STEM教育理念在小学数学推导圆锥的体积教学过程中的应用

胡艳艳

（浙江省杭州市余杭区乔司中心小学）

STEM 教育，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）教育的统称。[1]STEM教育是当今知识经济时代下全新的教育范式，以培养具有善于质疑、勇于实践和敢于创新的学习品质，以及具有跨学科知识素养和解决真实问题能力的人才为根本目标，已经成为各国教育领域的重要发展战略。[2]

STEM教育的特色是重视学科知识之间的内在联系。中小学阶段的整合性STEM教育是把STEM领域的核心概念置于富有吸引力的现实问题情境中，采用问题解决驱动的以学生为中心的教学方式，支持数学和（或）科学内容学习的同时，通过强调问题解决过程中学科之间的整合，帮助学生习得工程设计和（或）技术手段、理解各学科间的紧密联系，体会学科的价值，培养21世纪新技能，提高学生对STEM学科的积极态度及投身STEM领域相关事业的热情。[3]

STEM教育注重学生学习与实际生活之间的联系，教育要立足于生活，从真实生活中的问题出发。强调“做中学”“学中做”的教学理念，开展基于真实问题情境下的探索式学习。[4]作为一名小学一线数学教师，笔者尝试将STEM理念服务于小学数学课堂教学中，在推导圆锥体积的教学中，多学科的融合教育有助于提高学生理科综合素质，提高运用多学科知识经验的能力，思考多样化解题策略和途径，增强团队意识。

一、基于现实生活情境，提出问题

“圆锥的体积”是人教版小学数学六年级下册的内容，属于空间与图形知识的教学，是小学阶段几何知识的重难点部分。笔者执教于农村小学，近几年随着经济的发展，家家户户都盖起了高楼，大部分学生也都看到过砖工师傅造房子。因此展示了砖工师傅使用铅锤体的一段视频，并提出两个问题：（1）为什么要使用铅锤体？（2）这个铅锤体的体积是多少？

对于第一个问题，有的学生回答“不知道”，有的学生猜测“因为铅锤重，把线拉直了”，有的学生提议上网查。其实这个问题属于科学的范畴，于是笔者带领学生上网搜查，得到了答案：利用重力作用，铅锤悬挂后，铅锤竖直向下指向地心，旁边的物体通过与铅垂线的比较后，确定其是否竖直，多用于建筑测量。

对于第二个问题，有的学生抢着回答“是圆柱体的三分之一”，这部分学生大都是预习过新课了，直接记住了圆锥的体积公式，但是真正让他讲原理，问他如何推导的就不能解释清楚了。于是，笔者启发能不能动手实验来推导出圆锥的体积。

二、融合多学科知识、多样化策略解决问题

1.头脑风暴：预估方案

学生尽可能地开拓思维，天马行空，在没有任何条件限制的情况下，提出各种方案并及时讨论方案的可行性。

2.小组讨论：如何选材

笔者提供了规格不同的3组实心的等底等高的圆柱和圆锤，规格不同的6组空心的等底等高的圆柱和圆锥，2个500ml的量杯、2个500ml的量筒、电子秤、适量的沙子和水。虽然材料带有一定的方法的指向性，但是学生可以选择自己需要的材料，设计方案，并上台领取所需材料。

3.合作实施：完成任务

学生按照设计方案，动手实验。笔者巡视各小组并在必要的时候提供指导性帮助。

4.汇报交流：全班介绍

三、STEM教育理念之体现

1.数学与信息

随着现代信息技术的发展，课堂教学中也越来越多地借助了多媒体技术。本节课笔者通过一段视频让学生更真实地感受了圆锤（铅锤），从而引发思考。在解决第一个问题时，带领学生上网查资料，通过发达的信息网络来快速解决课堂上的问题。

2.数学与科学

本节课的第一个问题：为什么要使用铅锤体？它是一个科学问题。数学和科学这两门学科其实是紧密联系在一起的。通过生活中的一幕，引起思考，在数学课堂上也可以解决科学问题。

3.数学与统计

本节课的实验方案都进行了多组实验。通过不同规格的组别进行反复多次实验，以保证实验的可信性，并利用统计学的方法得出结论。

四、展望未来，大力发展STEM教育

放眼全球，STEM教育已经成为各国未来教育改革创新的重要方向。美国、英国、澳大利亚在这方面的课程开展已经非常成熟。而我国也在上海成立了STEM云中心。在21世纪的全球经济竞争中，数学知识至关重要。数学是基础学科，学好数学不仅有利于学习者更好地学习其他STEM课程，还有利于提高判断力和形成严密的逻辑思维习惯。[5]

参考文献：

［1］龚凯健.STEM教育背景下小学科学教育的思考［J］.陕西教育，2016（6）.

［2］秦瑾若，傅钢善.STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式的教育［J］.中国电化教育，2017（4）.

［3］杨亚平，陈晨.美国中小学整合性STEM教学实践研究［J］.外国中小学教育，2016（5）.

［4］秦瑾若，傅钢善.STEM教育：基于真实问题情景的跨学科式的教育［J］.中国电化教育，2017（4）.

［5］张燕军.21世纪美国中小学生STEM素质低下问题及其对策［J］.外国中小学教育，2013（6）.