文∣江增庚

數(shù)學(xué)在學(xué)生學(xué)習(xí)生活中具有重要地位，如何打造高質(zhì)量數(shù)學(xué)課堂歷來成為廣大數(shù)學(xué)教師關(guān)心關(guān)注的課題。2019年出臺的《中共中央國務(wù)院關(guān)于深化教育教學(xué)改革全面提高義務(wù)教育質(zhì)量的意見》指出：“探索基于學(xué)科的課程綜合化教學(xué)，開展研究型、項目化、合作式學(xué)習(xí)?！盨TEM教育，正是倡導(dǎo)項目化、合作式學(xué)習(xí)，培育學(xué)生自主創(chuàng)新能力、合作意識和跨學(xué)科解決問題能力的教育理念。在數(shù)學(xué)教學(xué)中，STEM理念正日益受到關(guān)注和改革實踐，逐漸成為中小學(xué)課程改革的切入點和突破口。本文從 STEM 的角度設(shè)計相關(guān)教學(xué)，闡釋 STEM 教學(xué)意義的同時，提供教學(xué)優(yōu)化策略，供教師同行借鑒參考。

STEM即“科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)”的英文首字母，是一種跨學(xué)科教育理念，鼓勵學(xué)生跨學(xué)科發(fā)展，培育學(xué)生自主創(chuàng)新能力、合作意識、跨學(xué)科解決實際問題能力等綜合素養(yǎng)。相較于傳統(tǒng)課堂教學(xué)模式，STEM理念指導(dǎo)下的教學(xué)課堂，是針對課程內(nèi)容提出的項目式、主題式學(xué)習(xí)過程，由學(xué)生圍繞教師提煉的主題或問題，以合作的方式進(jìn)行探究，在探究的同時開展小組分工合作，對相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集、整理、推斷和分析，綜合應(yīng)用各學(xué)科相關(guān)知識，設(shè)計出解決實際問題的方案。因此，STEM教育具有情景性、趣味性、體驗性、跨學(xué)科等特點。正是因為這些特點，STEM 理念指導(dǎo)下的教學(xué)課堂能較大程度調(diào)動學(xué)生參與學(xué)習(xí)活動的積極性主動性，強化了學(xué)生的自我認(rèn)知，學(xué)生更加主動梳理知識點之間的聯(lián)系，教師輔以有效的探究方法和思維模式，幫助學(xué)生找到當(dāng)前問題的突破口和最優(yōu)解決方案，從而有效培養(yǎng)學(xué)生自主思考和獨立解決問題的能力。

一、傳統(tǒng)教學(xué)存在的問題

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師對教學(xué)目標(biāo)不明確、把握不到位。多數(shù)數(shù)學(xué)教師雖然能按大綱要求制定教學(xué)目標(biāo)，但制定的目標(biāo)缺乏科學(xué)分析和針對性研究，未必符合學(xué)生的學(xué)習(xí)認(rèn)知特點，對培養(yǎng)學(xué)生解決問題的能力、培養(yǎng)數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)不一定能夠發(fā)揮導(dǎo)向作用。

傳統(tǒng)教學(xué)的模式較為單一。由于受到應(yīng)試教育的影響，當(dāng)下很多數(shù)學(xué)教師仍然把提高學(xué)生考試成績作為核心教學(xué)目標(biāo)，把重點都集中放在強化學(xué)生知識技能、提高學(xué)生考試成績上，在教學(xué)中采取“死記硬背”“題海戰(zhàn)術(shù)”等方式。在這樣的課堂中，學(xué)生雖然記住了相關(guān)知識，能夠解決一些程序化、機(jī)械式的數(shù)學(xué)問題，但并沒有完全調(diào)動學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的主觀能動性，不利于其數(shù)學(xué)邏輯思維能力和對數(shù)學(xué)知識的靈活應(yīng)用能力。

