应用STEM教育理念建立四种教学模式

◇靳贵平 （江苏：邳州市陇海路小学）

要在教育活动中推动小学数学教学的创新改革，必须关注新方法、新资源在教学中的应用。传统的小学数学教学活动以灌输式教学为核心，教学方法单一，可用的教学资源有限，小学生的数学思维得不到提升。新课标中明确指出，可以开展跨学科融合教学的形式。小学数学教学要发挥出训练学生思维、培养学生学科核心素养的教育价值，单纯强调计算、解题的数学教学活动难以发挥出作用。基于此，本文从小学数学教学要求入手，探讨将STEM 教育理念应用到小学数学课堂中的有效策略：建立集科学（science）、技术（technology）、工程（engineering）、数学（math）四大要素协同发力的小学数学教学模式，带动小学生全面成长。

一、建立生活化教学模式，挖掘科学知识

小学数学教学带有极强的科学性特点。作为一种诠释数量关系与运算方法的教育学科，其将人类的科学探究经验与现代教育活动结合起来，依靠算、用、读、说的过程来发展小学生的数学思维，实现深度育人。将STEM 教育理念引入小学数学教学活动当中，要保留数学教学活动的科学育人价值，针对科学知识、数学问题展开互动，以数学科学引导学生思考、探究。但从既有的教学经验来看，针对小学生开展的数学教学多是以计算为核心，教学方法单一，忽视了数学知识的应用、整合与深度探究，导致学生的数学学习能力发展缓慢。STEM 教育理念下，应该以“科学”为冲锋号，回归数学本质，探究数学知识，激发小学生的数学学习热情。

在小学数学教学中应用STEM 教育理念，可以尝试结合生活教育思想开发小学数学课堂，引导小学生探究数学知识，优化数学教学活动。例如，苏教版二年级下册数学教材“分米和毫米”的教学，便可以结合现实生活为学生设计数学问题。教师准备黑板擦、课本、芝麻、瓜子仁等材料在课堂上开展数学测量活动，引导学生独立掌握数学知识。在进行互动的过程中，对学生提出数学思考问题：现在有不同的材料要比较，思考一下，如何说明这些材料的长短差异？基于生活化教学思想的引导，可以为学生裁剪白纸条，利用纸条进行互动：裁剪与手指长度相等的纸条，分别与黑板擦、课本、芝麻、瓜子仁的长度进行对比，将不同物体的长度在纸条上标注出来，进行比较。在学生完成比较任务之后，教师设计新的思考问题：生活中有许多物体的长度并不相同，对于这些物体的长度应该如何进行测量？纸条的长度有长有短，测量结果并不科学。此时，教师引入“分米和毫米”的有关概念，帮助学生掌握相关数学单位，随后与学生展开交流活动：分米和毫米都是长度单位，在生活中，这些数学单位是如何表示的？当学生遇到了无法解决的数学问题，继续给出教学工具，选择卡尺、米尺作为教学用具，学生发现，在米尺上，每一个整十的数字都被放大了，而在每一个短格子当中，又分出了很多小格子。随后，依靠数学观察活动帮助学生掌握分米、毫米的有关概念，并结合相关数学单位重新进行数学测量活动，锻炼学生的数学应用技能。将STEM 教育理念带入小学数学教学课堂，要让学生认识到数学教学的实用性、科学性特点，主动参与教学活动，以此来提升学生的数学学习能力。

二、建立信息化教学模式，创新技术课堂

现代教育技术逐渐成熟，以信息技术为支撑的数学教学模式正在逐步发力。相对于传统的教学活动，信息技术对课堂中的图片、算理、问题等教学资源进行整合，将其加工为动画、教学视频等全新的形式，以此来激发学生的数学学习热情。STEM 教育理念当中提及了“技术”的有关概念，教师可尝试在教学活动中搭建信息技术平台，基于展出问题、数学互动、计算验证的多元视角与学生展开交流，汇总数学知识与数学方法，利用信息化技术展示教学过程，从而提升学生的数学学习能力。

利用信息技术开展教学，可以在实施教学活动之前搭建信息化教育平台，与学生展开交流，帮助学生整合数学算理算法；也可以在学生完成数学学习任务之后利用信息技术导入学习任务，实现高效教学。例如苏教版五年级上册数学教材“多边形的面积”的教学，在开展教学活动之前，可以借由数学动画来提出数学问题：有一张正方形的桌子，其边长为2 米，因为某些原因沿着对角线被切掉了一半，现在要将这张桌子拼回来，需要准备什么样的图形，图形的面积是多少？STEM 教育理念下，为了降低学生的理解难度，可以利用正方形卡纸与学生进行互动：准备边长为2 厘米的正方形卡纸代表桌子，沿着对角线切掉一半。整个正方形的面积为4 平方厘米，则单个三角形的面积就是2 平方厘米。教师继续引导学生展开数学计算，利用多媒体技术带入问题：现在制作了一个边长为2 米的等腰直角三角形，用来填补桌子上的空缺，为了保障完美结合，需要计算等腰直角三角形的面积，问其面积是多少？结合“正方形桌面的一半”这一关键信息，可以得出等腰直角三角形的面积为2。随后，引导学生做出假设：两个完全相等的等腰直角三角形可以拼成一个正方形，其面积等于正方形的一半，那么是不是代表着等腰直角三角形的边长等于两条直角边乘积的一半？借助信息技术的引导，在设计问题之后为学生传递正确的数学算法。为了降低小学生的数学学习压力，可以利用信息技术来制作动态教学动画：以正方形格子纸为对象，画出小船、房子等图案，每个正方形格子的面积为1，引导学生通过图形的割补来计算不同图案的面积，随后掌握多边形面积的计算方法。STEM 教育理念关注学生自主学习能力的培养，让学生独立探究数学知识，在发现问题之后进行求解，能更好地保障数学教学的有效性。

