STEAM教育理念下高中数学教学改革实践研究

摘 要：随着教育改革的不断推进，社会对人才的要求也在不断提高，而传统的高中数学教学模式已经无法适应时代的变化以及学生成长与发展的需求，需要学校积极推动数学教学改革。而STEAM教育理念以其全面性与创新性的优势受到了教师与学生的广泛关注与欢迎。教师能够在STEAM教育理念的指导下创新教学方法、推动学科融合，提供个性化、层次化的教学设计，为学生数学思维、数学能力的发展奠定坚实的基础。对此，文章以STEAM教育理念为核心，不断探究高中数学教学改革路径。

关键词：STEAM教育理念；高中数学；教学改革；路径

中图分类号：G633.6 文献标识码：A 文章编号：1673-8918（2024）45-0064-04

STEAM教育理念注重跨学科的相互整合，而不是多个学科的简单融合，要求教师能够借助学科之间的共性帮助学生构建全面的知识体系。同时，数学教师可以借助STEAM教育理念突破原有数学教学模式的桎梏，培养学生的合作探究能力、思维认知能力、创新创造能力等。对此，高中数学教师需要认真研读STEAM教育理念，分析当前数学教学存在的问题，将STEAM教育理念更好地落实到数学教学活动之中，从而实现对学生的全面化培养。

一、 STEAM教育理念应用于高中数学教学的意义

在高中数学教学中应用STEAM教育理念具有不可替代的价值，第一，有利于培养复合型人才。STEAM教育理念注重理论与实践的结合，能够引导学生应用数学知识解决现实生活中的问题，从而锻炼学生的实践能力、培养学生的创新思维；STEAM教育理念能够实现学科知识的融合，使学生能够在不同学科之间建立知识框架，从而提升学生的综合素养；STEAM教育理念还注重学科知识点的交叉，使学生能够利用其他学科的知识点去理解数学学科知识内容，进而加深学生的理解能力、数学探究能力；第二，有利于数学教学模式的创新。传统数学教学完全以数学教材为中心，鲜少实现学科之间的跨越，而STEAM教育理念强调学科的融合与交叉，为教师开展数学教学活动提供新的思路；STEAM教育理念强调实践教学活动的开展，能够引导教师将实际问题、现实问题引入数学教学活动之中，为学生参与实践活动提供机会，从而有效锻炼学生的数学实践能力；STEAM教育理念还注重对学生的个性化培养，要求数学教师设计层次化、个性化的教学方案、教学任务，从而满足学生的学习需求，使学生在不同领域获得能力上的提升，增加数学教学活动的实效性。

二、 高中数学教学过程中存在的问题

（一）教学模式相对单一

教学模式相对单一是高中数学教学过程中存在的主要问题，部分数学教师仍然局限于传统的教学模式，习惯于应用知识讲授以及讲授结合的方式开展教学活动，完全按照教材内容、教材顺序讲解数学知识、缺乏与学生进行互动，并且要求学生按照教师的思路与步骤完成学习任务。这种片面、单一的教学模式尽管能够使学生在短期内获得考试成绩的提升，但从学生的长期发展来看具有负面影响，不仅会降低学生对数学知识的学习积极性，而且没有从学生的学习特点、成长需求出发，导致学生的个性化需求无法得到及时、有效的满足，进而影响学生数学能力、数学思维的培养，甚至会影响学生在学习环节进入深度思考的状况，难以推动学生核心素养的培养。

（二）缺乏合理的教学目标

教学目标是教学活动的方向与核心，对教学活动的开展具有积极的导向作用，现阶段高中数学教师在开展教学活动时没有设计合理的教学目标，导致数学教学效果难以达到预期。尽管新课标已经在高中数学教学中得到落实，但仍有部分数学教师局限在原有的、传统的应试教育理念之中，没有将新课标的要求与内容融入数学教学目标，在人才培养方案、教学设计方案中将考试成绩作为唯一的目标，而忽视对学生多元化的培养，导致数学教学活动无法实现对学生数学思维、数学能力、情感价值等方面的培养，进而限制学生的全面发展。

（三）教学内容设计不当

在新课标指引下，数学教师需要从学生的实际学习需求出发，对教学内容进行优化设计，既能够调动学生的学习积极性，又能够降低学生的学习难度、提高学生的学习质量。但从实际数学教学来看，数学教师很少从学生的认知能力、数学能力、核心素养等角度出发设计教学内容，而是设计统一化、格式化的教学内容，既没有体现层次性，也没有展现创新性。而这种教学内容设计方式严重影响学生的学习与成长，使成绩优异的学生反复学习已经学会的知识，而学习成绩落后的学生则无法跟上教师的教学节奏。同时，教师在教学内容设计过程中几乎完全按照教材内容，很少将典型案例、游戏环节、情境创设等新颖的教学方式融入进去，导致教学内容过于枯燥，难以有效调动学生的学习热情，而且会在一定程度上限制学生的思维的创新性与发散性。

