STEM理念下初中数学认知能力培养策略

蔡志新

随着创新理念的不断深入，初中数学教师纷纷将一些新的理念及策略应用在课堂中，有助于学生全面发展。而STEM理念便是在此过程中逐渐兴起的，是课程融合理念的代名词，借助这一理念展开初中数学教学，可以充分展示其強大的兼容性、多元性及先进性，进而真正达到培养学生良好认知能力的教学目的，实现高效课堂的构建。本文概述了STEM教学理念、分析了STEM理念与认知能力之间的关系，并提出培养学生认知能力的具体策略。

一、STEM理念概述

STEM教学理念其实就是对科学、科技、工程及数学四个课程有机整合，进而呈现出的一个高水平的指导思想。也就是说，STEM教学理念属于课程融合理念，往往需要围绕某一个知识点关联其他学科内容，并对其重新解释，有助于学生在对数学知识认知的同时收获不同学科的知识，对其认知能力的提升有着非常重要的作用。因此，教师要积极主动地分析STEM教学理念在数学教学中的应用，以实现核心素养培养的教学目的。

二、STEM理念与初中生认知能力之间的关系

（一）具有多元性以及整体性

STEM教学理念具有多元性以及整体性的特征，能够引导学生展开数学知识的学习，从不同角度理解数学知识，有助于促使学生积累丰富的知识，拓展思维方式，真正地实现知识的融会贯通，为学生全方位发展奠定坚实基础。

（二）具有先进性以及探究性

STEM教学理念具有先进性及探究性的特征。在初中数学教学过程中，借助STEM教学理念引导学生学习数学知识，有助于为学生带来全新认知，通过多次演示抽象思维及逻辑思维的展开过程，使学生积极主动地参与实际探究，对培养学生良好的认知能力及促进其思维有效发展，有着积极的促进作用。

（三）具有知识性以及体系性

STEM教学理念具有知识性以及体系性的特征。借助这一教学理念引导学生学习数学知识，有助于为学生形成相对丰富的知识阐述，并在此基础之上完成知识体系的构建。除此之外，可以帮助学生借助不同的课程内容对同一个问题进行解释，进而有效地开阔学生的认知视野。

三、STEM理念下培养初中生数学认知能力的策略

在初中数学教学中引入STEM教学理念，不仅有助于开阔学生的学习视野，帮助学生转变思维方式，还能进一步提高课堂教学的趣味性以及探究性，进而真正实现高效课堂的构建。

（一）借助STEM理念引导学生课前预习

课前预习是引导学生完成知识储备的基础性活动，更是学生锻炼认知能力的有效区域，所以在初中数学教学中，教师应积极主动地借助STEM教学理念引导学生完成课前预习。

1.激发学生认知兴趣。

与传统应试教育背景下的课堂教学方式不同，STEM教学理念具备创新性，能够完整地呈现与数学知识相关联的内容，所以第一次接触这一理念的学生，并不知道教师会从哪一课程入手进行概念的分析及解释。事实证明，借助STEM教学理念引导学生展开数学知识的学习，有助于激发学生强烈的求知欲，进而促使学生积极主动地参与知识学习，形成良好的认知能力。

例如，在带领学生学习“正数和负数”这一数学知识时，首先，教师要引导学生主动探究正数、零和负数在数轴上的空间分布形式以及排列顺序，帮助学生产生初步感知。其次，教师可以尝试从物理学的角度出发，引入“温度”这一概念，进而再次引导学生感知正数和负数。事实证明，通过列举实际生活中的例子，有助于学生真正地理解并掌握温度与正负数之间存在的关联，促使学生对知识产生深层理解及认知。所以教师应真正地立足于课堂教学内容，引入STEM教学理念，促使学生深刻感知教学内容的同时，真正实现深度学习的课堂教学目标，使学生获得全方位发展。

2.培养学生认知能力。

在课前预习或翻转教学过程中引入STEM教学理念，并将其与教学设计进行有效结合，有助于学生完成知识的自主学习及训练，真正地培养学生良好的思维习惯以及认知能力，为教学质量及效率的提升奠定坚实基础。

