初中STEM教育：跨学科融合与学生创造性思维培养

张跃

【摘要】随着素质教育的不断发展，培养学生的创造性思维能力愈发重要.因此，数学教师应更新教育理念，创新教学方法，重点培养学生的创造性思维与综合素养，以实现新课标学科育人的目的.文章简述了STEM教育的内涵与初中数学融入STEM教育的内在价值，深入探究了基于STEM教育的跨学科融合教育与学生创造性思维培养的优化路径，旨在促进学生综合素养的提升，为初中教学发展贡献力量.

【关键词】初中数学；STEM教育；跨学科融合；创造性思维

STEM教育强调跨学科融合，涵盖科学、技术、工程、数学四个学科知识，对于培养学生发现问题、分析问题、解决问题的能力具有重要作用.目前的初中数学教学中，受陈旧教学观念和教学方式的影响，一些教师过于强调数学知识的传授，而忽略了培养学生数学素养和创造性思维的重要性.这导致了教学效果的下降，难以满足当前教学不断发展的需求.因此，在当前的教育背景下，教师应更新教学理念，有效提升教学质量，教给初中学生更广泛的知识和技能，培养学生的创造性思维和解决实际问题的能力，为他们的未来发展打下坚实的基础.

一、STEM教育的内涵

STEM教育是一种跨学科的综合教育理念，其包括四个关键领域：科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）.STEM教育旨在将这四个领域有机融合，培养学生的综合能力和创造性思维.数学是STEM教育的核心，它提供了分析、建模和解决问题的工具，由此强调了学习数学的重要性.STEM教育能够培养学生的批判性思维、团隊合作能力、创新和创造性思维等关键技能，能促进学生的全面发展，提高他们的应用能力，从而更好地适应不断变化的社会需求.

二、初中数学融入STEM教育的内在价值

（一）培养学生的创造性思维

数学作为STEM教育的核心组成部分，为学生提供了抽象思维和问题解决的关键工具，这对于培养学生的创性思维至关重要.在STEM教育中，数学鼓励学生面对复杂问题时运用抽象和逻辑思维解决问题.这种思维方式可激发学生的创新潜力，促使他们提出新的方法和观点，而不仅仅是套用已有的解决方案.此外，数学强调模型的构建和问题的抽象化，这是培养学生创新意识的关键.学生需要将现实问题转化为数学问题，然后使用数学工具进行解决.这个过程鼓励学生从多个角度思考问题，寻找不同的解决路径，促进了其创造性思维的发展.最重要的是，数学可以使学生在科学、技术和工程领域发挥创新的关键作用.学生可以应用数学知识改进技术，设计工程方案，从而解决实际问题.这不仅加深了他们对数学的理解，还使他们认识到数学在现实生活中的实际应用价值，激发了他们创新的热情.

（二）促进学生全面发展

STEM教育通过多学科融合，使学生有机会接触和参与科学、技术、工程和数学等不同领域的知识，这有助于培养学生的综合能力，包括认知、实践、创造和合作等.第一，STEM教育强调跨学科合作，鼓励学生在团队中共同解决复杂问题.这种团队合作不仅提高了他们的社交技能，还培养了他们的领导才能和沟通技巧，使他们能够更好地适应未来职业和社交环境.第二，STEM教育能培养学生的实践技能，使学生通过实验、项目设计和工程应用等将理论知识应用到实际中.这种实践经验有助于学生理解知识的实际价值，激发其对学习的兴趣，并增强学科之间的关联性.第三，多学科融合还能为学生提供更广阔的知识视野，帮助学生理解世界的复杂性和多样性.这有助于培养学生的跨文化意识和全球视野，使他们更具国际竞争力.这一内在价值将为学生提供更丰富的学习经验，使他们在各个领域都能有所突破.

