STEM理念下小学数学教学的优化策略研究

【摘要】数学是小学教育体系中的教学重点与难点，应用创新教学理念指导小学数学教学，更有助于培养学生的数学核心素养.作为国内外教育领域高度重视的教学模式，STEM教学模式强调通过学科交叉的方式培养学生的实践能力与创新意识，发展其综合能力，因而STEM理念与小学数学教学的结合，对优化小学数学教学具有重要意义.文章首先解读STEM理念内涵，其次分析小学数学教学应用STEM理念的优势，最后从教学优化角度展开，提出几点STEM理念下小学数学教学的优化策略，旨在应用STEM理念创新小学数学教学模式，培育综合型人才.

【关键词】STEM理念；小学数学；教学优化；策略

STEM理念的创新性体现在其重新定义教育的核心所在，不同于传统教育理念以知识讲解为教学中心的特点，STEM理念更加强调凸显教育本身的过程，认为教育重在“育”而非“教”，指出综合型人才的培养应建立在提升学习者人文素养和科学价值观水平的基础上.在STEM理念下，小学数学运用STEM教学模式，将更为注重学生在课堂中的自主学习与自主探究，鼓励其通过多动手、多思考，升华对学科知识的理解和认知，由此落实核心素养的培育要求.教师应正确解读STEM理念核心价值，探寻运用STEM理念优化小学数学教学的方法，打造STEM理念引领下的小学数学高效课堂.

一、STEM理念内涵解读

STEM理念中的“STEM”指的是“科学、技术、工程、数学”四大学科，理念强调的是利用不同学科之间的融合，打造以实践活动为形式、以问题解决为目的的综合性教学模式，重在培养学习者自主探索的学习意识和动手实践的操作能力，通过增强对知识的直观体验和直观感知，实现创新意识与创造能力的提升.

作为一种新兴的教学理念，STEM理念对学科教学的优化与创新具有重要指导意义.基于STEM理念开展教学工作，将互为独立的学科融合为一体，促进不同教学内容与教学形式的有机结合，培养学习者的综合能力，体现STEM理念的教育价值.

二、STEM理念与小学数学教学融合的优势

STEM理念在小学数学教学中的应用，在学生个人学习和学科整体教学两个层面均起到积极的影响作用.于学生个人而言，STEM理念与小学数学教学的融合，能够以更为新颖的方式向其呈现知识内容，并推出跨学科学习活动，有助于学生自身学习理念的更新，养成良好的学习习惯，掌握综合性学习的思路和方法，完善学科知识架构体系；于学科教学而言，STEM理念的指导使小学数学教学以培养学生创新意识与创新能力为核心目标，在课堂教学模式、教学活动形式和学科知识内容等方面均会产生创新性的改变，保证小学数学教学与学生学习习惯和学习能力的契合度，有效提高学科教学水平.

三、STEM理念下小学数学教学的优化策略

（一）S：用科学激发数学学习兴趣

在STEM理念指导下，运用科学探究引导学生探究数学知识，是小学数学教学创新的关键点.将科学领域内容与数学知识进行融合，能够打破学科之间的壁垒，实现学科交叉目的，引导学生运用科学思维探索解决数学问题的方法，使其感悟科学中的数学.在教学中，教师应运用科学内容导入学科知识，设计新颖的课堂活动，促使学生产生认知冲突，激发其浓厚的数学学习兴趣，提高其数学知识接受能力.利用数学与科学之间的共通点，鼓励学生动手动脑，探索数学知识，发现科学道理，培养其“生活中处处有数学，生活中处处有科学”的学习意识，提升学科认知水平.

以人教版小学数学四年级上册“条形统计图”为例，在向学生讲授关于数据整理与描述、条形统计图的特点和作用、制作条形统计图的方法以及运用条形统计图分析数据相关知识点之前，为点燃学生对“数据统计”这一知识模块的学习热情，教师提出科学话题：你的睡眠时间是否达到科学标准？睡眠习惯是否科学？利用话题在科学领域与数学知识之间建立联系，引导学生主动思考如何运用数学方法科学分析自己的睡眠时间，激发其学习兴趣，借此导入课程相关知识.