傳統(tǒng)教學(xué)中，跨學(xué)科串聯(lián)深度學(xué)習(xí)缺失。大多數(shù)學(xué)教師缺乏跨學(xué)科教學(xué)理念，沒有將數(shù)學(xué)與各學(xué)科進(jìn)行串聯(lián)學(xué)習(xí)，未能為學(xué)生綜合應(yīng)用多方面知識解決實際問題創(chuàng)設(shè)情境、提供條件，不利于培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)未來社會需要的核心素養(yǎng)和關(guān)鍵能力。

傳統(tǒng)教學(xué)對教學(xué)評價不重視、不合理。一方面，多數(shù)教師不重視教學(xué)評價，具體表現(xiàn)為對教學(xué)評價認(rèn)識存在偏差，主要對學(xué)生學(xué)習(xí)效果有進(jìn)行評價，較少對教師教學(xué)情況進(jìn)行評價。另一方面，對學(xué)生的評價將成績作為重要標(biāo)準(zhǔn)甚至是唯一標(biāo)準(zhǔn)，這樣片面沒有針對性的評價不利于學(xué)生的發(fā)展。

二、基于STEM理念的數(shù)學(xué)教學(xué)

針對當(dāng)前數(shù)學(xué)教學(xué)存在的問題，基于STEM理念，筆者嘗試以初中數(shù)學(xué)幾何圖形知識板塊中的“全等三角形”為例，闡釋STEM理念下數(shù)學(xué)教學(xué)的優(yōu)化策略。

(一)教學(xué)目標(biāo)的制定

STEM教育關(guān)注學(xué)生對知識的理解和應(yīng)用，著眼于學(xué)生未來可持續(xù)發(fā)展，重視培養(yǎng)提升學(xué)生的終生學(xué)習(xí)能力。由此，基于STEM的數(shù)學(xué)教學(xué)目標(biāo)應(yīng)突出兩個主要方向。其一是“授之以魚”；幫助學(xué)生理解、掌握知識，并能夠應(yīng)用所學(xué)知識解決生活中的實際問題。其二是“授之以漁”;教給學(xué)生學(xué)習(xí)方法，培養(yǎng)思維方式，使之具有終身學(xué)習(xí)的能力。要達(dá)成這樣的目標(biāo)，教師需對課時情況、信息化資源以及學(xué)生的知識水平、年齡特點等因素進(jìn)行綜合分析，設(shè)計教學(xué)活動時要立足生活生產(chǎn)實際，充分調(diào)動學(xué)生參與活動的積極性，創(chuàng)設(shè)情境條件啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生獨立思考、探究，豐富學(xué)生的數(shù)學(xué)實踐，開發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造性思維，提高學(xué)生學(xué)以致用、終生學(xué)習(xí)的能力。

本文以人教版八年級數(shù)學(xué)上冊第十二章“全等三角形”的教學(xué)內(nèi)容——利用全等三角形測距離為例。學(xué)生學(xué)習(xí)這節(jié)內(nèi)容之前已經(jīng)學(xué)習(xí)了全等三角形的性質(zhì)和全等三角形的判定條件等相關(guān)知識，同時也學(xué)習(xí)了利用尺規(guī)作三角形和圖案設(shè)計的方法。本節(jié)課的STEM設(shè)計要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，進(jìn)一步幫助學(xué)生鞏固和加深對三角形全等的性質(zhì)及判定的掌握理解，通過動手操作探究、利用三角形全等解決生活中的實際問題，讓學(xué)生在情境活動中學(xué)會觀察、討論、推理、驗證，養(yǎng)成獨立思考、自主探究等數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)習(xí)慣，體會化歸與轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想。為完成預(yù)期教學(xué)目標(biāo)，結(jié)合STEM特點，本課設(shè)計與生活實際聯(lián)系緊密的三個主題學(xué)習(xí)活動，為學(xué)生創(chuàng)設(shè)動手實操、分析討論、推理驗證、合作交流的空間和時間，讓學(xué)生有自主探究中將所學(xué)知識點進(jìn)行串聯(lián)，綜合運用所學(xué)分析解決問題，培養(yǎng)良好的思維習(xí)慣。

