借助STEM校本课程，培养师范生的数学核心素养

纪祥

【摘要】长期以来，数学教学的重点都放在知识的教授和技能的培训方面，而忽视了对知識应用能力的培养.这主要是因为受到应试教育思想的影响，导致很多学生会做题但无法使用数学知识来解决生活问题，体现出传统数学教学内容和教学形式与学生应用能力培养之间存在明显的脱节现象，这对学生核心素养的培养也造成了不良的影响.为了解决这一问题，提高师范类理科专业学生的数学素养，可以应用STEM校本课程，培养学生跨学科的能力，促进他们数学建模、逻辑推理、直观想象等多种数学素养的形成.基于此，本文对借助STEM校本课程培养数学核心素养的可行性、原则以及策略进行了分析与研究.

【关键词】STEM;校本课程;数学核心素养;能力培养;培养策略

一、借助STEM校本课程培养师范生数学核心素养的可行性

（一）与现代数学教育理论的发展方向相一致

2016年教育部出台的《教育信息化“十三五”规划》中提到探索STEM教育理念.STEM源于20世纪的美国，是科学、技术、工程和数学四门学科的英文首字母缩写.它以创设真实有效的问题情境，采用问题解决驱动的以学生为中心的教学方式，帮助学生整合和理解学科间的紧密联系，提高学科综合素养，体会各学科的价值，以跨学科的教学方式培养学生解决问题的能力.

数学是一门极其重要的学科，在发展的过程中经过了多次改革，相关教学理论也在快速发展和不断完善.对师范生的数学教学具有综合性大、复杂性高、专业性强的特点，让学生在基础知识储备、专业素养、基本技能等方面达到标准，是师范类院校课程设置的基本要求.同时，为了适应全国数学课程改革以及教学岗位的需求，师范类数学教学目标不再局限于使学生掌握基本的知识，而是要将学生培养成为高素质的数学教师或其他方面的人才.现代化的数学教育理论摒弃了过去模式陈旧、理论大于实践等弊端，对培养学生的核心素养具有积极的影响，这与STEM校本课程开发的理念相一致.STEM校本课程实现了对教学内容的改革，也实现了对传统教学模式的创新.现代数学教育理论关注实践教育，鼓励学生在实践活动中提高技能.而STEM校本课程也强调学生的数学应用意识，主张学生在学以致用的过程中获得成就感.从教学方式的角度来说，现代数学教育理论主张以学生为中心，要求教师能够为学生的自主思考和自主学习提供空间.在STEM校本课程教学活动中，教师的角色为组织者与引导者，课程安排都是通过小组协作的方式进行的，这与现代数学教育方式相一致.

（二）符合我国数学课程改革的方向

当前，我国数学课程改革正在进行，正在探索由分科教学到综合教学的方式.在这个过程中，教育部指出要将“课程综合化”作为数学改革的目标，设置综合性的课程来适应不同学生的发展需求，同时在课程结构上体现出选择性与均衡性.数学新课标也指出要开展多样化的数学活动来发展学生的核心素养，尤其要重视各种建模活动和数学探究活动的开展.这与STEM校本课程的要求具有一致性，主张以一种跨学科的综合方式来促进学生的全面发展.由此可见，STEM校本课程与数学课程改革的中心点是一致的，二者都主张围绕学生的核心素养开展相应的学习和教育活动.

（三）有利于激发学生的数学学习兴趣

对于学生的数学学习来说，兴趣是基石，它可以使学生产生学习和应用数学知识的动力.师范类数学课程分为基础数学和专业数学两个阶段，基础数学以高中知识为主，专业数学以大学专业知识为主.专业数学包含高等数学、线性代数、概率与统计等，难度跨度大，对学习能力的要求较高.很多学生接触专业数学时，在学习方法和学习能力方面会产生很多困惑，影响学习信心.而基于STEM理念的校本课程通过设计与学生现实生活相关联的项目情境来吸引学生的注意，在这个基础上为学生设置一系列的小目标来激发他们对知识进行探究的兴趣.在学习与探究的过程中，学生的数学应用意识被激发，他们可以充分体会到数学的实用性，并获得成就感，在培养数学核心素养的同时产生对知识进行深入研究的想法.

二、借助STEM校本课程培养师范生数学核心素养的原则

我们针对师范类数学专业学生提出的数学核心素养可简单归纳为数学观念、数学思维、数学能力、数学知识、数学文化和数学信仰等六个方面.由于在前期设置课程时，基础课与专业课的跨度大，专业课通常安排在后两年学习.专业课的学习枯燥、抽象、难度大、时间紧，这些都会影响学生的数学学习，不利于数学核心素养的培养.

在设置STEM校本课程的时候，我们不仅需要将STEM课程跨学科、体验性、情境性以及协作性等特点充分发挥出来，还需要满足校本课程灵活多样的要求.在这个过程中，结合数学核心素养的培养确立一些基本原则是十分必要的.

