基于STEM理论下的数学教学

黄雨萌

摘 要：随着科技发展和社会进步，各科学领域的合作越来越密切，只对单一学科进行研究早就不适用了。为了培养复合型人才，美国在20世纪80年代提出了STEM教育模式。文章通过对STEM理论以及相关文献的研究，得出结论：将STEM教育理论融入数学课堂教学中可以培养学生的手脑结合能力及实践探究精神，提高学生的数学核心素养，为学生将来全面发展打下基础。文章以“平面与平面平行的判定”为例，分析如何基于STEM理论进行数学教学，怎样将此理论更好地融入数学课堂中。

关键词：STEM教育理论;学科融合;数学教学

一、简谈“STEM”教育模式

（一）STEM教育的概念

简单地说，STEM就是科学science、技术technology、工程engineering、数学mathematics的缩写。其中，科学素养即运用科学知识（如物理、化学、生物科学和地球空间科学等）理解自然界并参与影响自然界的过程;技术素养即应用，也就是使用、管理、理解和評价技术的能力;工程素养即对工程设计及开发过程的理解;数学素养也就是学生发现、表达、解释和解决多种情景下的数学问题的能力。

（二）STEM教育的特征

STEM教育就是跨学科的创新教育，通过教学创新将多门学科进行融合，以适应未来社会的发展。因此，STEM主要具有以下三种特征：

1.以学生为主体，以激发学生的学习兴趣为导向。STEM教育模式是希望学生在动手操作的过程中理解知识的实质甚至是知识产生的过程，促使学生保持探究的欲望，提升发现问题的能力。

2.以项目活动为支撑——体现“在做中学”。尽可能地将数学知识放入真实的情境中，让学生通过教具或是身边的实际物体进行实际操作，完成对问题的探究，让学生在操作过程中去体会、去发现，既在活动中学到知识，又体会了学习的乐趣。

二、如何实现学科知识的融合

（一）目标明确

STEM教育的目的是要培养全面发展的、适应未来社会发展的高素质人才，而这就需要对知识进行多学科的融合处理来实现。从小学开始就要有意识地让学生进行简单的动手实验，教师可以在教学一门课程的时候加上其他有联系的课程作为辅助，帮助学生更好地理解，或者是在学生基础知识掌握牢固之后再进行知识的融合。

（二）主体明确

STEM教育的主体是学生，教师主要起引导作用，因此在教学过程中要积极地让学生参与进来，把课堂还给学生，教师只需要帮助学生整理思路，捋清知识点。

三、以“平面与平面平行的判定”为例进行教学设计

（一）教学目标

1.知识与技能

科学方面：要求学生能掌握各科的知识。

技术方面：有基本的动手操作能力，能够在教师的指导下运用学具或借助多媒体来学习知识。

工程方面：能够合理地规划自己的学习。

数学方面：学生通过一系列的问题指引，能够探究出平面与平面平行的判定定理，并且熟练地运用此判定定理来解决相关的数学问题或实际问题。

2.过程与方法

科学方面：在学生探究本节课的内容时，能够有意识地运用各科所学的知识来解决问题，最后得到相关的结论。

技术方面：学生能够根据已有的知识和准备好的材料对平面与平面平行的判定进行探究。

工程方面：学生通过小组交流合作体验探究的过程，提高语言表达能力。

数学方面：学生在教师的引导下通过自己的实际操作和多媒体的展示得到平面与平面平行的判定定理，并且会用文字、图形以及符号语言这三种方式来表达。

3.情感态度与价值观

让学生在观察、操作探究和合作学习中感受知识的产生过程，体会数学的魅力，增强学生学好数学的自信心，提高学生的自我效能感。

（二）教学设计

1.创设情境，引入新知

学具准备：三角板，矩形硬纸板，由纸棍拼接成的两个相同的长方体模型，若干根小纸棍。

提问：（1）哪位同学来说一下前几节课我们学习的直线与平面平行的判定定理是什么？

（2）同学们有没有想过平面与平面的平行我们要怎么判定呢？这节课让我们一起对这一问题进行学习。

设计意图：先带领学生复习一下之前直线与平面平行的判定定理，为之后对面面平行的判定以及面面问题向线面问题的转化做好铺垫。

2.动手操作，探究结论

（1）提出猜想：①若平面α平行于平面β，则α内所有直线是否都平行于平面β？

②反之，若平面α内所有的直线都平行于β，那么平面α和β是否平行？

提问：你从中得到了什么启示？

（2）问题引导：探究一，请同学们将桌面收拾干净，拿出准备好的矩形硬纸片，将纸片的两条长边所在的直线分别记为a和b，它们都平行于桌面（如图1所示），那么硬纸片与桌面平行吗？

探究二，请同学们拿出三角尺，将两个相邻的边记为c和d，它们都和桌面平行（如图2所示），那么三角尺和桌面平行吗？

工程支撑：请大家按照分好的学习小组，对这两种情况用改变硬纸板和三角板位置的方法进行探究。

设计意图：学生们此时已经具备了一定的空间想象力以及逻辑推理能力，再加上教具的辅助，能够更好地进行探究，对抽象的问题进行理解。

（3）学生通过改变硬纸片与三角板的位置会发现，当直线a、b、c、d都与桌面平行时，硬纸板不一定与桌面平行，但是三角尺一定与桌面平行。

（4）提问：这是面面平行判定定理的文字表达，那请同学们思考一下，如何用图形和符号语言来进行描述呢？

设计意图：根据之前对于线面位置关系的学习，学生已经知道了判定定理可以用文字、图形及符号三种语言来进行表述，通过这样三种表达方式的转化可以增强学生的符号表达能力，也为书写平面与平面平行的例证过程做好铺垫。

四、结语

截止到今天，高中数学课程已经经过了多次改革，课程标准也经过了多次修订，教学的重点从传授书本知识转变为培养学生的核心素养。但是大多数的教师在教学时还是以灌输的形式，向学生传递概念定理，忽略了让学生了解知识的来源与发展，所以将STEM教育模式融入高中教学是至关重要的一步，可以让学生在掌握数学知识的同时发展数学素养，学会用数学的眼光看世界，解决实际问题。

参考文献

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