STEM教育在高中数学教学中的现状分析

李峰 宋晓政

摘 要：科学育人观唤醒了教师的质量意识、拓展观念与创新精神，教师开始立足数学课堂积极探究STEM教育理念的适宜性、实用性与有效性，力求借助STEM教育理念高质量、高效益地完成新课改革的使命。然而，STEM教育理念与传统教育理念具有较大差异，教师在积极践行过程中出现了明显的不适应。因此，教师立足STEM教育理念以及对教师的施教要求，全面汇集STEM教育理念在数学教学中的应用现状，并深度考量STEM教育理念在数学教学中应用现状的分析，努力找到问题产生的根源。

关键词：STEM教育理念;数学教学;现状分析;高中生

在科学育人观的大力推进下，教师自觉为数学教学融入新理念、新思维与新资源，力求实现数学教学的提质增效与创新转型，为高中生建构最优化的主体成长环境。因此，教师群体在教学实践中慢慢发现了STEM教育理念的先进性、整合性与创新性，开始将STEM教育理念应用于课堂教学中。然而，STEM教育理念在融入数学教学的过程中出现了一些始料未及的问题，值得教师深思。

一、STEM教育理念的概念简介

STEM教育理念属于课程整合性创新理念，主张立足科学（S）、技术（T）、工程（E）、数学（M）四大学科的课程基点去审视一个“知识点”的信息内容、知识关联与范畴外延，力求从多个知识基点去解释同一个知识点的实际内涵及其外延[1]。因此，STEM教育理念具有非常突出的全面性、多样性、体系性以及创新性，能够给予高中生全新的数学认知思维方式，帮助高中生在数学认知过程中积累下多元化知识信息。由此可见，STEM教育理念能够成为教师完成新课程改革的指导思想，也能够成为教师保质保量地实施素质教育的得力抓手。

二、STEM教育理念对教师的施教要求

第一，STEM教育理念要求教师拥有多元化知识基础。STEM教育理念立足科学、技术、工程、数学四大学科的课程知识，要求教师以数学知识为出发点，将数学知识延伸到其他三大学科范畴，以此帮助高中生拓宽知识视野以及完善体系架构。因此，教师必须具有坚实的多元化知识基础，才能够完成立足数学知识基点的对外思维辐射活动以及知识关联探究，否则STEM教育理念就会成为无源之水。

第二，STEM教育理念要求教師拥有开放化思维方式。STEM教育理念强调对一个知识点进行多元化的课程诠释与学科定义，因而教师要借助自己的四大课程知识为高中生探究出一个数学知识点与其他课程知识的内在关联性。因此，教师要以开放性思维方式考量一个数学知识点的外延拓展与课程关联，能够在多个知识范畴内自由“切换”，为高中生展示STEM教育理念的开放性与辐射性。

第三，STEM教育理念要求教师拥有关联化探究方向。STEM教育理念以科学、技术、工程、数学四大学科为课程基点，主张四大学科内容的兼容关联、区域融合、体系重组[2]。因此，教师要在数学课堂教学过程中立足STEM教育理念，科学审视一个数学知识点在其他三大学科范畴内的有效关联与知识诠释，以此帮助高中生建构“大数学观”或“科学观”，帮助高中生掌握多元化知识体系。

三、STEM教育理念在数学教学中的应用现状

STEM教育理念对教师的知识基础、教学能力、专业视野以及文化素养要求较高，因而STEM教育理念在融入数学课堂教学的过程中会遇到一些问题。

（一）STEM教育理念在教学资源中融入较少

在数学课堂上，教学资源是教师提升教学内容以及探究任务趣味性、外延性与拓展性的有效手段，因而能够成为STEM教育理念的融入空间。然而，教师并不习惯将STEM教育理念融入教学资源中，没有潜移默化地为高中生引入一种新型的思维方式，没有达到心智启迪、思维拓展的活动效果。由此可见，教师并没有很好地掌握STEM教育理念的活动精髓，存在畏难情绪或排斥情绪。因此，STEM教育理念在教学资源中融入量过少，不能达到启发高中生的目的。

（二）STEM教育理念在教学活动中探究很少

在数学课堂上，教学活动是师生之间思维交流与思想碰撞的互助探究区间以及信息交流平台，因而也能够成为STEM教育理念在数学课堂上大放异彩的活动空间[3]。然而，教师常常生硬地将STEM教育理念引入教学活动中，导致高中生感到非常突兀，甚至打断他们的认知思维，从而难以发挥STEM教育理念的价值。因此，STEM教育理念与数学知识的探究活动尚处于脱离状态，没有融为一体，高中生也没有切身体验到STEM教育理念的精妙之处，更无法在探究中积累经验。

