◎王婷婷

(甘肅省白銀市第十中學(xué)，甘肅 白銀 730900)

在創(chuàng)新理念的大力推進(jìn)下，教師紛紛將新理念、新策略和新方法應(yīng)用于數(shù)學(xué)教學(xué)中，積極探尋最有助于學(xué)生認(rèn)知能力發(fā)展的新資源和新途徑，借助創(chuàng)新性的課堂教學(xué)模式促進(jìn)學(xué)生的知識積累、能力訓(xùn)練與素質(zhì)發(fā)展.在此過程中，STEM理念逐漸興起，并在數(shù)學(xué)教學(xué)過程中展示出強(qiáng)大的兼容性、多元性和先進(jìn)性，因而慢慢成為數(shù)學(xué)課堂教學(xué)過程中的新內(nèi)容，同時也極大地促進(jìn)了學(xué)生認(rèn)知能力的提升，數(shù)學(xué)課堂教學(xué)煥然一新.

一、STEM理念的概念介紹

STEM理念來源于科學(xué)(Science)、科技(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Maths)這四大課程的有效整合和內(nèi)容關(guān)聯(lián)，以此形成一個高質(zhì)量、高水平、高層次的整合性課堂教學(xué)的指導(dǎo)思想.也就是說，STEM理念就是課程融合理念，研究者站在一個知識點上去關(guān)聯(lián)其他學(xué)科的相關(guān)知識來重新解釋，從而實現(xiàn)對一個知識點進(jìn)行兩次或多次不同角度的解釋.因此，在STEM理念的幫助下，學(xué)生在數(shù)學(xué)認(rèn)知過程中能夠獲得某一數(shù)學(xué)知識點的兩種或多種不同類型的課程解釋，因而有助于發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知能力.

二、STEM理念與學(xué)生認(rèn)知能力的契合性

第一，STEM理念具有多元性和整合性.STEM理念能夠為學(xué)生的數(shù)學(xué)認(rèn)知提供兩種或多種課程的多角度講解，因而能夠幫助學(xué)生積累課程知識、思維方式與解決方法，有助于學(xué)生認(rèn)知能力的厚積薄發(fā)，切實促進(jìn)學(xué)生課程知識之間的融會貫通、觸類旁通.

第二，STEM理念具有先進(jìn)性和探究性.STEM理念能夠為學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)帶來一種全新的認(rèn)知，在“一點多解”中為學(xué)生多次演示抽象思維與邏輯思維的具體展開過程和實際探究過程，有助于發(fā)展學(xué)生的認(rèn)知能力，也有助于學(xué)生發(fā)散思維.

第三，STEM理念具有知識性和體系性.STEM理念能夠為學(xué)生的數(shù)學(xué)認(rèn)知帶來豐富的區(qū)域知識闡述和局部體系構(gòu)建，能夠在“自圓其說”中利用不同的課程知識為學(xué)生解釋一個問題，能夠有效拓展學(xué)生的認(rèn)知視野，讓學(xué)生獲得完整的知識體系.

三、STEM理念下數(shù)學(xué)教學(xué)的開展策略

STEM理念是數(shù)學(xué)課堂的“興奮劑”，不但能夠有效拓寬學(xué)生的視野、改變學(xué)生的思維方式，還能夠有效增加數(shù)學(xué)課堂的趣味性和探究性.

(一)STEM理念在課前預(yù)習(xí)中的應(yīng)用

課前預(yù)習(xí)是學(xué)生預(yù)習(xí)知識、儲備信息的基礎(chǔ)性活動，也是訓(xùn)練和發(fā)展學(xué)生認(rèn)知能力的重要區(qū)域.

1.STEM理念激發(fā)認(rèn)知興趣

STEM理念具有創(chuàng)新性，與傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)教學(xué)不同，它能夠?qū)⒁粋€數(shù)學(xué)知識點關(guān)聯(lián)的科學(xué)技術(shù)、背景知識完整地呈現(xiàn)出來.因此，初次接觸STEM理念的學(xué)生不知道教師會在講解知識點的過程中引入哪一課程的新觀點和新解釋，更不知道教師的思維會跳到哪一課程中.學(xué)生具有強(qiáng)烈的獵奇心理，因而對于STEM理念能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的認(rèn)知興趣、求知動機(jī)和參與意識.而這些主體因素是在數(shù)學(xué)課堂上驅(qū)動學(xué)生積極參與、主動思考、自覺探究、大膽創(chuàng)新的生命活力，能夠推動學(xué)生認(rèn)知能力的持續(xù)發(fā)展.