（四）教学评价有待优化

在高中数学教学中，教学评价发挥着不可替代的作用，教师能够借助完善的教学评价体系诊断和了解学生的学习状况，从而为学生提供精准、有效的指导。但现在部分教师在教学环节并没有真正发挥出教学评价的价值，没有对学生做出高质量的教学评价，比如，教师往往以对与错两个标准来判定学生的学习行为、教师很少关注学生自我评价以及学生互评、教师过于看重考试成绩而忽视对学生的日常学习行为的评价等。这种单一、片面的教学评价，不仅无法全面地了解学生的学习态度、学习兴趣、学习需求，而会在使学生无法真正地了解自身，不能察觉到自身的进步与不足，久而久之，则会对学习产生厌烦、抵触等负面情绪，降低学生的学习积极性。

三、 STEAM教育理念下的高中数学教学改革实践路径

（一）注重学科整合

1. 注重与物理学科的融合

在STEAM教育理念下推动高中数学教学改革，数学教师可以借助学科融合的方式实现学科教学质量的提升，增强学生的学科素养、强化学生的综合能力。对此，数学教师可以根据教学内容积极与其他学科建立联系，将其他学科的知识点与数学知识点进行融合，使数学学科的知识框架中的内容更加丰富，进而形成多学科教育合力，使学生能够更好地理解和吸收数学知识，为学生数学能力的提升奠定基础。将数学学科与物理学科融合，可以帮助学生更好地理解数量关系相关知识点。

例如，在学习《平面向量及其应用》这一章节内容时，教师为了拓展学生的学习思路、加深学生对平面向量概念的理解，可以将其与物理学科知识结合。在物理学科中会涉及矢量这一概念，而矢量是向量的另一概念界定，两者本质上存在相同性。对此，数学教师在讲解这一章节内容时，教师有针对性地将物理学科中的向量问题引入数学课堂，以物理学科的基础性问题引导学生理解平面向量的概念。同时，数学教师还可以引导学生以绘制思维导图的方式将物理学科中的矢量与数学学科中的向量进行展现，通过两者的对比分析，加强学生对平面向量概念的理解，帮助学生构建系统的数学知识框架体系。通过将数学学科与物理学科融合，既能够增加数学课堂教学的趣味性，又能够有效打破学科边界，引导学生在数学与物理学科之间进行思维的跳跃，进而增强学生的数学思维能力、数学应用能力。

2. 注重与化学学科的融合

在高中的学科之中，数学学科与化学学科之间也存在较多的知识共通点，对此，数学教师可以将化学知识与数学知识融合，从而开展高质量的数学课堂教学活动。比如，化学学科中的化学方程式配平和计算、物质的量浓度参与计算等都会运用到较多的数学知识，教师可以在讲解对应的数学知识时，将与之相关的化学学科知识内容融入进来，进而加深学生对知识的理解，提高学生的学习兴趣，为学生综合能力的提升奠定基础。

例如，数学教师在讲解配平数学教学活动时，可以将化学方程式配平教学中所应用的归一法引入数学教学环节之中。归一法中能够有效运用数学运算对化学计算数进行调整，这与配平数学教学具有异曲同工的地方，所以将这一化学案例引入数学课堂教学，能够以新颖的方式锻炼学生的数学运算能力，提高学生的学习效率。同时，教师在将数学学科与化学学科融合的过程中，还要注重将数学思维与数学思维的融合，促进学生数学思维的拓展与创新。

（二）开展合作教学活动

在STEAM教育理念下开展高中数学教学活动，还需要数学教师积极开展合作教学活动。因为STEAM教育理念更加关注学生的学习体验，强调学生在课堂中的主体地位，所以，数学教师需要采取多样化方式调动学生的学习自主性，为学生提供丰富的合作学习探究活动。通过开展合作教学活动，能够使学生在合作、探究、互动中增强对数学知识的理解，构建完善的知识体系，推动学生数学学习能力的提升。

例如，在学习《空间的几何体》这一节内容时，教师为了使学生全面了解几何体的概念与性质、能够运用三视图和俯视图的知识判断几何体的相互位置关系、能够使用断面法证明几何体的性质、能够独立完成与几何体相关的练习，可以在STEAM教育理念下开展合作探究教学活动。教师将学生分为多个学习小组，引导学生亲自动手绘制简单几何体三视图，并在小组中进行探究与讨论。学生在小组中探究与讨论的过程中，可以采取层次性、递进性的方式，先对单个几何图形的不同角度的形状画法进行讨论，再对复杂的几何图形的不同角度的形状画法进行探究，使学生的认知与能力逐渐增强。在完成合作与探究活动后，学生发现，在绘制几何体三视图时要保证长对正、宽相等、高对齐，能够直接看到的几何体轮廓用实线，不能看到的轮廓用虚线，同时还发现，同一几何体由于摆放位置存在区别，所绘制的三视图也会存在差异。最后，教师引导学生以小组合作的方式将卡片组成一个新的几何体，然后由组内的其他学生绘制其三视图，进而使学生熟悉、掌握三视图的画法，锻炼学生的实践操作能力。通过开展合作探究活动，不仅能够丰富教学方式、营造教学氛围、提高学生的学习兴趣，而且能够增强学生参与学习活动的体验感与成就感，进而加深学生对数学知识的理解。

