数学“项目化学习”与“STEAM教育”的深度融合

谢仁松

摘 要：“STEAM”视角下的数学“项目化学习”是一种无界学习，采用跨界融通的方法，指向学生的数学核心素养。教学中，教师要聚焦数学思想，整合多元课程目标。通过设置综合学习内容，融合现代教育技术，发展学生的数学核心素养。

关键词：数学课程；STEAM教育；深度融合

当下中国的数学教育，更多关注的是数学的概念、判断和推理，很少将数学的“出口”和数学的应用、力量等向学生展示，导致学生数学应用意识不强，创造性应用能力缺失。而在国外，数学与其他学科，与学生生活整合、跨界已经成为一种趋之若鹜的潮流，此即“STEAM”教育。学生数学课程跨界与统整学习能力是实施“STEAM”教育的出发点和归宿。“STEAM”教育应该而且必须在数学教学中落地生根，与数学课程进行深度融合。

一、 项目化学习：基于“STEAM”教育视角

所谓“STEAM”，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）这五门学科首字母的组合。“STEAM”教育几乎囊括了与科学技术工程及数学相关的所有领域，甚至与心理学、社会学和政治学也有关。这是一个偏理工的多学科交叉融合课程。“STEAM”是由美国弗吉尼亚理工大学学者Yakman首次提出。在小学“项目化学习”数学课程中实施“STEAM”教育，其主要目的是培育学生“创客精神”，发展学生数学核心素养。

1. 破壁无界：“STEAM”教育理念

“项目化学习”提倡培养学生综合学习能力。正因为如此，在语文学科中我们看到了“非连续性文本”的学习倡导；在数学学科中我们看到了“综合与实践”活动课程的安排。可以说，破壁、无界已经成为学科教学的一种教育理念。世界是复杂的，事物是多变的，现实的技术运用往往是多元学科的交叉。具体而言，在小学数学“项目化学习”中，教师要重视学生发现问题、提出问题、综合运用数学知识和方法解决问题的能力。在整个“STEAM”教育中，数学是基础性工具。

2. 跨界融通：“STEAM”教育方法

在小学数学“项目化学习”中，实施“STEAM”教育，主要是跨界、融通。将“STEAM”教育融入数学课程，在内容上丰富多彩，在时间上长短相间，在空间上因地制宜。教师可以展开跨学科、跨学时（如微课、常规课、长课等）、跨地域（如课堂课、课外学习等）的课程设计。例如苏教版教材五年级上册的《蒜叶的生长》就是融通了“数学”与“科学”；苏教版教材四年级上册的《美妙的杯琴》就是融通了“数学”与“音乐”；苏教版教材五年级下册的《球的反弹高度》就是融通了“数学”与“体育”；……需要注意的是：在数学教学中，教师实施“STEAM”跨界教学，要充分尊重学生的认知特点和数学学科本质。

3. 指向素养：“STEAM”教育目的

实施“STEAM”教育的出发点和归宿是什么？是培养学生的核心素养。所谓“核心素养”，一般是指“在当前或者未来的生活中，为满足个人成为一个会关心、会思考的公民需要而具备的认识、理解数学在自然、社会生活中的地位的能力，做出数学判断的能力以及参与数学活动的能力”，其重要指标是“关键能力”和“必备品格”。此外，在实施“项目化学习”过程中，教师要融入“科学、技术、工程和艺术”中的诸多元素，让其相互支撑、补充、碰撞，让学生“项目化学习”从低阶走向高阶、从浅层走向深层。

二、“STEAM”視野：“项目化学习”教学建构

数学是“STEAM”的基础性工具，数学教育是“STEAM”教育的重中之重。在小学数学教学中实施“项目化学习”，就是要让数学渗透、融通科学、技术、工程、艺术等学科中的多重元素，发展学生的STEAM素养，培养学生运用各种知识进行综合性问题解决的能力。