(二)實際教學(xué)過程

根據(jù)STEM的特點，本節(jié)課按“數(shù)學(xué)+”的導(dǎo)向設(shè)計教學(xué)，以數(shù)學(xué)為主、其他相關(guān)學(xué)科(科學(xué)、技術(shù)、工程等)或知識為輔，教學(xué)過程實行“四步”教學(xué)法，即“提出問題—合作探究—訓(xùn)練鞏固—拓展遷移”。教師不是將現(xiàn)成的知識灌輸給學(xué)生，而是通過精心設(shè)置的項目化、主題式學(xué)習(xí)活動，在教師提出具體明確的問題或任務(wù)的引導(dǎo)下，學(xué)生以小組形式自主探索、合作交流、發(fā)現(xiàn)問題、解決問題。

1.提出問題，情境導(dǎo)入

STEM重視建立知識與學(xué)生生活經(jīng)驗之間的聯(lián)系，強調(diào)知識是學(xué)生通過與生活化的學(xué)習(xí)情境進(jìn)行互動而建構(gòu)的產(chǎn)物，只有當(dāng)學(xué)習(xí)處于在應(yīng)用該知識的情境之中，有意義的學(xué)習(xí)才可能發(fā)生。因此，在設(shè)計融入STEM教育的初中數(shù)學(xué)教學(xué)時，要立足生活實際，充分挖掘教材的生活化素材，讓學(xué)生真切體驗“所學(xué)即所用”。本課以一次抗日戰(zhàn)役中我軍士兵巧用三角形全等測距離、成功炸毀敵人碉堡的故事引入(同時播放抗日有關(guān)戰(zhàn)爭視頻)，教師提問：當(dāng)時現(xiàn)場沒有測量工具，我軍士兵怎樣運用三角形全等測出距離呢？這樣通過學(xué)生感興趣的戰(zhàn)爭故事引入，建立生活與數(shù)學(xué)的聯(lián)系，能更大限度激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

2. 合作探究，探索新知

將引入的戰(zhàn)爭故事取名為“智取碉堡”，教師描述我軍士兵的測量方法，引導(dǎo)學(xué)生以小組為單位思考并出示任務(wù)。如根據(jù)故事情節(jié)畫出幾何圖形，嘗試?yán)盟鶎W(xué)知識來解釋聰明戰(zhàn)士測碉堡距離的數(shù)學(xué)原理，各小組派代表總結(jié)匯報解決此類問題的一般步驟。教師借助多媒體對各小組作圖及證明情況進(jìn)行拍照上傳，在學(xué)生表達(dá)的基礎(chǔ)上，解釋相關(guān)原理，小結(jié)解決此類問題的一般步驟。“智取碉堡”學(xué)習(xí)活動由教師通過故事講述，引導(dǎo)學(xué)生將實際問題抽象為數(shù)學(xué)問題，提出問題任務(wù)讓學(xué)生動手實操、討論交流，學(xué)會根據(jù)實際問題建立數(shù)學(xué)模型，把不可測量的距離，轉(zhuǎn)化為可測量的距離，體會化歸與轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生觀察、操作、推理、驗證的學(xué)習(xí)習(xí)慣，同時為后續(xù)自主探究活動打下基礎(chǔ)。

3. 訓(xùn)練鞏固，深化理解

STEM教育具有跨學(xué)科的明顯特征，強調(diào)培養(yǎng)學(xué)生綜合運用各方面知識解決實際問題的能力。為此，基于STEM理念的初中數(shù)學(xué)教學(xué)要突出綜合性原則，要在教學(xué)中啟發(fā)、引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用多方面知識解決實際問題，培養(yǎng)學(xué)生動手實操和解決問題的能力。本課在鞏固環(huán)節(jié)設(shè)計“我會量內(nèi)徑”主題學(xué)習(xí)活動。以小組為單位，讓學(xué)生利用手上的測量工具測出一種空心圓形物品的內(nèi)徑，要求各小組進(jìn)行成員分工、作結(jié)果匯報、對其他小組進(jìn)行評價(教師和學(xué)生共同提出評價要素，如分工合理、明確，測量記錄、圖形及有關(guān)驗證過程書寫清晰、工整等)，待小組探究并匯報結(jié)果后，教師適時點評、小結(jié)。該活動在進(jìn)一步加深學(xué)生對全等三角形性質(zhì)判定的理解與掌握的同時，實現(xiàn)了讓學(xué)生借助工具，自已動手測量、計算、推理、驗證，綜合運用技術(shù)、代數(shù)、幾何等知識解決問題的目標(biāo)，培養(yǎng)了學(xué)生數(shù)學(xué)思維方法，提高了數(shù)學(xué)素養(yǎng)。

