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        STEM理念下數(shù)學(xué)教學(xué)優(yōu)化策略
        ——以初中數(shù)學(xué)幾何圖形教學(xué)為例

        2022-01-01 09:53:59江增庚
        課程教學(xué)研究 2021年9期
        關(guān)鍵詞:跨學(xué)科三角形探究

        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)效果有進行評價,較少對教師教學(xué)情況進行評價。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行拍照上傳,在學(xué)生表達的基礎(chǔ)上,解釋相關(guān)原理,小結(jié)解決此類問題的一般步驟?!爸侨〉锉ぁ睂W(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,要求各小組進行成員分工、作結(jié)果匯報、對其他小組進行評價(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?,F(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,改進教與學(xué)雙邊行為,從而達到更好的教學(xué)效果。

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