首先，STEM校本课程的选择需要与学生的实际生活相关，满足学生在身心发展和技能学习不同阶段的实际需求.采用这种方式可以使课程具有更强的吸引力，同时可以更好地激发学生的兴趣，使他们在探究和学习的过程中不断发现问题，然后运用所学的知识来分析和解决问题，并形成自我反馈.其次，STEM校本课程项目的设置需要从学生的实际水平出发，使课程内容与国家和地方课程具有一定的相关性，这样可以促进校本课程与地方课程之间的互动，优化数学核心素养培养的效果，摒弃形式主义的问题，从而促进学生对抽象数学概念的理解和应用.最后，在设置STEM校本课程项目的时候，需要建立起一个具有开放性和丰富性的结构体系.课程项目中所涉及的问题都要具有开放性，问题探究的形式也是多样化的，这有利于学生发挥创造性，主动表达自己的见解.不同特点和不同学习层次的学生都可以在构建、合作与创造的过程中找到适合自己的探索点和贡献点，以此来促进多种数学核心素养的平衡发展，在学习的过程中充分发挥个性，找到适合自己的方式.

三、借助STEM校本课程培养师范生数学核心素养的策略

（一）对课程目标进行多元整合，聚焦数学思想

STEM校本课程中包含多学科的课程内容，体现出开放性、综合性的特点，为学生的探究性学习和实践研究创造了良好的条件.因此，在设置课程目标的时候，我们要坚持多元整合的理念，聚焦于数学思想，以此来培养学生的数学核心素养.STEM校本课程的内容不局限于学生数学学习的结果，它包含了学生在学习过程中所使用的数学思想和数学方法.在数学教学的过程中，教师可以借助STEM校本课程，将教学过程设计成项目化的活动，在其中实现学生思维的转化，启迪学生的智慧，使他们在思考、感知的过程中体会“转化”的数学思想，并将这一思想应用于更多内容的学习，在这个过程中将未知的内容转变为已知，将复杂的问题变得简单，在体会转化思想的同时培养逻辑推理、数学抽象等数学核心素养.除此之外，教师还可以引导学生将“转化”的策略进行放大，拓展这一策略的运用范围，并在此基础上形成普适性的轉化意识.STEM中的数学主要是应用数学，而学会用数学语言描述自然世界、数学知识生活化是师范类数学课程的培养目标.例如，师范生的数学课程中“水火箭”的数学实践课教学一般是讲解如何制作，师范生在讲解的过程中往往把课程变成了手工课，忽视了数学在课程中的重要作用.教师在讲解中可以引导学生关注几个关键点：哪些因素决定火箭的飞行距离，如何用测量工具测量长度，如何运用简单的四则运算确定加注多少毫升燃料以及加几次等.运用STEM的教学方式可以激发学生的数学学习兴趣，提高师范生的数学意识和数学能力.

（二）设置综合性的学习内容，发展数学核心素养

在数学知识教学的过程中，教师可以借助STEM校本课程，实现多学科知识的融合，引导学生通过对知识进行对比、糅合来实现高效学习.同时，教师可以对学习内容进行整合，寻找不同知识之间的共性，将不同的内容作为一个项目来开展教学，打破原有的教学顺序，在综合性学习中促进学生数学核心素养的培养.比如，为了培养“数学能力”这一核心素养，教师可以将当前学生遇到的所有计算类题目进行整合，将其中所运用的知识进行综合性统计，系统化地讲解运算技巧，并引导学生提高理论深度，帮助他们采取具有针对性的措施来规避这些问题的发生，这对于学生运算能力的提升具有重要意义.例如，在讲解《初等数论》中的“整除”一节时，判断一个整数能否被4，8，125及7，11，13整除，要求学生熟练掌握判断方法并能运用相关理论证明这些方法.除此之外，在数学教学的过程中，教师也可以适当引入其他相关课程或学科的知识，为学生提供更为丰富的课程资源，使学生能够更好地投入探索性的数学活动.

（三）运用现代教育技术，开发学生的综合潜质

STEM校本课程关注的是学生的综合素质，而数学核心素养包含了六个方面的素养，因此在数学教学的过程中，教师运用现代化技术开发学生的综合潜质是十分必要的.具体来说，教师要在数学课堂中融入互联网、多媒体等信息技术，打造创客学习平台、云学习平台等，这样做可以使STEM校本课程的优势得到充分发挥.为了实现这个目标，教师在设置课前导入问题的时候，需要设置综合性问题，除了要与本课知识相关之外，还可以联系其他领域的内容.这样学生在预习时就能主动探究问题背后的文化，并通过逻辑推理、数学建模、数据分析等来寻找问题的答案.在这个过程中，教师可以运用多媒体帮助学生对这些问题进行分析，借助电子白板来实现翻转课堂，引导学生进行综合性学习.例如，讲解圆的知识点时可以设计STEM教学方案，引导学生在课件中探索圆的周长和面积，激发学生的学习热情和潜力，采用割补法、滚动法、绳测法等，将动画展示和实际操作对比，加深圆的知识点的深度和广度.

结 语

总的来说，在教学过程中，数学核心素养的培养是一个需要继续加强的环节，而STEM校本课程的应用为这一问题的解决提供了新的思路.借助STEM校本课程培养师范类学生的数学核心素养，符合现代数学教育理论的发展方向，符合数学课程改革的方向，符合教师职业岗位对师范生的基本要求，也能激发学生的学习兴趣.这需要教师对课程目标进行多元整合，聚焦于教学思想，同时设置综合性的学习内容，培养学生的数学素养，还要融合现代化教育技术，促进学生潜质的开发.重在知识点融合的STEM教育理念能够帮助教师将科学、技术、工程、数学之间的关系进一步渗透到日常的教学过程中，从而提高学生自身的素养及学习数学的兴趣，扩展对数学的认知和自己的视野.

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