三、建立互动式教学模式，开发数学工程

STEM 教育理念中的“工程”思想对数学教学模式进行了调整，在保留了数学知识的独立性的同时，也强调了数学知识点之间的交互关系，依靠对数学知识的整合、加工来构建更为完善的知识单元，从而激发学生的数学学习热情。STEM 教育理念下开展小学数学创新教学，要建立互动式课堂，加强数学知识之间的互动交流，引导学生在实践、探索的过程中进行数学学习，以此来发展学生的学科素养，让STEM 教育理念在数学教学活动中扎根。

STEM 教育理念中的“工程”理念强调数学教学单元之间的联动，依靠数学知识之间的互动交流发展学生的数学思维。以苏教版三年级下册数学教材“混合运算”的教学为例，在STEM教育理念的引导下，可以利用数学游戏来帮助学生整合数学知识。在教学活动中，教师为学生下发四个形状完全相同的骰子，每个骰子有6 个面，六个面上分别写有数字1～6。随后，要求学生结成数学小组进行游戏。以二人为小组，轮流投掷骰子，在投掷骰子之后，投掷者要计算骰子上的总点数，另一人则要记录时间。在计算正确的情况下，将点数记在纸上。随后，另一人投掷骰子并计算点数，如果其计算时间少于对方，则可以随意调整对方一颗骰子上的点数，反之，则要被对方调整点数。在教学中，将数学知识隐藏在游戏活动当中。教师为学生准备乘法口诀表，引导学生逐步掌握数学混合运算的基本法则，如学生掷出了3，3，6，6 四个点，根据乘法口诀表，可以利用3×2+6×2 来进行计算。在游戏的过程中，掌握混合运算的顺序。在游戏结束之后，教师结合数学问题引导学生继续进行思考：现在有数学题6+3×2 要求你计算正确的结果，应该如何进行计算？当学生遇到瓶颈之后，结合“骰子问题”与学生进行互动：在算式6+3×2当中有几个数字？如果将其转化为骰子，骰子上的点数是多少？由此引出数学混合运算的计算法则——先算乘除，再算加减。基于STEM 教育理念的引导建立系统性更强的小学数学教学模式，可以结合STEM 教育理念中的“工程”理念开展教学活动，设计问题、互动交流、带入数学解题经验，从全新的角度应用并加工数学知识，以此来提升学生的数学素养。

四、建立延伸式教学模式，回归数学本质

STEM 教育理念中提到了“数学”这一概念，是基于数学教育的工具性和实用性特点来培养现代化教育人才，以此来提升教育改革质量。作为一种起源于美国的工学教育改革思想，其包容并济的特点使其能够在现代教育活动中起到优化教学活动的效果。将STEM 教育理念应用到小学数学课堂上，应该让数学教学活动回归本质，即对生活中的数学知识进行探究，发展学生的数学分析、数学应用等关键技能，创新小学数学教学模式。结合STEM 教育理念，可以适当延伸教学范围，依靠课堂上的数学知识解决生活中的数学问题，发展学生的数学技能，推动学以致用的教学思想的落实。

以苏教版六年级上册数学教材“百分数”的教学为例，可以将多元数学知识结合起来，培养学生的数学分析与数学应用技能，对数学教学模式进行创新优化。在教学活动中，教师为学生准备学习材料：100 个颜色不同的玻璃球，其中20个玻璃球为红色，40 个玻璃球为蓝色，40 个玻璃球为黑色，要求学生利用百分数来表示不同玻璃球所占的比例。在数学活动中，以学生的独立探究来取代平铺直叙的教学模式，引导学生对数学问题进行独立分析。在随后的数学教学活动中，则要进一步发展学生的数学应用能力，百分数是否只能表示在100 个数字当中不同事物所占有的比例？随后，对玻璃球的数量进行调整，准备10个玻璃球，2个玻璃球为红色，4个玻璃球为蓝色，4 个玻璃球为黑色，要求学生说明不同颜色玻璃球所占有的比例，引导学生掌握百分数的计算方法。在教学课堂上，教师可通过配比的方式来引导学生进行计算：所有玻璃球的数量都是按照10 倍缩减的，那么，玻璃球的比例是否也不会变化？在设计问题之后，基于数学教材展开互动，引导学生从“百分数的概念”和“百分数的计算方法”两个角度入手，掌握相关数学知识。教师要重视数学计算与数学应用之间的交流，在STEM 教育理念下，结合数学的实用性、多元性特点开展授课，让学生独立挖掘数学知识，让STEM 教育理念在小学数学课堂上发挥价值。

STEM 教育理念推动了小学数学教学跨学科活动的创新实施。在组织教学工作的过程中，应该以STEM 教育理念的科学化、多元化特征为切入点，应用现代技术、数学活动引导学生探究数学知识。以综合性更强的数学教学模式启发学生的学习热情，引导学生对数学知识点进行探究，才能更好地提升教学质量。