STEAM视域下的小学数学课程设计与实践研究

张荣桂

(合肥市南园学校 安徽合肥 230000)

STEAM教育是系统地、规范地培养学生的科学素养、技术素养、工程素养、艺术素养和数学素养的教育，STEAM教育的推广和实施可以促进学生核心素养的发展和学生高级思维能力的培养，开展STEAM教育是当前教育领域普遍关注的焦点，也是当今教育改革发展的重要任务。STEAM视域，具有契合小学数学核心素养教育的诉求，丰富小学数学教学理论依据的优势。STEAM视域下的小学数学课程设计整合小学数学、科学、信息技术等多学科课程资源，丰富了小学数学教学内容。在教学实践中，为学生创设轻松和谐的学习环境，可以多元发展学生的思维，提升学生的数学学科素养和实践能力。本文从STEAM视域下的小学数学课程设计、教学方式、评价方式三个方面展开阐述。

一、STEAM视域下的小学数学课程设计

STEAM教育倡导学科整合和跨学科教学。STEAM视域下的课程设计，就是基于STEAM教育理念，系统考量教育教学内容中的各种有效元素，开展从底层到顶层的学科融合，使学生在学习过程中融合所学知识的一种教学设计。数学作为一门基础的工具性学科，与科学、信息技术等学科整合有利于拓展学生的认知渠道，提高学生解决实际问题的能力。因此，在小学数学课程设计中，转变教学理念，打破学科壁垒，可以整合多学科教学资源，开发以问题、主题或项目为核心的整合性课程。

(一)挖掘小学数学课程中的STEAM教育元素

依据义务教育阶段的数学课程标准，数学课程内容设置“数与代数”“图形与几何”“统计与概率”“综合与实践”四个模块，这些知识与其他学科知识关联性不强，教师教授单一的数学学科知识，教学方式是以教师讲授为主。其实，教材中的很多内容完全可以与其他学科进行整合，渗透STEAM教育元素，使学习的内容富有趣味性。例如，教学二年级数学“认识时、分、秒”时，教师可以指导学生动手制作一个钟面，通过制作钟面的劳动过程掌握有关“时、分、秒”的知识，准确地认识时间；教学二年级数学“角的认识”和四年级数学“角的画法”时，教师可以设计折纸飞机操作活动，让学生折出指定度数的角，通过这一实践活动，学生不仅能认识“角”的特征，还能轻松地掌握“角”的画法；教学六年级“比的认识”时，教师可以整合五年级科学课本“配制溶液”这一单元内容，通过配制不同浓度的溶液使学生理解“比的前项”“比的后项”“比值”这三个概念以及它们之间的关系。我们在进行课程设计的时候，可以根据教学内容的特点渗透STEAM教育。

(二)小学数学与其他学科的整合

小学数学课程设计中的“学科跨界整合”，并非简单地堆砌学科知识，而是把握各学科知识内部错综复杂、交互融合的内在联系，将数学知识和科学、信息技术等学科知识进行整合。课程内容组织严格遵循“整合性”要求，设置符合小学生年龄段的课程主题。

STEAM融入数学课程应基于数学课程标准，有效完成STEAM教育目标任务。STEAM视域下的课堂教学目标不同于常规的课堂教学目标，而是小学数学、科学、技术、工程、艺术等多学科基本知识、基本技能、基本方法的交互整合，超越了具体学科或工作领域，落实到解决真实世界复杂性问题上。因此，STEAM视域下的课堂教学目标具有多元化、多维度的特性，注重学生多学科的知识技能学习，培养学生的综合素养。

