STEM理念数学自主课堂模式初探

梁通业

【摘要】STEM理念主要强调了学科之间的交叉以及综合运用，本文将从STEM理念中数学部分的教育和教学进行重点探究，主要目的是将这一理念更好地运用于初中数学教育中.因此，首先，本文对STEM理念主要概念特征和涵盖内容进行了详细论述，并且从中发现该理念在初中数学教育活动中可以起到的重要影响和关键作用.其次，对该模式在初中数学课堂教学的具体实施方案进行了分析和探究，并提出了具有探究性质的尝试性初中数学教学模式和方式，将这一理念更好地运用在实际的课堂教育与教学过程中.

【关键词】STEM理念；数学教学；自主课堂

美国教育界为了振兴本国科学技术创新能力而提出的STEM教学理念，强调了在科学教育中有必要将科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）四个以往被单独罗列的学科进行交叉性教学，以此来使学生在进行科学技术和理论知识的学习中能够融会贯通.而其中的数学素养的培养则强调了学生在学习数学知识时能够提升数学思维水平，不仅仅局限于教材知识中概念的理解的习题的解答，更要通过数学知识的学习来获取更多的思考的可能性.

一、STEM理念中所体现的数学教育的思想

（一）STEM理念能够带给初中数学学科教育的影响

STEM理念對数学学科的教育要求主要体现在对学生的数学素养的培养，因此，在进行数学教育教学中不能仅仅看中学生的数学解题能力，更要透过学生的知识掌握程度和数学解题能力来激发学生对理性思维的认识和探究，并由此来吸引更多的学生能够喜爱数学这门学科.值得注意的是初中数学教育中存在很大程度的厌恶数学学习的现象，很多学生在学习数学时容易受到长时间的低成绩的打击从而丧失学习这门学科的信心，产生这种现象的一个重要原因是数学教学过程中的枯燥和刻板.学生对任何一门学科的兴趣都是可以经过后天的塑造和培养的，没有天生不适合学习数学的学生，只有没有得到合理的数学思维塑造的学生.初中数学教育可以说是一个重要的数学思维塑造的过程，小学数学教育中培养的基础计算能力能够为初中数学学习提供一定的基础，但是并不能完全决定初中数学学习中的程度和能力，因此，有必要将STEM理念引入初中数学教学活动中[1].部分教育工作者容易陷入以中考为主要导向的初中数学教育思维中，“唯分数论”也是这类大型考试带给教师和学生的学业压力，导致很多教师和学生将学习这门学科的精力完全投入到获得高分的目标中，而忽略这门学科本身的教学目的或者学习目的与意义[2].

（二）STEM理念对培养数学素养和数学学术研究的影响

理解了数学这门学科本身的学习和教学要求后应该注意到数学学科在整个基础理科教育中所处的地位，初中数学学科的教育很大程度上也是培养其他学科包括物理、化学、生物等具体学科的基础，数学学科的教育成果不仅能够反映在数学教育成绩上，也能够与反映在以物理学科教育为例的其他具体学科的教育成绩上.因此，数学知识的获取更多时候是用来解决学术研究中的具体科学问题和难点，作为基础学科的数学并不能够在整个知识体系学习中被割裂，不仅是生活情境下会出现很多潜在的数学应用的情况，在进行科学技术创新的学术研究中往往也离不开数学这门基础学科.在以灵活著称的管理学学科学习中更是将数学思维模式运用到了极致，无论是作为基础性的市场调研中数据处理的统计学科还是为了解决更多更复杂问题的计量经济学学科，都是建立在基础的数学学科基础学习上的具体领域的拓展[3].很多人认为初中的数学教育与不用掺杂过多的学术研究理念，认为学术理念只能存在于本科教育以上的学术研究活动中，并将这种学术理念视为应该“束之高阁”的殿堂级的学习内容，而事实上的学术研究活动应该体现在很多普通的教育教学活动中，并且可以以实际的教学活动观察与研究来作为学术活动的基础，以数学思维方式的运用在其他具体学科的表现为研究点进行应用性质的研究也是一种具有很大研究意义的学术活动[4].

二、STEM理念在具体的初中数学自主课堂的教学方案的分析和探究

（一）培养学生自主情境设定能力

一般情况下的初中数学教育会提供给学生具体的设计好的数学问题来使学生进行解答，而这种情境下的规定容易使学生陷入呆板的思维模式中，并将套用公式来解决数学问题作为整个数学学习中的唯一目的.培养学生自主情境设定能力能够提醒学生去观察生活中或者其他学科中可能出现的问题，再通过具体的数学思维能力来分析这些问题中能够获得解决的突破点，以此来提供给学生一个更加完整的思考过程.例如，在物理学科学习中对公式的推导能力具有一定的要求，而这一能力的培养已经在数学教育教学中有所体现，包括对勾股定理等公式的推导便体现在对特殊直角三角形边长的探究和发现中，通过勾股定理的公式推导能够获取对几何图形更为深刻的认识，并能够提高学生的空间思维能力来促进学生在物理学习中的工程问题和力学问题的问题解决能力[5].因此，能够明显发现这类学科的能力要求实际上是具有相似性的，类比推理能力和数据归纳能力都是考验这类学科学习效果的重点.并且，在数学教育和物理教育中十分重要的一点在于实际应用能力和质疑精神，并不倡导学生将所有的公式理论作为亘古不变的定律，而是应该通过自己的深刻思考以及实际体验来进行批判性质的思考，包括通过设计实验来解决初中数学中的工程速度问题，并且在其中涵盖物理学习中的匀速和变速运动的变化特征，以自己生活和学习过程中需要的路程为思考点来考虑实际生活中的运动变化和教材思维中的运动变化之间具备的区别和差异，更加能够丰富自身的学习思维能力和获得交叉学科方法的能力[6].

