基于STEM的高中数学教学策略与实践探索

田自上

摘 要：基于高中数学的学科特点，面对新课程改革下的高中数学教学目标，将STEM教学模式融入高中数学课堂教学中，促使学生在具体的教学中形成一定的综合性思维，使得学生在具体的学习中深化所学的数学知识，最终实现学生自身创新能力、逻辑思维能力的提升。基于此，笔者以高中数学课堂教学作为研究切入点，对当前高中数学课堂教学现状进行了分析，并在此基础上提出了STEM与高中数学课堂教学的整合策略，并进行了详细的研究。

关键词：高中数学;STEM;教学策略;融合途径

在新时代背景下，对人才质量需求也随之提升，必须要不断提高相关人才的创新能力、探究能力等。在这一背景下，STEM教育理念也随之提升。与传统的人才培养理念不同，STEM教育理念是一种全新的素质教育理念，与当前的人才需求特点相适应。其中，S是指科学（Science），T是指技术（Technology），E是指工程（Engineering），M则是指数学（Maths），将科学、技术、工程和数学四个学科有机结合到一起，要求教师在具体的教学中，完成数学知识的传授，还要充分借助STEM教育理念，促使学生在数学学习的过程中逐渐形成综合性的数学思维，并逐渐提高自身的逻辑思维能力、创新能力等，最终满足新课程理念下的高中数学教学目标。

一、新课程理念下高中数学教学现状分析

虽然新课程理念下，培养学生的数学核心素养，已经成为高中数学课堂教学的终极目标，要求教师在开展数学课堂教学的时候，必须要在强化数学知识教学的基础上，注重学生逻辑思维能力、创新能力、知识探究能力的培养，最终实现自身的全面发展，但是在具体的教学中受到传统数学课堂教学模式和教学理念的制约，高中数学课堂教学仍然存在诸多问题，集中体现在以下几个方面。

（一）素质教育力度不够

高中数学教师在当前的课堂教学中，依然受到传统“应试教育”模式和理念的束缚，以强化数学知识教学作为教学重点，并且在具体的教学中，以单纯的知识灌输作为唯一的教学手段。在这种情况下，由于高中数学素质教育力度不够，以至于学生在数学学习中难以提高自身的数学思维能力、知识探究能力和创新能力等，致使高中数学课堂教学效果不佳，难以实现核心素养下的高中数学教学目标[1]。

（二）数学学习兴趣和积极性低下

学生的数学学习兴趣直接决定了学习效果。但是受到传统数学教学理念和模式的制约，学生的学习兴趣不高，难以积极主动参与到数学课堂学习中。集中体现在：学生在数学课堂上常常无法集中精力，无法跟上教师的思维，屡次出现开小差的现状;学生片面地认为数学学习的最终目的是应付高考，没有真正意识到数学知识在实际生活中的具体应用，以至于学生不愿意投入大量的精力参与到数学课程学习中;基于数学学科的特点，对学生的理解能力、逻辑思维能力要求相对比较高，多數高中学生并未找到最佳的学习方法，以至于常常出现力不从心的现象，致使学生逐渐丧失数学学习兴趣。

（三）学生的自主探究意识比较薄弱

在当前的高中数学课堂教学模式下，基本上都局限在“教师讲解知识，学生被动接受知识”的模式下。长此以往，学生在这种被动的学习模式下，就会逐渐产生依赖性、被动性，不仅难以激发学生的自主探究兴趣，还制约了高中学生数学思维、创新能力的发展，与高中数学新课程理念下的教学要求不相符[2]。

二、基于STEM的高中数学教学策略与实践分析

STEM教育理念具有明显的跨学科特点，而高中数学学科也具有极强的综合性，其中涉及科学、技术、工程、艺术等诸多学科的知识，而其他学科的学习也是建立在数学这一学科的基础知识之上。因此，基于STEM教学理念，教师在设计数学课程教学的时候，必须要坚持跨学科的原则，引导学生在数学学习中了解其他学科的内容，引导学生借助数学知识解决现实生活中面临的问题。

（一）基于STEM内涵，融合各个学科知识

首先，充分重视跨学科的引入。由于STEM的最关键特征是跨学科的，即综合利用各学科专业知识来进行课堂教学。高中数学同样具备综合性特点，数学涉及许多其他科目的专业知识，如科学、技术、工程、艺术等。此外，还必须在数学基础之上建立其他科目的学习和锻炼。因此，在开发基于STEM的高中数学教学设计时，教师应正确指导学生在学习数学的全过程中掌握和学习其他科目的内容，并学习整合这些内容以解决实际问题。其次，重视真实情境的引入。利用日常生活中的特定问题来构建课堂教学场景。科学、技术、工程、数学都是渗透课堂教学中特定场景的课程。STEM教学理念在高中数学课堂教学中的渗透，要求教师将数学和实际场景紧密结合，以带领学生基于综合性知识研究并处理实际问题，并在此过程中获取新知。最后，重视过程性评价。根据STEM教学计划的设计，应设计特殊的过程评估工具。学生在互评、自评的完整过程中会及时思考和弥补自身短处。教师结合学生的实际学情完成对应教学支架的供给，以引导学生有效综合并应用数学知识，不断提升学习效率。