1. 整合多元课程目标，聚焦数学思想

基于“STEAM”教育视野，数学“项目化学习”整合了多门学科的课程目标，充分体现了开放性、综合性、探究性、实践性和创造性的品格。其中，要聚焦数学的思想方法，正如《义务教育数学课程标准（2011年版）》所明确指出的，“课程内容不仅包括数学的结果，也包括学生学习数学的过程及其蕴含的数学思想方法。”“项目化学习”从学生整体的生命成长视角出发，注重学生数学活动经验的累积。例如《解决问题的策略——转化》（苏教版小学数学教材第10册）可以设计成项目化活动，因为对于学生来说不仅仅是数学思想的转化，同时还包括生活的转化技巧、科学的转化思维以及历史故事中的转化智慧等。活动前，可以引导学生思考如何计算不规则的石头的体积，引导学生感悟转化，进而引出历史故事“曹冲称象”，引出寓言故事“乌鸦喝水”。通过思考、感知，初步形成“化繁为简”的转化思想。在此基础上，第一课时可以帮助学生系统梳理小学阶段的“平面图形的面积转化”；第二课时可以系统梳理“数的转化”，如“小数乘法转化成整数乘法”“除数是小数的除法转化成除数是整数的除法”“异分母分数相加减转化成同分母分数相加减”“解方程”等；第三课时可以教学“数形转化”。通过项目化活动，让学生系统生成“化未知为已知”“化复杂为简单”的数学思想，集体展现数学转化智慧。同时可以将“转化”的策略予以放大，对“转化”的策略运用予以拓展，形成普适性的转化意识、转化思想。

2. 设置综合学习内容，发展数学素养

在数学“项目化学习”过程中，教师可以整合、运用科学、体育、音乐、美术等相关学科课程中的知识，发展学生数学素养。通过对比、甄别、糅合、改编、删补，形成项目化学习活动主题。在设计、实施项目化学习过程中，教师要眼中有“学生”，脑中有“目标”，心中有“场域”。

例如教学《用数对确定位置》（苏教版小学数学四年级下册），在学生经历了从“不能确定位置”到“能用数对确定位置”的过程后，对于“如何准确确定位置”“如何用规范统一的办法来确定位置”“如何表达更简洁”等有了体认、理解、掌握后，笔者将计算机“wps”中的插入表格融入其中，让学生在计算机上设置三列二行的表格。通过信息技术与数学课程的整合，学生了解到数学知识在信息技术中的运用，感受到数学知识的意义和价值。不仅如此，在教学中，笔者将这一部分知识与学生的生活实践联通起来，引导学生思考生活中的数对运用，发展学生的数学核心素养。

师：生活中有哪些地方运用了数对的知识？

生1：我看到电影院的电影票上的座位是第几排、第几座，好像是数对。

师：对的，生活中第几排、第几座的数学本质就是数对。

生2：动车上的座位用的是数字和字母，我觉得也有数对表示的意思。

生3：地球仪上的经线和纬线确定位置，我觉得也有数对表示的意思。

……

师：同学们，只要我们用数学的眼光打量生活，用數学的大脑思考生活，就能感受、体验到数学的价值和意义。

教学中，教师注重数学与其他学科课程的整合，向学生提供丰富的课程资源，将信息技术课程内容融入数学课程，能够让学生投身到探索性的数学活动中去。

3. 融合现代教育技术，开发综合潜质

“STEAM”视野下的数学“项目化学习”聚焦于学生的综合素养。教学中教师要融入互联网、信息技术、多媒体技术等，打造学生的创客学习平台、云学习平台。从某种意义上说，STEM视野下的数学教育，其本质就是“互联网+”“信息技术+”“多媒体+”等。现代教育技术的融入，让数学“STEAM”教育如虎添翼，开发了学生综合学习潜能，形成了学生的综合素质。

例如一位教师教学《圆的认识》（苏教版小学数学五年级下册），设置了一个大问题，即“车轮为什么做成圆形？”应该说，这不仅是一个数学问题，而且是一个涉及科学、信息技术甚至艺术、工程领域的问题。教学中，教师将学生带入信息技术馆展开研究，通过3D打印技术，打印出各式各样的车轮，如长方形、平行四边形、三角形、椭圆形、圆形等。通过数学实验，学生发现，3D打印机打印出来的车轮，随着边数的增加（正四边形、正五边形、正六边形……），中心点到边的距离相等的线段越来越多。同时，轮胎也行驶得越来越平稳。在这个过程中，学生自然体验到“圆出于方，方出于矩”“圆，一中同长”的极限思想、转化思想。不仅如此，通过现实的3D技术、测量知识以及相关的科学知识，学生发现，只要设置相应的路面，所有的车轮都能平稳地运行。应该说，这是一个了不起的想象，学生不仅关注了车轮的形状，而且开始关注轨道，具备了对问题进行解决的整体思维能力、想象能力甚至实践能力。

当前，我国的课程正经历着由分科到综合的发展改革趋势。在数学教学中，将科学、技术、艺术、工程等相关知识进行统合，实施数学的“项目化学习”，需要教师具备较强的课程开发、课程跨界实施能力。在具体实施时，教师应该注重学生数学知识的前接后连，注重学生关键能力的前沿后续，注重学生跨界经验的前承后启，注重学生核心素养的前通后至。