（三）STEM教育理念在进行过程中权重过低

在数学课堂上，教学过程是师生合作、集思广益、信息交流、思想沟通的重要通道，也是师生互助、集体感悟STEM教育理念的物质基础[4]。然而，教师并没有给予高中生足够的探究空间，没有让高中生去深度感知STEM教育理念的思想精髓与方法要领，延缓了高中生对STEM教育理念的主体掌握。由此可见，STEM教育理念尚未对高中生的认知思维产生良好的方向导引、方式培养与习惯养成，需要教师科学创设高品质的数学教学，加速高中生对STEM教育理念的悦纳。

四、STEM教育理念在数学教学中应用现状的分析

STEM教育理念具有突出的先进性与创新性，因而在融入数学教学中进程较为缓慢，能够反映出新旧教学思想的积累碰撞与教学习惯变更中的阵痛。

（一）忽视STEM教育理念在教学资源中的功效

在数学课堂教学过程中，教学资源是帮助教学内容提升趣味性与新奇性的人性化元素，而STEM教育理念又能够提升教学资源的先进性与创新性，给予高中生良好的思维启迪与思想震撼。因此，STEM教育理念在教学资源中融入较少，说明教师忽视STEM教育理念在教学资源中的功效，没有将STEM教育理念融入教学资源中，STEM教育理念的教育功能展示不足，尚未激发高中生的兴趣。

例如，在人教版必修1第一章第一节“集合”的课堂教学中，教师在引导高中生认知“子集”与“母集”的关系时可以引入“机器人拼装”这一教学资源。机器人分为下肢、躯体、头部、上肢四部分，因而高中生可以将“机器人”定义为“母集”，而下肢、躯体、头部、上肢这四大零件集合都是“机器人”的“子集”。这样，“机器人”教学资源就隐含了STEM教育理念中的“工程学”知识，将“机器人”由一个“整体工程”分为若干个“子项目”，以此提升高中生对“子集”与“母集”的深度理解，这样的教学效果会更好。因此，只有这样才能够切实展示STEM教育理念在数学课堂上的教育教学功效。

（二）忽视STEM教育理念在教学活动中的作用

在数学课堂教学过程中，教学活动是高中生直接感知与掌握STEM教育理念的认知空间与探究机会，更是高中生实现思维进阶与视野拓展的发展区间。因此，STEM教育理念在教学活动中探究较少，说明教师忽视STEM教育理念在教学活动中的作用，没有借助STEM教育理念助力高中生的知识学习与课程融合。

例如，在人教版必修2第一章第一节“空间几何体的结构”的课堂教学中，教师使用多媒体设备为高中生直观展现正方体、长方体是如何利用小木棒搭建而成，以此帮助高中生获取强烈的感官刺激与深刻的印象。因此，教师的电化教学活动就隐含了非常多的“科技成分”，体现了STEM教育理念中“技术元素”，自然能够取得更好的教学效果，以此展示STEM教育理念的先进作用。因此，教师只要借助电化教学中的科学元素与科技元素才能够更好地进行数学教学，才能够借助STEM教育理念优化高中生的立体几何学习过程。

（三）忽视STEM教育理念在教学过程中的价值

在数学课堂上，教学过程是高中生全面体验与主体养成STEM教育理念的实践空间，是促进高中生思维素养科学递升的实现平台。因此，STEM教育理念在教学过程中权重过低，说明教师忽视STEM教育理念在教学过程中的实用价值，没有实现数学课堂教学的科学转型与创新发展，导致育人环境欠佳。

例如，在人教版必修5第二章第二节“等差数列”的课堂教学中，教师在引领高中生掌握“首项”“末项”“公差”“通项公式”时，要着意探究一下“公差”，因为“公差”是解释“等差数列”各项之间关联性、转变性的“金钥匙”。教师还要在探究“公差”这一“规律性元素”时引入STEM教育理念，立足“科学”展示“各项”“公差”与“规律”之间的逻辑关系与推理关系，以此深度学习获取更好的教学效果，充分体现STEM教育理念的教学价值。

总之，STEM教育理念内含的课程融合思想与教师固有的教学思想差别很大，因而STEM教育理念融入数学教学尚需时日，不可能一蹴而就。因此，教师不仅要正视STEM教育理念融入数学教学过程中出现的问题，还要深度考量形成问题的根本原因。这样，教师不仅能够有效解决问题，还能够极大地推进STEM教育理念在数学教學中的融入速度与兼容质量，推动数学教学提质增效、创新转型。

参考文献：

[1]薛彦旭.STEM教育理念下培养高中数学深度思维能力的线上教学实践研究[J].数学学习与研究，2021（30）：26-27.

[2]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（高中版），2020（6）：84-85.

[3]刘桂珍.基于STEM教育理念下的高中数学课堂互动教学模式实践探究[J].新课程，2019（12）：166.

[4]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）：70-71.

注：本文系甘肃省教育科学“十四五”规划2021年度STEM教改实验专项课题“STEM教育下的高中数学活动课程开发和应用研究：以函数中的数学建模和探究为例”（课题立项号：GS[2021]GHBZX108）的研究成果。