（二）依据教学内容，筛选STEM融合内容

基于STEM教育理念，教师在整合数学课堂教学的时候，应对教学内容进行科学、合理的选择。这主要是因为并不是所有的数学内容，都适合STEM教育。因此，教师必须要依据教学内容，遵循STEM教学理念的跨学科性、体验性和情境性，积极寻找高中数学与STEM之间的契合点，选择有针对性的融合内容。具体来说，指数函数内容与高中生物中的“细胞分裂”“生物体内碳14的衰减”相关，对数函数与“地震震级的变化规律、溶液pH的变化规律”相关，幂函数与“理想状态下气体的压强与体积关系”相关，直线的斜角与斜率与物理中速度、位移知识相关等等。因此，教师应结合具体的数学教学内容，选择与相关的STEM问题，将两者有机结合到一起[3]。

（三）高中数学与STEM教育理念的整合途径

1.融入科学，培养科学素养。数学和科学相辅相成，它们是彼此的基础和前提。高中数学教材内涵盖着诸多科学素材，教师可抓住数学这一特点，将科学知识渗透到日常课堂教学上，通过有效整合数学和科学的方式，促使高中生的科学素养得到良好发展。在高中数学新课程标准中，要求教师在开展高中数学课堂教学的时候，应将数学内容与信息技术整合到一起，真正实现高中数学与信息技术的有机整合，促使学生在信息技术的帮助下，加深对数学知识的理解。同时，学生在这一过程中，也提升了自身的信息素养。具体来说，基于高中数学知识复杂性、难以理解的现状，教师可充分借助几何画板、Flash软件等，将数学知识直观、形象地呈现在学生面前。如此一来，不仅实现了高中数学知识的可视化，降低了学生的学习难度。同时，学生在数学与信息技术融合的学习中，提升了自身的计算机信息素养，最终实现了学生的全面发展[4]。

2.融入技术，培养信息素养。信息技术给社会的前进发展带来不竭动力，并广泛应用于社会各领域内，在高中数学教学过程中引入信息技术，能够使学生更加容易理解数学模型的构建，找寻数学规律，认识数学本质。在信息技术的辅助下，有机整合“数”与“形”，如借助几何画板、思维导图等软件，高效实现数学知识动态化。因此，基于STEM的高中数学教学，需要教师重视引进现代信息技术，引导学生使用计算机探索未知的知识，使其信息素养得到不断提升。在高中数学课堂教学中，由于高中数学知识具有极强的复杂性，高中学生只有具备较强的数学基础知识，面临高中数学难题的时候才会拥有清晰的解题思路。但是在新课程标准的要求下，教师在优化和开展高中数学课堂教学的时候，必须要关注学生数学知识应用能力的培养和提升。基于此，教师可将高中数学知识与科学知识有机结合到一起，引领学生在借助数学知识解决实际生活问题的过程中强化自身的知识应用能力。同时，在这一过程中，学生的逻辑思维能力、创新能力、知识探究能力等也随之提升。

3.融入工程，培养工程素养。数学知识和工程问题也有着非常紧密的联系，有相当多的工程在其测量、计算、推演、模拟以及预算环节中，都需要使用数学知识。因此，基于STEM的高中数学教学开展过程中，教师还可取材于具体工程，培养学生整合数学知识分析并解决工程问题，不仅能够对学生的数学应用能力进行有效培养，而且还能增强学生的工程素养。在高中数学新课程理念影响下，教师应立足于数学在实际生活中的应用，积极开展数学建模教学，使得学生在数学建模的过程中，加深数学知识的理解，并促使学生正确利用數学模型解决实际生活中遇到的问题。基于此，高中数学教师在优化课堂教学的时候，可结合具体的数学教学内容，将相关的工程问题融入教学中，促使学生在解决工程问题的过程中，加深对数学知识的理解，了解科学研究的一般步骤，最终促使学生在工程解决的过程中提高自身的发现问题能力、解决问题能力等，最终实现学生的全面发展。

三、结语

综上所述，面对新时代背景下的育人要求，传统的高中数学课堂教学模式显然已经无法满足当前的教学要求。教师遵循STEM教育理念下的育人要求，遵循STEM教育理念下的育人原则，精心筛选STEM融合内容，设计高中数学教学流程，并在高中数学教学中融入技术、科学、工程教育等，促使学生在数学学习的过程中发展自身的逻辑思维能力、创新能力等，最终实现高中学生的全面发展。

[1]戴天竹.STEM教育理念在高中数学课堂教学中的应用[J].中学数学，2020（11）：84.

[2]尚颖异.基于STEM理念的数学探究式教学模式的实践研究[D].江西师范大学，2020.

[3]欧阳才学.STEM教育理念下数学教学实践探索[J].中学数学教学参考，2019（30）：70.

[4]刘丽芳.基于STEM的高中数学教学设计与实践探索[D].山西师范大学，2019.