初中数学课程中的STEM教育初探

曹俊玲

【摘要】STEM（即：Science、Technology、Engineering、Mathematics）是科學、技术、工程、数学四门学科的简写。其中S（科学）作为人们认识客观世界的规律；而T（技术）和E（工程）则是基于客观规律的基础上之上进行改造，M（数学）是T（技术）和E（工程）的基础工具。本文结合初中数学探讨STEM教育的实施思路，为更好对于应用STEM教育给出参考。

【关键词】初中 数学 STEM 教育

【中图分类号】G633.6 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2018）07-0127-02

日常生活中的大部分问题都需要综合运用科学、技术、工程以及数学知识来解决，正是基于这种构想美国国家科学委员会20世纪80年代提出STEM教育。初中数学课程中STEM教育，就是以问题为导向，培养学生综合数学思维，将学科知识与科学、工程、技术概念相融合，从而解决实际问题的能力。

一、初中数学课程中的STEM教育初探

（一）注重数学思想的掌握

初中数学的掌握，不仅应从知识结构的本身、学科内容的学习过程进行全面了解，同时还应重视数学思维的培养。数学思维的培养包括常见的迁移思维、数形结合思维、类比思维以及统计分析思维等。数形结合思维多见于方程函数问题，通过将具体问题转变为常见的数学模型进行求解，变抽象为具体，实现复杂问题向通用问题的转变；而类比思维多见于，相似问题的求解过程，例如多边形面积求解，通过对平行四边形的切割将其转变为长方形问题，实现问题的有效解决；统计分析则是总结大量的实际量，通过分析得出来的结论，例如抛硬币1/2的概率求解就是以大量的统计学规律为基础的。通过数学思维的掌握，学生能够学会分析问题，将抽象的、未知的、复杂问题转变为一般性的数学问题，从而获得求解，这是STEM教育中的基本思想。

（二）以数学印证科学

STEM中S（科学）作为客观事物的基本规律，是人们认识世界的基础。数学作为印证科学规律的基本工具，发挥了关键性的作用。以初中物理学中追赶问题速度、时间、距离的关系，力学中面积压强的关系等为例，正是中学数学中y=ax反比例函数的应用过程。如果学生对于高中物理的重力加速度问题有所了解，通过数学中抛物线就可得到完美的解释。因此，在初中数学学习过程中，应加强科学思维的灌输，以唯物主义价值观引导数学的学习，而并不像传统数学学习过程中相对孤立和单纯的进行学习，从而抽象出数学思维，印证科学观点，这对于培养学生严密的逻辑思维和科学的求知观具有十分重要的意义。

（三）技术中的数学应用

技术通常是解决实际问题的方法，通过数学技术往往能够得到更好的技术应用。以计算机领域中“算法”设计的问题为例，基本思路是以空间换时间，衡量一个算法的好坏就是要均衡考量算法中对于存储空间、运行时间的消耗，将综合性能比作一个整体的话，时间和空间就是一对反比例函数，过分的占用空间是不利的，而无休止的浪费时间同样是不可取的，这种平衡用反比例函数同样能够得到完美的解释，这就是技术之美、数学之美。除此之外，利用计算机技术表述函数和方程，可以更加直观的观察参数对于函数图像的影响，其背后都是数学知识的有效应用，在实际的教学过程中可以借助于一些多媒体技术，展示函数的变化情况，让学生更加直观的了解数学知识在技术中的应用。

（四）工程中的数学应用

工程问题的求解往往就是数学逻辑的转换，数学与工程问题有着紧密的联系。最为常见的数学应用——三角形的稳定性，在房屋建筑工程领域有着极其广泛的应用，直角三角形中斜线小于两个直角边距离之和也是地图规划路径的工程应用实例，当然这都是简单的工程数学应用。鉴于初中学生数学难度有限，在STEM教育中可以采取相对简单的工程实例进行讲解，将工程问题背后蕴含的数学思维进行阐述，让学生体会到数学的魅力，从而学会发现问题、思考问题，并逐渐形成运用数学思维解决生活中实际问题的能力，而这正是STEM教育的核心要求。

二、在初中数学课程中实施STEM教育建议

就目前而言，我国STEM教育仍处于起步阶段，科学、技术、工程与数学学科的融合多见于高等院校阶段甚至研究生阶段，在初中就实施STEM教育极其少见，鉴于此，建议教育主管部门做好顶层设计，将STEM教育纳入到初中阶段的数学教育过程中来。在此基础之上，通过加大社会投入，实施STEM项目等方式逐渐培育学生综合应用能力，以生活实例为背景，构建数学模型，不断提升学生分析问题、思考问题以及解决问题的能力，当然初中阶段作为简单数学应用的学习阶段，不建议涉及过于复杂的STEM教育问题，可以循序渐进的进行实施。总之，STEM教育项目是一项系统性的工程建设，并不是简单的一纸文件就能得到有效的贯彻实施，需要教育主管部门、教师意识、学生参与、STEM投入等方面的综合性投入才能有所获得教育工程。

三、小结

综上所述，STEM教育就是通过整合科学、技术、工程以及数学教育，来提升学生分析、解决问题的综合能力，在初中数学课程中实施STEM教育，应在数学思维的培养、科学意识运用、技术和工程中数学问题的探究等方面共同入手，不断提升STEM教育实施的有效性。

参考文献：

[1]丁红霞.STEM教育模式下的研究性学习教学探索与实践[J].好家长，2017（57）：56-57.

[2]孙海荣.“STEM”视角下的初中数学教学[J].数学教学通讯，2017（14）：45-46.