（三）推动教育多元化与公平性

STEM教育鼓励学校和教育机构采用创新的教学方法和新颖的教育资源.通过跨学科融合，学校可以更好地组织课程教学，提供跨学科的学习体验，让学生接触到多样化的知识领域.这有助于拓宽学生的学科视野，提供更多的学科选择，满足不同学生的需求.与此同时，STEM教育强调实践和实验，这可以促使学校更加注重对资源的应用，包括实验室设备、工程项目和科学技术设备等，同时可以鼓励政府和学校管理者为教师提供更多的实验设备和资源，以提高教学质量.此外，STEM教育有助于培养学生的知识应用能力，使他们更容易适应未来的社会需求.这将推动初中数学教育的多元化，使学生更具发展力与竞争力.

三、初中数学跨学科融合教学中培养学生创造性思维的有效路径

（一）掌握数学方法，培养数学思维

数学作为一门综合性学科，在STEM教育中扮演着重要的角色.它具有高度的抽象性和逻辑性，需要学生掌握广泛的基础知识和方法，包括代数、几何、统计学等，更为关键的是，学生需要理解这些数学方法之间的联系和相互作用.以教学苏教版八年级数学上册中的“轴对称图形”为例，在这一节课中，学生不仅需要了解轴对称图形的基本性质，还需要运用几何知识深入分析这些图形的对称性.学生需要探究如何通过旋转或折叠来实现对称性，这涉及几何中的旋转对称和折叠对称.这种方法不仅能加深学生对轴对称概念的理解，还展示了不同数学领域之间的联系.学生还可以运用代数知识验证轴对称图形的性质.通过构建数学表达式，学生可以定量描述轴对称图形的特征，如对称轴的方程，而这需要代数中的符号运算和方程求解技巧.将几何和代数知识结合起来，学生可以全面理解轴对称与轴对称图形的概念，并将其应用于实际问题的解决.

教师在这个过程中起关键作用.教师可以设计问题和任务，要求学生综合运用不同的数学方法解决问题.通过这种方式，学生将思考如何将代数与几何相结合，如何将概率与统计相联系，以便更好地理解和解决复杂的问题.教师还可以提供实际问题，鼓励学生运用数学方法进行解决，从而使他们认识到数学的实际应用价值.此外，教师需要引导学生形成解决问题的良好习惯.这包括培养学生提出问题、分析问题、提出解决方案、验证解决方案的过程.通过反复练习，学生将逐渐掌握这一思维过程，不仅能够应对数学问题，还能将这一思维方式应用到其他学科和实际生活中.

（二）挖掘科学问题，培养发现思维

在初中STEM教育中，挖掘科学问题并将其融入数学教学是一种有效的教学路径，其可以培养学生的创造性思维，特别是发现思维.这一方法在数学教学中具有重要意义，因为它能将数学与科学领域（如物理和化学）进行有机结合，激发学生的好奇心和解决问题的积极性.教师在数学课堂上可以引入与科学领域相关的实际问题或现象，这些问题可以涉及物理学、化学等领域的概念，如速度、质量、化学反应等，通过引入这些问题，激发学生对科学现象的研究兴趣，同时培养他们寻找数学解决方法的能力.

（三）应用技术手段，培养创造思维

《义务教育数学课程标准（2022年版）》明确强调：“要促进信息技术与数学课程融合”“促进数学教学方式方法的变革”.应用技术手段进行教学在初中STEM教育中发挥着关键作用，特别是在培养学生创造性思维方面.通过将信息技术融入数学教学，教师可以引导学生积极应用资源，培养他们的创造性思维.在教学实践中，教师可以借助信息技术工具（如计算机、互联网和教育软件）为学生提供丰富的学习资源，包括电子教材、模拟工具、在线教程等，让学生通过在线资源获取不同的数学知识和解题方法.这种资源的广泛应用不仅激发了学生的学习兴趣，还为他们提供了更多探索数学的机会.

信息技术的应用可以使学生更好地理解和掌握数学知识，并让学生更好地参与到问题的解决过程中.学生可以使用电子设备和软件模拟实验、收集數据、分析结果，这种实际参与激发了学生的主动性，使他们能提出新的问题，研究新的解决方案，并进行实验性学习.这种实际参与还培养了学生的创造性思维和问题解决能力.