围绕这一科学话题，教师组织学生进行科学实验：利用智能手机或智能手环记录自己每晚的睡眠时间，以一周为记录周期，统计一周内每天的睡眠时间数据，并以表格的方式进行记录，如表1，自主完成数据整理.在完成实验后，学生应将统计表格带到课堂中，根据教师讲解的关于条形统计图的绘制方法，依据表格中的数据完成条形统计图的制作，并对照教师提供的有关于正常睡眠时间的科学资料，就此结合图表分析自身的睡眠习惯是否科学.

通过以科学话题引出科学实验，利用科学实验学习统计知识，学生在经历真实统计过程的基础上，也能够认识到数学知识在科学研究中的应用方法以及数学与生活之间的联系性.在科学与数学融合视域下的课堂教学中，学生对于统计知识的理解和记忆将更为深刻，且能够灵活掌握统计方法在解决实际问题中的运用方法，并通过体验科学研究过程对数学学习产生浓厚兴趣，提高学科教学质量.

（二）T：用技术创新知识讲解方式

新兴教育教学技术的成熟发展给数学学科教学注入了新的活力，也为课堂教学带来了更多的可能性.在STEM理念下，小学数学与技术领域融合中最具代表性的便是利用信息技术开展教学活动，由此能够打造更为灵活、高效的数学课堂，丰富学生的数学学习方式与学习体验.运用信息技术，教师可以实现打造“知识脱离书本”教学生态的目的，利用多样化的课件或视频等作为数学知识的呈现载体，创设相应的教学情境，引导学生直观理解数学知识，体验知识形成与应用的过程.教师应灵活运用技术手段创新课程知识的演示和讲解方式，深化学生知识理解，指导其掌握高效学习方法.

以人教版小学数学四年级下册“三角形”为例，教师应根据不同知识点的讲解要求，利用信息技术创设对应的情境或搭建相应的模型，辅助学生直观、形象地理解课程知识，深化知识记忆.

首先，在引导学生认识三角形时，教师可以利用信息技术创设“生活中的三角形”教学情境，通过使用教学白板向学生展示一些生活中的事物，如空调外机的支架、建筑工地的塔吊、摄影机的三角支架等，鼓励学生在这些事物中寻找三角形，开展数学游戏活动，在趣味氛围的渲染下，学生通过主动观察、比较、分析、总结，能够找出各个图片中的三角形，对三角形这一平面几何图形建立初步认识.其次，在讲解三角形的基本性质时，教师仍利用信息技术，在教学白板中画出长度不同的几组线段，并请学生操作教学白板，利用触摸板使用这些线段组成三角形，思考什么样的线段能够组成完整的三角形.通过直观体验，学生便可认识到“三角形的任意两边的和大于第三边.”这一定理.最后，在讲解三角形的分类相关知识点时，教师在教学白板中搭建可以灵活变形的三角形模型，在引导学生认识三角形的角和边的基础上，分角和边两个方向组织学生一同探究三角形的具体分类.譬如，教师通过实际演示，逐步加大三角形中一个角的度数，使其从锐角变为直角再变为钝角，当角变为平角时，三角形三边重合形成一条线段，因此学生可直观了解到三角形按角的大小分类，可以分为锐角三角形、直角三角形和钝角三角形.相同的，教师也可以通过操作改变三角形的边长，带领学生认识三角形按边分类可以分为等腰三角形、等边三角形和其他三角形.

教师利用信息技术将知识从教材中剥离出来，运用生动的情境创设和图形模拟演示方式，使学生直击知识本质，灵活掌握课程知识，提高教学效率.

（三）E：用工程打造综合学习活动

工程领域与数学学科看似毫无关联，但是可以通过运用搭建工程的思想设计系统性、综合性的数学学习活动，将模块化知识整合为一体，给予学生广泛的思考和探究空间，引导其在课堂中实现深度学习，经历知识获取、知识理解、知识应用的学习过程，提升学习能力.在这一教学领域下，项目化学习是教师在小学数学教学中实现工程与数学相结合的最佳选择，教师应以学生为主体，结合核心数学问题整合相关知识内容，拓展教学资源，构建学习项目.以此为基础，教师组织学生合作探究项目课题，培养其知识整合、理论分析、问题解决的能力，提升其工程素养，锻炼数学综合学习能力.