根据STEAM教学目标可以设计以下两种课型：数学单科的STEAM课程和主题式STEAM课程。数学单科的STEAM课程是指将STEAM融入数学课堂，教师在教学预设中加入其他学科知识，或在教学方式上采用项目学习或工程设计的方式。主题式STEAM课程是这样设计的：以数学课程标准为核心，再选择科学、技术、工程、艺术等学科知识作为补充，对单元教材进行整合，形成STEAM教学单元的教学目标。在预设教学实践活动、制定STEAM教学目标的时候，要从多方面考虑学科知识要求和学生素质培养要求，要求整体设计，以引导学生领悟共通概念，准确、合理地制订教学目标。此外，将传统的教学方式转变为注重知识和素养相结合的多元化教学方式。根据义务教育阶段小学数学课程内容四个模块知识的特点，STEAM小学数学课型分短课时和长课时两种。其中“数与代数”“统计与概率”模块适合采用短课时的典型实践课程形式；“图形与几何”“综合与实践”模块适合采用长课时的主题式STEAM课程形式。主题式STEAM课程一般教学时长较长(至少需要80分钟或更长时间)，在课堂上展开教学需要两节课时间，所以主题式STEAM课程更适合作为学校的校本课程，可以开发为学校STEAM课程教学资源。

例如，在教学“认识万以内数”这一节课时，教师可以设计一个短课时的STEAM课程“制作数字进位器”，通过“制作数字进位器”的项目学习，让学生认识万以内数的组成、读写、十进制进率等。“图形与几何”教学模块有些单元的知识可以整合成一个主题式STEAM课程。比如为了探究长方体、正方体和圆柱的表面积、体积的计算公式，我们可以设计一个“我们学校的模型图”制作项目，通过测量、计算、动手制作完成作品。在做这个模型图的时候还要用到沙盘、树木花草的模型，需要找到固定建筑物模型的材料等。因此，学生必须开动脑筋寻找材料，应用科学知识完成项目制作。同时，在制作的过程中培养了学生的劳动技能。

此外，还可以使用教学软件、图形计算器、数字化传感系统、“希沃”白板、智慧课堂等设备来辅助教学，对相关的学习资料、小视频、图片巧妙地加以应用，开发出STEAM课程资源。这些资源的运用让学生有身临其境的感觉，使教学情境更有真实感，有利于学生跳出书本的局限，开阔视野，拓宽知识面。

(三)设计基于STEAM教育的数学实践活动课程

目前，大多数学校的STEAM教育主要以项目式学习的形式开展，缺乏规范的、系统的STEAM课程。以小学数学课程为载体设计基于STEAM教育的数学实践活动课程，可以填补这一空白。爱玩、爱动是小学生的天性，小学数学课程中“综合与实践”活动深受学生喜爱，但是“综合与实践”活动在课程设置上每学期只有一两个课时，不能满足学生的需求。因此，我们可以参照“综合与实践”活动的模式，设计基于STEAM教育的数学实践活动课程。首先，合理整合课程内容，设计出寓教于乐、便于开展的数学实践活动课程。例如，“认识一百以内的数”可以设计成“数字大厦”“数字方阵”“随机数”等实践活动课程；“认识平面图形”可以设计成“格点中的图形”“有趣的七巧板”“拼板游戏”等实践活动课程；“平移、旋转、轴对称”可以设计成“五子棋”“剪窗花”“大自然中的对称美”等实践活动课程；还可以用扑克牌算“24点”的方法来巩固计算；等等。其次，在实施过程中最好有专门的STEAM实验室，方便学生动手操作，使学生能充分、自主地参与活动。教育主管部门和学校应该提倡教师研制、开发这样的教育资源，将数学实践活动课程作为校本课程，或学校“课后三点半”的个性化课程。当前为了落实“双减”政策，切实提升学校育人水平，一线教师要思考怎样避免重复的、机械的书写和计算，有效地减轻义务教育阶段学生过重的作业负担。那么能不能让学生通过实践活动复习和巩固教学内容？STEAM教育为我们提供了契机，让学生们从“做数学”变成了“玩数学”。因此，开展基于STEAM教育的数学实践活动，不仅可以减轻学生的学业负担，而且为学生提供了多种多样的学习机会和丰富多彩的课程资源。

