基于STEM教育理念的小学数学教学策略研究

■福建省泉州市乌屿小学 董明玮

STEM主要指的是科学、技术、工程、数学这四门学科的总称，通过学习科学，能够对小学生详细阐述世界的客观规律；通过学习技术和工程，能够使小学生在充分遵循自然发展规律原则的基础上，合理改造世界，有效实现人与自然和谐相处的目标，将社会发展过程中存在的矛盾和问题有效解决；通过学习数学，能够使小学生具备扎实的基础，为后续学习技术与工程学科相关知识提供帮助。小学数学无论是教学模式还是教学理念都发生了翻天覆地的变化，将小学数学与STEM理念进行充分融合的模式，已经成为提高小学生数学素养以及小学数学教学效率的重要途径。通过STEM理念的积极引领，能够使小学生在不断解决数学问题的过程中，自身的实践能力和创新能力得到进一步提升，强化小学生的数学知识认知水平和文化认知水平。激发小学生数学学习积极性、提高教师教学效能的同时，使小学生在数学教学中健康发展。

一、STEM教育理念概述

STEM教育理念是近些年来诞生的一种新兴的教育理念，它最初起源于美国，目前对于国内的教育也产生了深远影响。STEM教育与传统的应试教育之间存在着本质的区别，相较于后者，它更加强调实践性与综合性，与当下我国所倡导的素质教育有着异曲同工之妙。STEM教育突破了以往应试教育中单纯讲授理论知识的局限，更加凸出跨学科融合，摆脱了对传统教学中教材的束缚，转向现实生活学习中的实际问题，努力探寻解决现实问题的有效措施，以理论知识的实际应用以及学生创新能力的提升为核心，更加强调全能型人才的培养。STEM教育是一种以培养学生积极探究能力为主的教育模式，具有跨学科性、实践性、互动性等特征，它对于解决现阶段我国中小学教育教学中忽视学生实践与探究能力培养的问题具有积极影响。

STEM 是英语中科学、技术、工程以及数学四个单词首字母的缩写形式，它更注重不同学科之间的融合发展，并且尤为注重以工程为主体的设计以及制造活动去化解现实中具体的问题与矛盾。它属于一种以实践活动、问题解决为核心的教育模式，强调学生的实际操作与主动探究，这与小学生以形象思维为主的身心发展特点相契合，和他们利用直观感知学习知识经验的认知方式相匹配。作为国内践行STEM教育理念的核心分支，小学数学依靠STEM教育理念获得了长足进步，如何将这一全新教育理念的潜在价值在小学数学教学中更好地发挥出来，确保学生在数学学习中，如何更好地提高自身的STEM素养，已成为目前国内教育领域人们重点关注的话题。因此，相关专业人士需要加强对这种全新教育理念的深入分析，进而利用STEM教育模式培养更多高素质、创新型人才，为我国经济社会的高质量发展提供更多优质人才。

二、利用STEM 理念设计小学数学课堂教学的注意事项

（一）凸显STEM理念的跨学科特征

根据专业人士展开的实际验证能够知道，STEM理念具有明显的跨学科特征，因此，在利用STEM理念设计小学数学课堂教学的过程中，教师要将关注焦点从传统学科之间独立性逐渐转移到对每一门学科知识内在逻辑以及不同学科交叉融合的高度关注。也就是说，STEM理念不仅要将单一学科的知识内容传授给学生，还要加强对不同学科之间的有效交叉融合，将学生在实际生活中具有较高挑战性和趣味性的具体问题结合其中，将数学学科作为平台，其他学科作为工具。在带领学生解决某个具体数学问题的过程中，教师要尽可能将工程、科学、数学、技术等相关内容进行有效整合，为学生解决相关问题提供帮助，确保各个学科的知识技能得到融会贯通的同时，将传统单一学科的局限性彻底打破。不仅能够使小学生具备从不同角度入手分析问题、解决问题的能力，而且还能使传统教学内容和模式得到彻底改善。