4. 拓展遷移，強化運用

教師設(shè)計“我是小小工程師”主題學(xué)習(xí)活動，讓學(xué)生用所學(xué)方法解決生活中遇到的實際問題。如市政府要在荷包嶺車站對面的大鵬山山段開一條隧道，以緩解市內(nèi)交道擁堵現(xiàn)狀。現(xiàn)需要測量兩端隧道口之間的距離。你能提出測量方案嗎？讓活動讓學(xué)生再次體驗數(shù)學(xué)與生產(chǎn)生活的緊密聯(lián)系，并對三角形全等的應(yīng)用進(jìn)行深層次的學(xué)習(xí)探究，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造力和獨立解決問題的能力。

(三)教學(xué)評價

STEM教育推行趣味性的項目化、主題式學(xué)習(xí)活動，以增強學(xué)生理解并應(yīng)用知識及鍛煉思維能力等效果，所以STEM更加強調(diào)對教學(xué)的總結(jié)與反思，從而讓教師及時發(fā)現(xiàn)不足，優(yōu)化教學(xué)設(shè)計，改進(jìn)教學(xué)策略。就“利用全等三角形測距離”一課來說，在教師教學(xué)評價方面，優(yōu)點在于以活動為載體、以學(xué)生自主參與為主開展學(xué)習(xí)活動。在學(xué)習(xí)活動中，學(xué)生綜合運用有關(guān)知識和方法解決問題，問題意識、應(yīng)用意識和創(chuàng)新意識得到培養(yǎng)，活動經(jīng)驗得到積累，解決現(xiàn)實問題的能力得到提高。優(yōu)化后的教學(xué)仍存在一些不足之處。對學(xué)生測量過程中存在誤差情況的關(guān)注不夠，而且在“我會量內(nèi)徑”活動中，測量的方法是多種的，由于時間關(guān)系，教師沒有讓學(xué)生充分思考更多方法，沒有進(jìn)一步拓寬學(xué)生的思路。

在學(xué)生評價方面，在“訓(xùn)練鞏固”環(huán)節(jié)設(shè)計了對學(xué)習(xí)活動情況的評價。該評價在教師指導(dǎo)下，學(xué)生也參與了評價標(biāo)準(zhǔn)的制定，這種基于STEM設(shè)計的學(xué)生評價方式，能夠讓學(xué)生更加深入地參與到學(xué)習(xí)活動中，鞏固相關(guān)知識；通過自已設(shè)計的標(biāo)準(zhǔn)改進(jìn)自已的學(xué)習(xí)方式方法。通過師生共同討論，從“分工是否明確、過程記錄是否清晰、測量方法及結(jié)果是否正確準(zhǔn)確、匯報是否有條理”四個方面對學(xué)生的學(xué)習(xí)表現(xiàn)進(jìn)行評價。此標(biāo)準(zhǔn)更為全面，更能客觀地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)程度。

三、結(jié)束語

STEM理念下的數(shù)學(xué)教學(xué)策略，提出了以數(shù)學(xué)課程內(nèi)容為載體、以項目化學(xué)習(xí)活動為主要構(gòu)件、培養(yǎng)學(xué)生獨立思考和跨學(xué)科解決問題能力的教學(xué)模式。在教學(xué)過程中貫徹STEM理念，要以科學(xué)的教學(xué)目標(biāo)為導(dǎo)向，設(shè)計能夠使學(xué)生深度參與學(xué)習(xí)活動的教學(xué)過程，使學(xué)生在探究實踐中習(xí)得知識、鍛煉思維、提升能力，同時要優(yōu)化教學(xué)評價的設(shè)計，改進(jìn)教與學(xué)雙邊行為，從而達(dá)到更好的教學(xué)效果。