例如，在講解“正數(shù)和負(fù)數(shù)”的過程中，教師首先引導(dǎo)學(xué)生探究正數(shù)、零和負(fù)數(shù)在數(shù)軸上的空間分布與排列順序，使學(xué)生產(chǎn)生初步的感知.然后，教師又從物理學(xué)的“溫度”再次引導(dǎo)學(xué)生感知“正數(shù)和負(fù)數(shù)”，用實際例子幫助學(xué)生理解“溫度”與“正數(shù)和負(fù)數(shù)”之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)，幫助學(xué)生有效掌握“正數(shù)和負(fù)數(shù)”知識.因此，教師在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)過程中立足數(shù)學(xué)知識與物理知識范疇幫助學(xué)生感知“正數(shù)和負(fù)數(shù)”，有助于實現(xiàn)學(xué)生對此內(nèi)容的深度學(xué)習(xí)，達(dá)到推動學(xué)生科學(xué)發(fā)展的教學(xué)目的.

2.STEM理念培養(yǎng)認(rèn)知能力

在課前預(yù)習(xí)或翻轉(zhuǎn)教學(xué)過程中，教師將自己的教學(xué)設(shè)計和STEM理念融合到課件中，在課前預(yù)習(xí)環(huán)節(jié)發(fā)放給學(xué)生.這樣，教師可以借助教學(xué)課件指導(dǎo)學(xué)生在課下自主學(xué)習(xí)，訓(xùn)練、提升學(xué)生的認(rèn)知能力，這樣有助于培養(yǎng)學(xué)生良好的思維習(xí)慣與認(rèn)知習(xí)慣.預(yù)習(xí)活動能夠為課上的合作探究積累學(xué)習(xí)收獲與交流信息，有助于學(xué)生課堂交流與合作探究.

例如，在講解“圓的有關(guān)性質(zhì)”的過程中，圓心到圓周上任意一點的距離都相等，即實際距離就是半徑的長度.也就是說，圓心也是圓的幾何重心.因此，教師在教學(xué)課件中可以利用物理中“重心知識”為學(xué)生做一個小實驗：準(zhǔn)備一支削尖了的鉛筆，將鉛筆直立在桌子上，讓鉛筆尖朝上；然后，教師拿著一個提前剪好的硬紙板做成的圓，且圓上明確標(biāo)出“圓心”的具體位置.最后，教師將硬紙板平穩(wěn)地放在鉛筆尖上.教師利用數(shù)學(xué)的“圓心”和物理的“重心”進(jìn)行實驗，增強(qiáng)了學(xué)生的認(rèn)知興趣、求知動機(jī)和發(fā)展意識，提升了學(xué)生的認(rèn)知能力.

(二)STEM理念在課堂交流中的應(yīng)用

課堂教學(xué)是STEM理念應(yīng)用于數(shù)學(xué)教學(xué)的主陣地，也是STEM理念推動學(xué)生認(rèn)知能力發(fā)展的核心區(qū)域，更是STEM理念教育價值最主要的展現(xiàn)空間.

1.STEM理念支持下的知識講解

數(shù)學(xué)知識具有抽象性、復(fù)雜性.因此，教師對數(shù)學(xué)知識的詳細(xì)講解能夠幫助學(xué)生全面剖析數(shù)學(xué)知識的真實內(nèi)涵和外向拓展，還能夠為學(xué)生展示教師的切入角度、思維方式、邏輯推理方法，為培養(yǎng)學(xué)生的認(rèn)知能力提供范例.STEM理念的加入更為數(shù)學(xué)課堂注入了新鮮血液，給予學(xué)生全新的認(rèn)知體驗，極大地提升學(xué)生的認(rèn)知興趣和求知動機(jī).

例如，在講解“軸對稱圖形”時，“軸對稱圖形”是數(shù)學(xué)領(lǐng)域中非常具有觀賞性的美圖，能夠為學(xué)生帶來非常美好的認(rèn)知體驗.在“軸對稱圖形”中，對稱軸兩邊的對應(yīng)點到對稱軸的距離相等，因此，“軸對稱圖形”與物理學(xué)中的“平面鏡成像”完全一致，教師可以借助“平面鏡成像”的知識為學(xué)生講解“軸對稱圖形”，讓學(xué)生獲得一堂帶有濃重“物理味道”的“軸對稱圖形”課程.在此過程中，教師可以分別講解“平面鏡成像”與“軸對稱圖形”兩個知識點，不但讓學(xué)生明白二者的內(nèi)在聯(lián)系，還讓學(xué)生在兩次知識講解中獲得更好的認(rèn)知效果.由此可見，STEM理念在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)過程中實現(xiàn)了一舉兩得的教學(xué)效果，讓學(xué)生學(xué)會了“軸對稱圖形”的數(shù)學(xué)知識，也讓學(xué)生明白了“平面鏡成像”的物理知識.因此，學(xué)生能夠在數(shù)學(xué)課堂上得到兩種知識的認(rèn)知體驗，有助于學(xué)生認(rèn)知能力的可持續(xù)發(fā)展.