（二）对教师的角色进行重新定位

在传统小学数学课堂教学中，通常以教师为主体，开展满堂灌的教学模式，然而，将STEM理念合理融入小学数学教学中之后，教师的角色定位发生了彻底改变，由传统主导者成为指导者、引导者、管理者、组织者。这是因为在STEM 理念下，学生是教育的主体力量，而且STEM理念并不是要求学生掌握多元化学科的知识内容，而是要求学生具备将多元化学科知识内容进行融会贯通的能力，从而在分析某一特定问题的过程中，能够灵活运用相关学科知识，将具体问题妥善解决。这样学生不仅能够对解决具体问题所涉及的知识内容进行主动学习，而且还能进一步提高学生的创新能力和实践能力。另外，在STEM理念下，小学数学相关内容具有的复杂性和发散性特征越来越明显，教师虽然不再是传统教育模式中知识传授者的身份，但必须充分发挥自身数学知识掌舵者的能力，对学生学习数学知识进行整体引导和掌控，并结合实际情况作出正确反馈。

（三）提高社会对STEM理念的支持力度

在落实STEM理念各项措施的过程中，不仅要加强对校内教学的充分利用，还要积极开展校外教学，辅助学生将校内和校外学习的知识进行有效整合，使学生掌握丰富的跨学科知识与技能，提高学生的创新能力和实践经验。小学生不仅要在数学课堂中接受STEM教育，而且还要将掌握的知识内容进行吸收与内化，使实际生活中遇到的数学问题得到有效解决。由于学校的活动场地范围、资源有限，因此，小学数学教师应该与社会机构进行积极合作，对不同教育机构专业人员的丰富实践经验加以利用，从而对学生提出具有较高针对性和有效性的指导意见。不仅能扩展和丰富学生的视野和认知，而且还能加强和提高学生灵活运用所学知识的意识与能力。

三、以STEM 理念为基础的小学数学有效教学途径

（一）利用数与形的结合与转化，引导学生用图说话

在开展小学数学教学的过程中，数字和图形之间往往具有密不可分的联系，当具体环境满足必要条件之后，数字与图形之间能够实现完美转化。对于小学生而言，思维能力正处在全面发展的关键时期，也是具象思维逐渐向抽象思维转化的重要阶段。在此过程中，教师要积极引导学生大量看图、画图，使学生建立用图说话和解决问题的意识与能力，养成良好的用图习惯。能够提高学生解决数学问题的能力，能有效实现提高学生学科素养的目标。例如，在组织学生学习“图形运动”相关知识的过程中，某道数学题目中的已知条件中明确指出，一个边长为3米的正方形沿着某一直线运动，在分别运动3米和5米之后停止，所得到的分别是什么图形？图形的体积分别是多少？在指导学生解决这道数学问题的过程中，教师要积极启发学生重点研究平面图形与立体图形之间的关系，建立通过灵活运用平面图形结合运动轨迹表现立体图形的意识与能力。然后，将班级学生分为几个小组，要求学生在小组内讨论应该先画什么、再画什么，从而通过掌握图形先后顺序学习画图。接着引导学生对制作的图形进行分析，明确了解通过在平面上移动正方形，就能得到一个正方体或长方体，有效实现培养学生看图能力的目标。在教学过程中，教师要尽可能为学生提供独立动手操作的机会，引导学生通过分析已知条件，将自身认为满足题目中各项已知条件的图形画出来，使学生具备结合已知条件画出图形的能力。通过这样的方式，能够使小学生将已知条件中抽象的文字转化为直观的图像，从而加深对题目的充分理解，结合教师对具体教学内容的合理设计与安排，通过循序渐进的方式提高小学生画图能力、看图能力、用图说话的能力，为帮助小学生有效解决实际问题奠定坚实基础。

（二）提出高认知水平的问题，为学生创设一个能够释放创意的平台

在开展小学数学教学的过程中，提出问题的能力通常比回答问题的能力更重要。数学教学过程是一个不断循环的活动，是一个不断提出问题、解决问题的过程，提出的问题与培养小学生STEM思维之间具有密不可分的联系。在课堂教学中，教师提出的问题对小学生而言是否具有较高认知水平、能否使小学生在教师的启发下进行了深度思考，直接决定了小学生是否具有较高的批判性思维、创造性思维、分析性思维。比如，在带领学生学习“比的认识”这一章节相关知识点的过程中，某道题目中给出的已知条件为A 与B 的比为5:6，然后要求学生以自身实际认知结合已知条件设置不同问题。在此过程中，教师可以将前后左右桌的同学分成一个小组，通过集思广益，将总结出的问题按照思维导图方式进行逐一罗列。通过学生的分析，得到以下问题：B 与A的比为多少？A 是B 的几分之几？B 是A 的几分之几？A 比B 少了几分之几？B 比A 多了几分之几？等。在此过程中，教师还可以引导学生提出百分数相关问题。小学生在教师的积极引导下，能够从不同角度入手，对同一个已知条件提出不同问题，使小学生具备多元化思维，在一道题中寻找出多种答案。通过对小学生设计具有较高拓展性的高水平认知问题，能够激发小学生对相关数学知识的学习积极性，从而开展更加深入的研究。