以苏教版八年级下册“数据的收集、整理、描述”的教学为例，教师可以引入数据分析工具来指导学生深入学习.比如，教师可以设置学习任务“收集并分析班级同学的身高数据，并制作数据图表”，让学生使用电子表格软件（如Excel）或在线调查工具来记录同学的身高数据.学生可以创建一个表格，其中包括同学的姓名和身高，这可以通过电子表格软件的数据输入功能轻松完成.在电子表格中，学生可以使用各种功能来整理数据，如排序、筛选和去重，这有助于学生更好地理解数据的分布和特点.学生还可以使用电子表格中的图表工具创建不同类型的图表，如柱状图或折线图，以可视化表示数据，这些图表可以帮助他们更好地传达数据信息.同时，学生可以使用电子表格软件的统计功能来计算数据的各种统计量，如平均值、中位数、众数和标准差等，这可帮助他们更好地了解数据的中心趋势和分散度.通过融合信息技术，学生可以用更丰富的形式学习数学，更好地理解抽象概念，更多地参与问题解决过程.这有助于培养学生的创造性思维和解决问题的能力，使他们更好地应对未来的挑战.

（四）开发数学工程，培养应用能力

数学与工程之间存在着紧密的联系，数学常常是工程和解决实际问题的基础.在初中STEM教育中，将数学与工程相结合，可以帮助学生更好地理解数学的实际应用，培养他们的应用能力和创造性思维.在教学实践中，教师可以设计具体的项目或工程任务，要求学生应用数学知识进行解决.这些任务可以涉及工程、科学实验、数据分析等多个领域.通过对项目的实际探究，学生不再将数学知识视为抽象概念，而是将其视为解决实际问题的有力工具.学生在项目中会运用数学知识设计、分析和解决问题，这锻炼了他们的知识应用技能，使他们学会如何选择适当的数学方法，如何进行数据收集和分析，如何优化工程设计，以及如何进行实验和模拟.这些技能对学生未来的职业和学术发展都具有重要意义.同时，在实际的项目操作过程中，学生可能会面临复杂的问题和挑战，需要创造性地解决它们.这就鼓励学生提出新的想法，尝试不同的解决方法，并在实际操作中验证解决方法.这一过程可培养学生的创新思维和解决问题的能力.

以苏教版八年级数学上册“勾股定理的简单应用”的教学为例，教师可以在课堂上设置学习项目，如“设计一座斜拉桥模型，确保桥的支撑结构和桥梁满足勾股定理”.在这个项目中，学生要设计一座斜拉桥模型，包括支撑结构和桥梁，需要考虑桥的长度、高度、支撑点的位置以及桥梁的形状等.这个设计过程需要将勾股定理应用于确定各个部分的尺寸和角度.接着，学生需要在模型场地上进行测量，以确定支撑结构的位置和桥梁的尺寸，可以使用测量工具（如测量尺和角度仪）获取精确的数据.接下来，学生可以将勾股定理应用于计算桥梁各部分的长度和角度.他们需要确保勾股定理的条件得到满足，以确保桥的稳定性.在设计和建造斜拉桥后，学生可以进行模拟和测试，以确保桥的结构是安全和稳定的.他们可以模拟不同的负载和条件，以验证他们的设计是否符合实际需要.这种实际应用的学习方式可以激发学生的学习兴趣，同时锻炼他们的创造性思维和解决问题的能力，为未来的学业发展打下坚实的基础.

结 语

STEM教育不仅为学生提供了全面发展的机会，还为他们提供了应对现实挑战的强大工具.教师通过让学生掌握数学方法、挖掘科学问题、应用技术手段及开发数学工程探究学习等STEM教育路径，可以有效培养学生的创造性思维与数学核心素养.这一教育模式的推广和深化将对初中数学教学的发展产生积极影响.

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