(zhǔn)是，以該內(nèi)容為主，是否可以延伸出其他富有挑戰(zhàn)性的數(shù)學(xué)問題。以曲線方程為例，教師在教學(xué)中會對曲線的參數(shù)方程和普通方程分別進(jìn)行講述，但實際上，這兩種方程只是曲線方程的不同形式。教師在課堂中可以嘗試引導(dǎo)學(xué)生對這兩種方程進(jìn)行轉(zhuǎn)換，鼓勵學(xué)生自行挖掘這一特殊的知識點。例如，學(xué)生需要明確x，y 與方程中參數(shù)u 的關(guān)系，就需要將公式代入普通方程換算出變數(shù)與參數(shù)的關(guān)系模式。換算的過程中，學(xué)生將得出另一個關(guān)系式，進(jìn)而得出曲線函數(shù)的參數(shù)方程，只要保證x，y 的取值范圍不變，那么即使參數(shù)方程的形式存在不唯一性，學(xué)生也能夠在解決軌跡問題時明確這一特征。而經(jīng)由學(xué)生自行挖掘的知識點，其記憶也往往更加深刻。

3.課堂活動模塊—情境中檢驗真知

課堂活動是形式比較活泛的教學(xué)方法，因活躍性較強(qiáng)廣受高中生的喜愛。多數(shù)高中生都已經(jīng)具備了獨立分析探索的能力，且擁有較強(qiáng)的求知欲。教師可以沿生活環(huán)境“就地取材”，創(chuàng)造學(xué)生比較熟悉的數(shù)學(xué)知識應(yīng)用情境，給予學(xué)生應(yīng)用知識的空間。例如，教師在教授必修二“空間幾何體”的知識時，可以要求學(xué)生自由活動，畫出校園內(nèi)任意一棟建筑的空間透視圖，從而充分鍛煉學(xué)生的三維感知能力，鍛煉學(xué)生對于空間點、線、面關(guān)系的掌控能力。

4.成果展示及評價模塊—群體協(xié)作與互評

學(xué)生在完成一個階段的自主學(xué)習(xí)后，教師應(yīng)該引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行習(xí)題鞏固，要求學(xué)生組成多個小組，以競賽形式完成教師布置的課堂作業(yè)。完成作答后，各小組交換作業(yè)批閱，最快完成且平均正確率最高的小組將獲得獎勵。該小組還有機(jī)會代替教師為同學(xué)講解題目的解法，用講課的方式進(jìn)一步夯實數(shù)學(xué)知識點的掌握。