例如，在带领学生学习“圆的有关性质”这一内容时，教师便可以尝试将课堂教学设计与STEM教学理念充分结合，引导学生展开学习。圆的性质是从圆心到圆周上的任意一个点的距离都相等，而这个距离就是圆的半径，从某个角度分析，圆心也可以是圆的几何重心，教师便可以尝试围绕物理中涉及的“重心”相关知识，引导学生积极主动地参与实验操作。首先，教师准备一个削尖的铅笔，并将铅笔笔尖朝上直立在桌子上；其次，教师将事先准备好的硬纸板做成的圆展示给学生，并在圆上明确画出圆心的具体位置；最后，教师将硬纸板平稳地放在笔尖上。事实证明，在初中数学教学中结合数学的圆心以及物理的重心这两个概念引导学生展开实验操作，有助于提高学生的学习兴趣，调动学生的求知欲望，促使学生积极主动地参与动手操作过程，进而培养学生良好的认知能力，提升教学质量及效率。

（二）借助STEM理念引导学生课堂交流

在初中数学教学中，教师一定要明确课堂教学是应用STEM教学理念的主要阵地，更是促进学生认知能力有效发展的核心。所以教师要借助STEM教学理念引导学生展开课堂交流，真正发挥这一教学理念的作用及价值，培养学生良好的学习能力以及综合素质。

1.STEM理念下的知识讲解。

数学理论知识具有抽象性及复杂性等特点，需要教师为学生详细地讲解，呈现教师的切入角度及思维方式，从而为学生认知能力的提升提供良好的范例。除此之外，STEM教学理念的引入，能够为课堂教学的开展注入全新活力，为学生带来良好的认知体验。

例如，在“轴对称图形”教学中，轴对称图形属于极具观赏性的美图，引导学生对这一知识展开学习，可以为学生带来美好的认知体验。对称轴两边所包含的点到对称轴的距离都是相等的，这与物理学科中的平面镜成像这一概念具有一致性，教师便可以尝试借助平面镜成像的知识引导学生展开轴对称图形的学习，不仅有助于学生进一步理解这两个知识点，还能明白两者之间的内在关联，使学生在多次讲解中更好地掌握教学内容。事实证明，在初中数学教学中借助STEM教学理念引导学生展开知识学习，可以帮助学生获得不同的认知体验，真正地促进其认知能力可持续发展，获得事半功倍的课堂教学效果。

2.STEM理念下的主体探究。

在初中数学教学中，教师除了要引导学生学习理论知识，还应带领学生感知STEM教学理念，进而培养学生良好的核心素养。也就是说，教师应借助STEM教学理念实现多课程的融会贯通，不仅有助于锻炼学生解决问题的能力，还能发展学生的数学思维，进而真正地实现高效课堂的构建。

“勾股定理”是数学领域中一个著名的公式及定理，也被广泛地应用在科学技术领域。例如，工厂生产零件时，往往需要借助直尺进行测量，以判断零件的角度是否为90°，从而断定其是否合格。在此过程中可以发现，测量角度的工具是一把直尺，而直尺与角的度数之间并不存在直接关联，是“勾股定理”为两者建立起了一个桥梁。在实际生活中，学生也能够有意识地借助“勾股定理”的相关知识判断角度是否为90°，如三角形的两条边分别为3厘米和4厘米，如果第三条边是5厘米，那么其对应的角是90°；如果第三条边的长度大于5厘米，那么其对应的角大于90°，相反则小于90°。如此一来，学生便能在STEM教学理念的指导下，应用数学理论知识解决工程问题，从而真正地实现各学科的融会贯通，为認知能力的提升奠定坚实基础。

（三）借助STEM理念引导学生课后巩固

在初中数学教学中，教师除了要在课前预习和课堂教学环节培养学生的认知能力，还应结合教学内容设计课后巩固环节。课后巩固环节是学生积累知识、拓展思维的关键环节，教师应有意识地开发这一环节的特性，积极引入STEM教学理念，帮助学生更好地理解与掌握数学知识。

例如，在带领学生学习“角的平分线的性质”时，三个角平分线的交点是三角形的内心，而这一内心又具有一个相对特殊的性质，即内心到三条边的距离相等。为了帮助学生进一步理解这部分知识，教师可以尝试从工程学的角度入手，引导学生进行分析及探究，从而充分展现角的平分线所具备的对称性，有助于学生借助相关知识创造性地看待三角形的内心。事实证明，对初中阶段的学生来说，STEM教学理念可以促使学生创新思维，对数学知识产生更深层次的理解，引导学生进行自主学习及合作探究，发展学生的想象能力，进而高效地实现素质教育目标。

四、结语

总而言之，在初中数学教学中，教师应有意识地引入STEM教学理念，落实教学策略，培养学生的认知兴趣，推动学生思维能力有效发展。