以人教版小学数学五年级上册“多边形的面积”为例，围绕本节课程的核心知识点“平行四边形的面积”“三角形的面积”“梯形的面积”，教师可以设置项目学习主题“推理多边形的面积”，组织学生以小组合作方式，利用已学知识和数学经验，尝试推理总结三种多边形面积的计算方式，用工程思想开发数学教学活动，培养学生综合学习能力.

在项目化学习活动中，教师鼓励学生发散思维，尝试运用多种方法探究不同多边形的面积计算公式，体会知识形成过程.如，在“平行四边形面积计算公式推导”项目化学习活动中，学生可以运用平移的相关知识，沿平行四边形的高将其剪开，得到一个三角形，将其平移到适当位置时，能够与原有的平行四边形组成为一个长方形，联系“长方形面积=长×宽”这一公式，将变形后的平行四边形的底边视为长方形的长，将其高作为长方形的宽，学生可就此推导：平行四边形面积=底×高；又如，在“三角形面积计算公式推导”中，学生尝试同样运用图形转化的方式，将两个直角三角形拼接为一个长方形或正方形，根据掌握的公式，也可推导：三角形面积=底×高÷2；在“梯形面积计算公式推导”中，学生经过实践尝试，发现两个一样的梯形可以拼成一个平行四边形，联系旧知，梯形的上底下底之和可以视为平行四边形的底，因高不变，则可推导：梯形面积=（上底+下底）×高÷2.

教师通过开展项目化学习活动，引导学生将数学问题延伸至工程问题，运用工程思想整合相关知识获求新知，在实践探究中体验知识形成过程，实现工程与数学之间的有效融合.

（四）M：用数学培育学生学科思维

“学无定法，重在得法.”数学学科是一门逻辑性与规律性较强的学科，因而数学学习强调掌握正确、高效的学习方法，以提高学习效率.STEM理念下，小学数学教学的优化也应体现在对学生数学学习方法的优化方面，需要教师指导学生更新学习理念、建立学科思维，能够以符合数学学科学习要求的方式方法提高自身的学习能力.教师在教学中应着重引导学生形成建构化思维，学会整合新旧知识，利用内容关联性搭建知识体系，形成清晰的学科逻辑架构，助力学生知识理解、问题解决能力的提升.教师应以符合数学学科特点的教学思路培养学生的学科思维，使其在学习中实现思路多元化、方法多元化，提高数学学习有效性.

以人教版小学数学六年级上册“比”为例，在引导学生学习“比”相关知识时，教师应着重培养学生数学逻辑思维，鼓励其能够运用以往学习过的数学知识，对数学中的“比”建立正确认识，并利用“比”与分数、除法等数学知识的联系性，建构知识体系，帮助学生强化课程知识掌握，延伸数学思维范围，在提升学生数学思维能力的同时，帮助其完善知识结构.

教师通过结合数学学科的知识特点，采用数学中的串联式教学方法讲授课程新知，既能够创新知识的导入方式，又可以开拓学生的思维领域，引导其体会数学知识区别与联系，能够主动围绕核心知识整合相关内容，形成整体性学习思维，掌握科学高效的数学学习方法，提升其学科综合素养.

结 语

综上所述，STEM理念与小学数学的融合，对优化小学数学教学起到的作用是显而易见的.教师应基于当前不断变化的教育教学环境，积极探索STEM理念下小学数学教学的优化与创新路径，将STEM理念渗入小学数学课堂教学各项环节，打造具有指向性的学科交叉式教学活动，力求培养学生的学科综合素养.教师应基于小学数学实际教学需求，依据STEM理念的指导，将科学、技术、工程、数学等领域的教学内容与教学方法融入课堂之中，达到创新学科教学模式、增强学生学习能力的教学目的，构建STEM理念下小学数学课堂教学有效方法，推动学科教学模式的可持续发展与综合性人才培养进程.

【参考文献】

[1]李志潇.探STEM理念下小学数学教学实施路径[J].小学生（上旬刊），2023（12）：25-27.

[2]陈天忠.STEM教育理念与小学数学教学融合的实践[J].知识文库，2023，39（14）：56-59.

[3]支逸.在小学数学教学中应用STEM教育模式的实践与思考[J].天天爱科学（教学研究），2023（1）：36-38.

[4]董明玮.基于STEM教育理念的小学数学教学策略研究[J].天津教育，2022（27）：22-24.

[5]胡东平.基于STEM教育理念的小学数学教学策略研究[J].学周刊，2022（14）：53-55.