STEAM教育模式下的数学课例研究*——以机电专业“简单几何体”的教学为例

唐 骏

(江苏省邗江中等专业学校，225127)

STEAM教育是一种多学科融合的综合性的教育模式，可促进学生在科学、技术、工程、艺术和数学领域的发展和提高,培养核心素养,提升核心竞争力．机电专业涉及到物理科学、计算机科学、机械科学、电子科学、控制科学等多学科的融合,实践课程丰富,逻辑思维能力较强,符合 STEAM 教育理念的要求．本文以立体几何章节“简单几何体”为例,探究如何在机电专业的数学课上引入STEAM教育．

一、教学设计

1.教学背景

“简单几何体”是在学习完“棱柱与棱锥”和“圆柱、圆锥、球”的基础上展开的．前面的学习中，学生对课本中的图形大多没有直观的感受.因为所涉及的公式较多，在上课过程中积极性不高，课后习题也是偏理论计算为主,导致学习过后对多面体和旋转体仍然没有明确的概念,对相应的计算公式也掌握得不好．笔者所任教的班级是机电一体化专业，该班级男生28人，无女生,学生数学基础薄弱，但整体活泼好动，动手能力强．

2.教学任务

(1)根据CAD图纸,加工出工件;

(2)利用游标卡尺计算工件的体积;

(3)利用天平计算工件的体积;

(4)利用量筒测量工件的体积．

3.教学目标

STEAM教育学习目标 S(重科学)根据体积公式求工件体积,根据质量和密度求工件体积,求平均数 T(用技术)游标卡尺的使用,天平的使用,量筒的使用 E(做工程)根据图纸加工出工件(铣床的使用) A(赏艺术)体会所做工件的数学美(对称美,比例美) M(研数学)多面体以及旋转体的结构特征的认识,体积的计算公式

4.重点、难点和教学方法

重点为多面体和旋转体体积的计算公式;难点为柱、锥、球及其组合体的体积计算．教学方法采用探究教学法,小组合作学习法．所用教学用具有游标卡尺,工件,天平,量筒．

5.本课内容

二、教学过程

1.课前准备

(1)分组

班级分成7个组，每组4人.分配各成员任务,组长一名,记录员一名,测量员一名,计算员一名．

(2)制作工件(做工程)

结合CAD图纸,利用铣床,在专业老师的指导下加工图中所示工件．

2.课中阶段

(1)分发工具

每小组发一把游标卡尺,一个天平,一个量筒．

(2)学生填写学案(研数学)

多面体和旋转体的概念，体积的计算公式，游标卡尺的使用方法和读数方法，量筒的使用方法和读数方法,铁的密度等．

(3)工件展示(赏艺术)

各小组把加工好的工件放在讲台上,教师给工件标号,各小组分别给7个工件打分,由计算员计算出本组作品的平均分,评出优秀作品．

(4)宣布任务

随机把7个工件分配到7个小组,并提问:各小组己经拿到了一把游标卡尺、一个天平和一个量筒．今天的任务就是如何利用手上的工具用三种方法测量和计算工件的体积,并填写好学案．请同学思考有哪三种不同的方法？

(5)建立模型(重科学)

学生按小组讨论解决问题的方法，在教师的指导下建模，并在学案上回答下列问题:

问题1:① 该工件是由哪些几何体构成?② 手上的游标卡尺可以测量工件哪些部位的尺寸?③ 测量出尺寸后应计算工件的什么量?

问题2:④ 天平可以测量工件的什么量?

⑤ 根据公式m=ρv可以计算什么量?

问题3:⑥ 量筒可以测量工件的什么量?学生按照上述问题写出相应问题解决的三个方案．

(6)动手测量计算结果(用技术)

学生针对上述问题给出如下方案：

方案1:利用游标卡尺测量正六棱柱的底面相对两边的距离并求出正六棱柱的边长,测量正六棱柱的高,测量圆柱的直径和总高并求出圆柱的高，记录数据,代入计算正六棱柱和圆柱的体积,最后相加得到工件体积并填写学案．

方案2:利用天平可以测量工件质量,根据公式m=ρv可以计算工件的体积并填写学案．

方案3:利用量筒用排水法测量工件的体积并填学案．

(7)检验结果，教师点评(略).

三、教学反思

本节课依据STEAM教育的新理念进行设计,在教学过程教师是引导者的角色,充分体现学生的主体地位,体现出“做数学”的理念.学生的学习数学的兴趣和积极性充分发挥出来，学生在数学学习中理解基础知识,掌握基本技能,领会数学的思想方法,获得数学活动的经验,形成合理有效的认知结构．

STEAM 教育是一种新型的教育模式,目前已在国内广泛应用.本文从课堂教学设计的角度探讨了基于机电专业数学课堂教学,这种模式有利于培养学生跨学科知识，还可提高学生的动手实践能力和创造力,这对推进STEAM教育有着重要的意义．