2.STEM理念指導(dǎo)下的主體探究

在數(shù)學(xué)課堂上，教師不僅要引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)認(rèn)知，還要讓學(xué)生直接感知STEM理念，提升學(xué)生的學(xué)科素養(yǎng).因此，數(shù)學(xué)課堂教學(xué)要借助STEM理念，實現(xiàn)多元課程的融會貫通.教師還要引導(dǎo)學(xué)生在數(shù)學(xué)課堂教學(xué)過程中積極踐行STEM理念解決實際問題，培養(yǎng)與強(qiáng)化學(xué)生的STEM理念，將STEM理念融入學(xué)生的認(rèn)知思維之中，有效提升學(xué)生的思維能力.

例如，在講解“勾股定理”時，“勾股定理”是數(shù)學(xué)知識領(lǐng)域內(nèi)一個非常著名的公式和定理，也非常廣泛地應(yīng)用于科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域.如工廠提供一個零件，需要讓學(xué)生利用直尺去測量后判定這個零件的角度是不是90度，以此判斷這個零件是否合格.判定零件的角度的工具只有一把直尺，直尺與角的度數(shù)之間并沒有直接聯(lián)系，這個問題看似無法完成.但是，“勾股定理”能夠在數(shù)值與圖形之間搭建了一個橋梁，學(xué)生能夠利用“勾股定理”的知識去判定一個角是不是90度.例如，學(xué)生測量一個邊是3厘米，另一個邊是4厘米，再測量第三邊是不是5厘米.如果第三邊是5厘面，那么第三邊對應(yīng)的角就是90度；如果第三邊大于5厘米，第三邊所對的角的角度就大于90度；如果第三邊小于5厘米，第三邊所對的角的角度就小于90度.這樣，學(xué)生能夠在STEM理念的指導(dǎo)下借助“勾股定理知識”解決一個“工程”問題，以此實現(xiàn)課程知識的相互兼容、融會貫通、觸類旁通.

(三)STEM理念在課后鞏固中的應(yīng)用

學(xué)生不僅要在課前預(yù)習(xí)中訓(xùn)練和提升自己的認(rèn)知能力和思維能力，還要在教師安排的課后鞏固中再次創(chuàng)新思維.課后鞏固也是學(xué)生進(jìn)行知識積累、思維拓展、課程融合、能力訓(xùn)練與素質(zhì)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是學(xué)生接觸、感知、掌握、應(yīng)用STEM理念的主體實踐平臺與科學(xué)發(fā)展途徑.因此，教師要注意開發(fā)課后鞏固的實踐性、強(qiáng)化性、拓展性與創(chuàng)新性，以此促進(jìn)學(xué)生更好地掌握STEM理念.

例如，在講解“角的平分線的性質(zhì)”時，在數(shù)學(xué)范疇中，三角形的角平分線的交點是三角形的內(nèi)心，而三角形的內(nèi)心具有一個非常特殊的性質(zhì)，內(nèi)心到三邊的距離都相等.因此，教師可以讓學(xué)生從“工程學(xué)”的角度去看待三角形的內(nèi)心，內(nèi)心與三個頂點的連線都能夠表現(xiàn)出該角的對稱性.學(xué)生在課后鞏固中慢慢借助教師在課上提供的數(shù)學(xué)知識和STEM理念創(chuàng)造性地看待三角形的內(nèi)心，在STEM理念和創(chuàng)新思維的共同驅(qū)動下，學(xué)生就會對三角形的內(nèi)心逐漸產(chǎn)生新的認(rèn)識和新的解讀.

由此可見，學(xué)生在對三角形的內(nèi)心的自主學(xué)習(xí)與合作探究過程中能夠有效調(diào)動個人的思維能力、想象能力、推理能力、假設(shè)能力、創(chuàng)新能力和審美能力.學(xué)生能夠借助三角形的內(nèi)心的知識放飛個人的想象力、審美力、思維力、探究力，極大地推動了學(xué)生認(rèn)知能力、思維能力與創(chuàng)新能力的發(fā)展.

結(jié)束語

教師不僅是數(shù)學(xué)教學(xué)的引導(dǎo)者、設(shè)計者，也是STEM理念的研究者、踐行者和推廣者，更是學(xué)生認(rèn)知能力培養(yǎng)的關(guān)注者、指導(dǎo)者和促進(jìn)者.因此，教師以STEM理念為研究對象，以數(shù)學(xué)教學(xué)為研究平臺，積極開發(fā)STEM理念對于學(xué)生認(rèn)知興趣、認(rèn)知狀態(tài)和認(rèn)知能力的作用，并通過課前預(yù)習(xí)、課堂教學(xué)和課后鞏固這三個階段進(jìn)行實踐探究，積極探究STEM理念在這三個階段對于學(xué)生認(rèn)知能力、思維能力的促進(jìn)作用，切實推動學(xué)生思維能力的發(fā)展.