（三）开展信息技术教学

在STEAM教育理念下推动高中数学教学改革，高中数学教师需要有效融合信息技术，在课堂上积极开展信息技术教学活动。因为高中数学知识的难度相对提升、知识的学习强度也在持续增强，并且具有抽象性的特点，对于学生而言具有一定的学习难度，而融入信息技术，能够将抽象的数学知识直观化、形象化，降低学生的学习难度、增加学生的学习兴趣。同时，信息技术教学活动的开展能够帮助学生构建系统化的数学知识框架，引导学生在分析、探究问题的过程中进行深层次的思考，进而达到锻炼学生数学思维的效果。

例如，教师在讲解几何体的三视图与直观图时，需要使学生重点掌握斜二测画法，但传统的课堂理论教师使学生无法有效理解和掌握这一画法，严重影响学生的学习动力。对此，数学教师可以利用信息技术开展教学活动。首先，教师提前制作一个圆柱体的几何模型，引导学生根据自己看到的内容绘制三视图、直观图；其次，在学生完成绘制后，与学生进行互动，了解学生的想法与意见，并引导学生思考可以借助什么工具提高绘制三视图、直观图的效率；再次，在学生面前利用信息技术绘制三视图、直观图，并利用虚拟技术将斜二测画法的具体绘制过程展示出来；最后，教师引导学生亲自动手进行绘制。通过在STEAM教育理念下开展信息技术教学活动，不仅能够营造轻松、自由的学习氛围，而且能够将信息技术与数学知识融合在一起，使学生的数学思维得到延伸与拓展，丰富学生数学探究方法，为学生高阶思维的培养与提升奠定基础。

（四）培养STEAM师资队伍

学生的创新能力、探究能力、思维能力与实践能力也是STEAM教育理念所关注的重点，而高质量的师资队伍则是实现这一育人目标的重要条件，对此，学校需要加强培养STEAM师资队伍。首先，加大对数学教师的培训力度。学校可以开展与STEAM教育理念相关的针对性培训活动，使数学教师的STEAM教育理念得到实质性的提升，比如，在课程设计中如何应用STEAM教育理念、如何将STEAM教育理念融入实践案例中等。其次，推动教师开展实践教学活动。学校要求教师在教学实践活动中积极应用STEAM教育理念，注重实践与理论的结合，使教师在不断的教学实践中更好地理解和应用STEAM教育理念，从而增强教师的整体教学能力。最后，学校需要将合作教学作为教师重点开展的教学活动之一，要求教师以STEAM教育理念为指导积极与学生开展互动、交流，与学生一同分析、解决、探究问题，既能够培养学生的合作探究精神，又能够强化教师的教学素养。

（五）开展实践教学活动

在STEAM教育理念下推动高中数学教学改革，高中数学教师还需要积极开展实践教学活动。第一，明确教学主题。在实际开展数学教学活动时，教师需要根据本节课教学的重点知识与难点知识来确定具体的教学主题，并为学生提供合作探讨的机会，使学生能够在合作、探究中解决实际问题，增强学生数学知识应用能力。第二，注重知识与生活的连接。教师在组织开展实践教学活动时需要意识到数学知识与现实生活的联系，将培养学生创新实践能力作为教学的核心目标，不断提升学生的知识应用能力。同时，教师在教学时需要有意识地融入一些生活中的内容，引导学生按照自己的经验与思维进行分析、探究，使学生能够在分析问题的过程中拓展和强化自身的数学思维。

例如，教师在带领学生学习“几何体的表面展开图”这部分内容时，教师为了弥补学生空间想象力不足的问题，在讲解本节课知识时，适当地引入实践化的教学内容。比如，教师为班级中的学生准备一个小礼物，引导学生在打开包装盒的过程中了解几何体的展开方式，并将其与平面图形进行链接，从而使学生全面地了解立体图形与平面图形之间的内在联系。同时，教师在讲解生活化实践案例的过程中，还可以将科学、艺术等学科知识融入进来，丰富实践教学内容，完善实践教学框架。通过这种方式，既可以调动学生的学习动力，又能够锻炼学生的实践能力，实现对学生数学思维能力、数学知识应用能力的培养。

四、 结论

综上所述，在高中数学教学中应用STEAM教育理念符合新课标的要求以及人才培养的目标，需要高中数学教师给予足够的重视，并且从注重学科整合、开展合作教学活动、开展信息技术教学、培养STEAM师资队伍以及开展实践教学活动等角度出发落实STEAM教育理念，促进学生知识、能力、思维上的提升，使其真正成为国家和社会需要的高素质人才。

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作者简介：厚亚荣（1984～），男，汉族，甘肃平凉人，甘肃省平凉市庄浪县紫荆中学，研究方向：高中数学。