融合STEM教育理念的小学数学综合实践活动设计与实证研究

谢 静

(扬州市邗江区实验学校,江苏 扬州 225100)

教师应该以STEM教育理念为核心开展数学教学活动,给学生提供丰富的综合性教学内容,创设贴近现实生活的数学情境,将学生引领到真实的活动情境中,从而降低学生对新授知识的畏难情绪,充分调动小学生对新知识的探究欲望.

1 STEM教育理念的概念及意义

STEM教育理念是一种重实践、跨学科,区别于传统注重书本知识的单一学科教学的教育概念.它是以跨学科意识为基础,运用两种或两种以上的学科观念及跨学科观念,解决真实问题的课程与学习取向.在教学实践过程中,STEM教育理念具有重要意义.第一,该理念可培养学生的创新意识及批判能力;第二,该理念强调问题导向,能够培养学生运用所学知识解决实际问题的能力;第三,该理念实现了学科之间的交互融合,可在一定程度上提高学生的思维整合能力[1].

STEM教育是在建构主义理论基础上衍生出的一种教学形式,它注重现实生活与理论知识的结合,创新教学模式,让学生能够与其他同学分享自己的想法和意见.一般情况下,教师结合学生的日常生活设计教学项目,在教学内容中融入不同学科和跨学科的知识,所以STEM教育具有跨学科性、情景性、趣味性和合作探究性,能让学生在实际生活中应用结构化的知识理论.STEM教学作为一种综合性的教学模式,合理运用教学工具收集教学资源,实现学生综合素养的提升.

总而言之,STEM教育理念有利于引导学生的跨学科学习,完善学生的知识体系.根据STEM教育理念要求,学生围绕生活中真实存在的数学问题,需要运用科学技术,了解科学技术运用的原理和方法,了解工程项目推进的系统性步骤,深入分析数学知识的运用,这样则可以实现“从生活走向数学,从数学走向社会”,为适应社会发展构建知识体系.实践探究的过程需要客观、严谨的科学态度,需要坚持不懈的意志品质,也需要团队合作的思想精神等等,而学生身处于实践探究过程之中,会潜移默化地调整自身的情感态度、价值观念,实现全面发展.

2 小学数学综合实践活动的现状分析

2.1 学生对数学学习缺乏兴趣

很多学生觉得学习数学是一项枯燥无味的活动,学生在学习中的消极情绪严重影响小学数学的教学效果.对此,教师需要注重培养学生的数学生活化思想以及学习数学的正确思维模式.在数学教学中,教师需将数学思想渗透到学生的数学作业中,并加强练习,使数学思想成为学生的核心素养,为学生未来的数学学习建立正确的思想观念.

2.2 教师授课形式传统单一

在“双减”背景下,基于信息技术的发展,各种先进的信息技术被应用到数学课堂中,大大提高了小学数学学科的教学效果.然而,由于考试仍是当前评价学习效果的主要方式,许多教师仍然坚持使用原始的教学方法,幻灯片是教师向学生展示课程主题和教学内容的主要工具.在作业设计环节,教师仍然延续传统的题海战略,减少了学生的实践性学习活动,学生对数学生活化缺乏基本理解.数学是一门需要独立自主思考的学科,但在实际教学过程中,多数教师只注重教学内容的讲解,学生对基础知识和基本技能的掌握情况并不理想.

2.3 缺乏解决生活问题能力的培养

目前,大部分小学课程采用“填鸭式”的教学模式.如此教学模式,不利于培养学生解决问题的能力.对数学学科而言,它具有严密的逻辑性,学生除了要理解课堂教学内容外,还需通过完成一定量的作业进行巩固.在实际学习中,课后作业设计缺乏应有的价值,作业起不到培养学生解决问题能力的作用,反而成了学生学习的绊脚石.

3 融合STEM理念的小学数学实践活动的教学策略

3.1 利用STEM学科融合,实现融会贯通

STEM教育作为一种创新的教育模式,它倡导以大教学观作为指导,加强学科联系,提升学生核心素养.在小学数学教学中,将数学、科学、信息技术、工程融合起来,多学科思维碰撞,促进核心素养发展,形成创新思维,能轻松解决教学难点,使学生思维更为多元化[2].例如,在人教版教材五年级下册“观察物体”教学中,如果运用传统的教学方法,师生需准备大量的小正方体,且学生操作时需要花费大量的课堂教学时间,教学效率低下.如果利用信息技术手段,让学生在电脑上模拟拼一拼,电脑上会直观、形象地呈现图形的组合过程,从而实现化难为易,轻松突破教学难点,大大提高了课堂教学效率.又如,在“找规律”教学中,教师可利用多媒体课件播放一些具有一定排列规律的物体的图片让学生欣赏,如红绿灯、斑马线、民间剪纸及古代建筑等.这节课让学生感受到有规律的物体可以给人带来美的享受,提高了学生的审美能力.教师利用信息技术、美术活跃了学生学习的气氛,提高了教学效果.