二、采用多样化的教学方式

(一)跨学科课堂教学方式

STEAM教育注重培养学生通过动手实践解决实际问题的能力。在课堂教学中，教师的教学方式、教学策略和学生的学习活动、学习方式都要有所改变。教学中需要把握学科结构和跨学科融合之间的平衡，从单一的学科教学走向跨多学科的整合教学，不仅要传授学科知识，还要通过教学方式、学习方式的转变，通过STEAM课程体系的构建、重塑，形成一种新的学习系统。在教学实践中师生双方要明确学习目标，教师要创设一个能让学生动手体验的课堂，师生双方共同设计以人为本的学习方式，进一步创造一个有利于学生自主学习、自主探究、合作互动的学习空间。在课堂教学中采用问题导向、项目学习、模拟与体验、探究等基于实践的教学方式，尊重学生已有的生活、学习经验，让学生经历猜想、动手操作、实验验证或数据论证等过程，逐步构建和获得新知。也就是让学生通过探究或发现的过程来实现所学知识的内化、迁移乃至创新，提升学科综合素养。

(二)以学生为中心的学习方式

STEAM教育基于建构主义理论，提倡学习者在实践中对新概念形成自己的理解。因此，STEAM教育强调实践性。STEAM课堂教学活动以学生为中心，从真实情境出发，整合各学科知识来解决问题。主题式STEAM课程教学以数学学科实践活动为抓手，为学生提供动手实践和深入理解科学概念的机会，以真实的情境融入教学中，使数学学习既有趣又有味。STEAM课程学习要求学生用自己的双手做事，以发展特定的知识或特定的技能，实际上是体验式学习。这不仅是学习，也是经历和体验创造，能激发学生的思维，培养他们的好奇心，提升他们的求知欲，以其独特的途径来提高学生的科学素养，发展其创造性思维。

三、灵活应用多维评价方法

STEAM教育是教育观念和教学思路的创新。传统教育关注学生的考试成绩，STEAM教育更关注学生的综合素养。因此，STEAM课程评价不同于学业评价，在评价方式上包括形成性评价和终结性评价两种形式。形成性评价是通过学生问卷调查、教师课堂教学量表、学生课堂状态观察表和知识检测形式来了解阶段性的教学成果和存在的问题，及时分析存在的问题，切实制定改进措施；终结性评价采用展示学生的书面报告、小论文、收集的资料和制作的作品，以及动手操作演示、演讲等形式。形成性评价应该遵循“尊重个体，发挥个性，赋予每一位学生充分发展的空间”的教育理念。评价内容细分为以下三个方面：

知识和能力：掌握数学学科知识和跨学科共通知识，包括获取信息的能力、运算能力、规范画图的能力、动手操作能力、解决实际问题的能力、创新能力。

精神和方法：在实践活动中有刻苦钻研的精神、有团结合作的精神、有创新意识和创新精神；有挑战的毅力，敢于冒险，敢于尝试错误；善于总结经验方法，懂得与同伴分享自己的感悟、疑问和困惑。

价值观：通过解决问题的实践活动，树立正确的人生观和价值观，拥有健康的生活方式、良好的学习习惯，拥有健全的人格和积极向上的人生态度。

例如，在教学三年级数学下册“认识年、月、日”这一单元时，可以让学生设计暑假两个月的月历表和用24时计时法设计假期生活学习日程表，通过这两种表格的设计，使学生巩固和运用有关时间的知识，合理安排学习时间。

此外，学生在学习偏好、认知风格、思维特征、学习习惯等方面存在差异，我们不能把这些差异简单地视为“好与差”“强与弱”。我们应力求有利于学生的个性化发展，尊重个体，提高学生的自主性。

结语

STEAM教育理念为我们开展小学数学课程设计与实践指明了方向。在教学实践中，小学数学教师要从STEAM视域出发，开展教学设计、教学活动，引导学生获得相关的学科知识，培养学生在相关领域进行深入学习的兴趣，进一步发展学生的系统思维、批判思维和创新思维，培养学生解决实际问题的能力、创新能力和合作能力。