（二）培养学生自主信息获取能力和创新能力

与初中基础语文学科教育教学模式相类似，初中数学教育和学习并不仅仅局限于对教材知识的教学，大部分数学学科教师在教给学生基础数学知识后能够进行更深层次的思维模式的教育，以初中数学教育中的十字相乘法教学为例，实际的课程安排在初中二年级上学期的教学中，但具体的应用场景其实已经出现在初中一年级的教学活动中，部分学生能够有机会拓宽自我对新方法的获取能力和与这一方式相比的传统方法的优势或劣势.值得注意的是这类方法之间的优劣势分析实际上需要学生自主思考来获得，而并非只依赖于教材知识或者辅导参考丛书的解释和罗列.学生在这一方面的信息获取需要通过自身对这一部分知识点的自主思考来完成，教师在这一过程中需要做好点拨工作而非完全意义上的概念灌输，学生只有真正进行了方法之间的对比思考才能够从中选择更加适合自身特点的解题方式.并且，关于学科学习的创新能力需要通过学生的自主学习能力的提升来获得，数学学科的创新能力并不是依赖于头脑中的灵光一现，而是基于深刻的理念思考和方式方法的分析，这是STEM理念模式带给初中数学课堂教育的理念启发.本质上我国与美国在基础教育中的教学理念有所区别，因此，在借鉴STEM模式的举措中不必完全按照美式教育的方法和特点，将这类理念中蕴含的启迪性的思维方式应用在我国基础教育中的初中数学教育中才是该有的教学理念.事实证明我国数学基础教育在全球范围内都具有一定的自身特色和优势，因此，需要基于这种优势和特色来提升学生的学科创新能力而不是完全颠覆原有的传统教学模式.

（三）加强初中数学教师在STEM理念教学中的角色认知

初中数学教师在进行课堂教学中仍然处于十分关键和基础的作用，需要注意的一点是，初中数学教师能够带给学生更加系统的学习体验，能够为学生在认识知识点重要性时提供参考.因此，STEM理念数学自主课堂的教学仍然需要教师做好引路人和把关者的角色，在学生的自主学习中提供更加巧妙和高效的学习方法的指导以及更加系统和深刻的学习思维能力的教育.在学生自主学习的过程中教师的主要角色和作用便在于及时解答学生个体的问题和疑惑，因此，必须对学生进行质疑性质的教育和教学，使得学生能够具备基本的提出问题的能力.部分学生在进行数学学习中所提出的问题并没有进行具体而深刻的思考前提，而是将一些模式简单的数学解题问题一股脑抛给数学教师来解决，这样的问题解决实际上是没有很大作用和能力提升可能的.并且，还存在部分学生根本不了解自己在数学学习中应该重点解决哪一方面的问题，换句话说就是对数学学习的整体体系并没有建立，因此，也就不存在需要及时解决的思维过程中产生的问题的必要性.因此，初中数学教师在进行自主课堂教学中需要解决两个方面的问题，一方面，是提高学生建立独立的数学学习的思维体系，要明确学生之间接收信息的差异性会导致每名学生的数学学习体系并不完全一致，因此，需要学生自己来进行体系的完善和总结，而教师在这一过程中需要及时提供给学生建立体系的建议和指导.另一方面，教师的工作任务在于提高学生提出问题的能力，这一能力看似简单和普通，但实际上蕴含了学生的自主思考能力，教师在这个过程中需要指导学生来进行自我的能力检测以此来发现个体的学习弱点.

三、结束语

STEM理念在数学自主课堂教学中需要进行本土化和优势互补性质的實践，针对国内初中数学教育的薄弱点进行加强，主要从学生自主情境设定能力、自主信息获取能力和创新能力，以及建立数学学科整体体系等方面来进行，而教师在这些能力培养过程中需要做好领路人和把关者的角色作用.

【参考文献】

[1]曹俊玲.初中数学课程中的STEM教育初探[J].课程教育研究，2018（7）：127-128.

[2]曾召文.STEM教育视野下信息技术学科项目化活动设计与思考——用Scratch设计和开发小学数学计算题闯关游戏[J].中小学信息技术教育，2017（10）：68-71.

[3]蒋志辉，赵呈领，周凤伶，等.STEM教育背景下中小学生学习力培养策略研究[J].中国电化教育，2017（2）：25-32+41.

[4]金慧，胡盈滢.以STEM教育创新引领教育未来——美国《STEM 2026：STEM教育创新愿景》报告的解读与启示[J].远程教育杂志，2017（1）：17-25.

[5]詹青龙，许瑞.国外STEM教育研究的热题表征与进路预判——基于ERIC（2005—2015）的量化考察[J].中国电化教育，2016（10）：66-73.

[6]王志强，李菲，卓泽林.美国高校创客教育与STEM教育的融合：理念、路径、启示[J].复旦教育论坛，2016（4）：101-107.