（三）充分利用综合实践活动，培养学生的数学运用能力

综合实践活动能给学生提供了一个较为自由和生活化的实践机会，学生在活动中可以充分发挥他们的主体作用，享有非常大的主导权，能够将自己和其他学生融为一体，推动综合实践活动的顺利开展。教师在此过程中仅仅是一个引导者与帮助者，学生占据主体地位，它对于学生综合素养的提高具有重要意义。因此，在STEM教育理念与小学数学融合过程中可以充分利用综合实践活动。在开展综合实践活动时，需要对活动进行科学合理的安排，教师可以试着把综合实践活动课设置在学期的开始阶段，这样能够充分调动学生对于数学学习的积极性，进而激发他们在数学学习上的内在动力，提高综合实践活动课的效果。在基于STEM 教育理念的小学数学综合实践活动过程中，教师应该给学生创设合适的学习情境，通过教学情境来提升他们的数学问题分析与解决能力，同时，在基于STEM 教育理念的小学数学综合实践活动课程中，还能够提升他们的人际交往能力与合作意识，并为他们未来的高阶学习奠定基础。例如，不少学生对圆柱体有浓厚兴趣，对于这种情况，教师可以借助探究实践课《神奇的圆柱》给他们尽心深入讲解。在平时的学习生活中有不少物品都是圆柱体的，如人民大会堂的柱子、输油管道以及学习中用的铅笔等。这时教师可以问学生，为何生活中存在这么多的圆柱体？圆柱体的作用是什么？圆柱的表面积和侧面面积公式该怎样计算？教师在给学生讲解圆柱体的理论知识时，还应该兼顾到与之相关的实践内容或其他学科的知识，然后让学生通过综合实践探究来发现这些问题的答案。如，在回答之所以用圆柱撑重的问题时，他们在实践探究中找到答案，那是因为圆柱的撑重效果最强。还有些同学通过多次实践对比得出圆柱体的表面积计算公式，就是将圆柱体各个面的面积计算出来并将它们相加。甚至有些学生通过综合实践活动和自己的分析大胆提出个人想法，提出在读书角放置圆柱体的书柜，这样不仅可以用来收藏书籍，同时还能够供学生在读书过程中坐着。通过这样的综实践活动，学生对于数学知识不仅理解更加深刻，同时他们的数学实践运用能力也会得到极大改善。

（四）将信息技术与小学教学充分融合

在STEM理念背景下，小学数学教师可以在实际教学时，将现代化信息技术结合其中，这是技术学科与数学学科之间的充分结合，不仅能够使技术性特征在小学数学教学中得到突出呈现，而且还能为小学数学教师构建高效课堂以及灵动课堂提供支持。比如，在组织学生学习“图形的运动”这一单元相关知识点的过程中，教师可以通过对现代化信息技术以及多媒体教学设备的灵活运用，将汽车匀速行驶、风车转动、钟表摆动、荡秋千过程中的运动轨迹以动画、视频方式展示给小学生观看，并要求小学生对视频中相关物体的运动进行仔细观察，确保小学生在观看过程中能够充分感受到旋转、对称、平移等一系列与图形运动有关的知识点。在此基础上，鼓励学生结合图形运动的特点，独立制作对应的图画。与此同时，教师还可以要求学生利用课余时间，通过操作计算机，在互联网上搜索大量与图形运动有关的资料或视频，并以小组为单位对这些资料、视频的内容进行分析。这样不仅能够使小学生加强对图像运动相关知识内容的深刻理解与记忆，还能使小学生的数学素养与技术素养得到同步提升。

四、结语

通过将STEM理念合理运用到小学数学教学中，不仅能够使小学数学课堂教学的趣味性和有效性得到进一步提高，而且还能强化教学效率，提高小学生数学素养。因此，小学数学教师必须对STEM理念在促进小学生学科素养全面发展过程中具有的重要性给予正确认知和高度重视，积极促进STEM理念与小学数学教学的有机融合，将小学各个学科之间的传统界限彻底打破，采取能够满足小学生认知需求和兴趣的教学策略提高课堂教学质量。确保在STEM 理念的积极引领下，小学生的数学学习能力和学科素养能够在教师设计的数学课堂中得到进一步提升。