3.2 改变教学理念,使教学内容生活化

首先,在教学过程中,要善于发现数学问题.问题是启发学生思考,激发学生实践探究动机的重要驱动力.小学数学所涉及到的数学知识和数学问题都是与生活实际密切相关的[3].其次,要拓展活动,探求新的实践方法.这一环节是实践活动设计方案的具体实施过程,为保证学生对实践过程的真实体验,教师应注重营造良好的探究学习环境.例如,在人教版教材六年级上册“比”教学开始前,教师在完成基础知识讲解,引导学生进行探究比例应用的过程中,组织学生开展实践活动.在活动中,教师为学生创设情境:在学习地理的时候,同学们经常会看到一些关于湖泊面积的资料,如洞庭湖面积为2 820平方千米、太湖面积为2 338.1平方千米等等.同学们对规则图形面积的计算并不陌生,但这些湖泊的形状并不规则,那么这些湖泊的面积是怎么测量出来的呢?六年级学生已经具备了一定的数学与地理知识基础,不难想到要想测量湖泊的面积需要地图、比例尺.由此,教师为学生提供了当地某一湖泊的地图,比例尺约为1∶10 000,并引导学生发现问题:如何计算湖泊的面积?在提出问题后,学生能够产生强烈的探究欲望,同时也为后续探究活动的有序开展提供方向.为了拓展学生视野,融入科学、技术等元素,教师又引入了新的方法——利用Scratch软件,计算不规则图形面积.在介绍这一新的方法时,教师根据学生认知水平提问,帮助学生理解“通过大量重复试验,频率约等于概率”,并回归到问题,引导学生利用软件,通过测试频率实现对湖泊面积的计算.在实践中,教师将学生进行编号,要求各组学生根据活动要求,分析数据并进行计算,最后各组汇报计算过程.这样的实践过程是学生体验不同解决方案的过程,也是学生亲身参与实践的过程,教师在实践中应加强对学生的组织引导,提高学生实践活动开展的效果.

3.3 运用STEM创设情境,激发学习兴趣

为了有效激发小学生对数学学科的学习兴趣,教师要结合学生的实际情况,在准确把握教材内容的基础上,适当运用STEM教学理念创设丰富的综合性教学内容和生活化的教学情境,将STEM教育理念与小学生的生活经验和数学知识相互融合,引领学生感知现实生活中所蕴含的数学知识,逐渐降低学生对抽象知识的陌生程度,增强小学生对数学的认知能力.因此,教师要运用STEM理念挖掘现实生活中的教学素材,为学生构建熟悉的生活场景,不断提升他们的学习兴趣.例如,在人教版教材六年级上册“百分数”教学中,教师可提前布置学生实践任务:将10粒绿豆泡在水里,每天观察绿豆的变化并记录下来,直到发芽为止.在教学过程中,让学生汇报绿豆的变化和发芽情况,并计算绿豆的发芽率.教师通过把科学、语文和数学等知识整合在一起,让学生更好的理解“百分数”的意义.

3.4 运用STEM教学理念,反思教学过程

在小学数学教学实践中,STEM教育理念的渗透虽然引起了教育工作者的关注,但是实践经验不足的问题依然比较突出,而这就需要教师对实践工作不断反思,在实践中积累经验,不断完善实践模式.

例如,在人教版教材六年级下册“比例”一课的实践探究中,经过学生的实践过程,教师发现课程的研究已经打破了数学学科知识的界限,引入了科学、技术,因此,较为充分地体现 STEM的理念;学生在实践探究中需要回顾比例的相关知识,还需要探究理解概率与频率的联系,理解Scratch在估测图形面积中的工作原理,这必然会丰富学生的知识储备,提高学生对科学、技术、数学以及工程知识的体验.在实践中,教师引导学生分组合作,并采用多种解题策略和途径,这样有效拓展了学生的思路,也增强了学生的团队凝聚力.通过这样的评价和反思,教师能够及时总结反馈实践过程,及时掌握数学实践活动中出现的问题并着手解决,进而不断改善教学质量.

3.5 借助STEM设计问题,锻炼数学思维

融合STEM教育理念,既有利于锻炼小学生分析问题的能力,也有利于使他们的思维越来越活跃.因此,教师要善于借助STEM教学理念合理地设计数学问题,严格把控问题的难度,尽可能地让问题符合学生的认知水平.

例如,教师在教学人教版教材六年级上册“圆”时,借助STEM教学理念设计了具有启发性的问题:同学们,请大家看投影中出示的两张图片,分别是汽车的轮胎和大马路上的井盖,它们的外表为什么是圆形的?可不可以是正方形的呢?教师结合小学生的实际情况以及原有的经验提出了难度适中的数学问题,来帮助学生进一步认识“圆”.

综上所述,在STEM教育理念下小学数学教学活动注重学生的实践与探究.在教学中,教师启发学生发现生活中的数学问题,引导学生设计实践活动,组织实践活动、反思实践活动,最后形成实际解决方案.这样的教学实践过程契合学生探究学习的需要,对于学生数学综合素养的发展具有重要意义.