“STEM”视角下的初中数学教学路径探讨

黄仕斯

【摘要】“STEM”教育理念当前受到了人们极大的关注.在初中数学教学过程中，教师需要将数学教学内容与工程、技术、科学等知识更好地融合起来，使学生的学习空间得到拓展，并且让学生在掌握数学知识时构建更加生动与立体的知识体系.本文主要是探讨如何在“STEM”视角下，将工程、技术、科学应用在数学当中，最终使数学教学路径得到拓展，这也是当前教学所面临的一个重点问题.

【关键词】初中数学;“STEM”视角;数学教学;核心素养

引 言

“STEM”教学模式受到教育部门的广泛关注，并且受到研究部门的高度重视，它作为一种新型的课程形态，主要是由数学、工程、技术、科学等相互融合起来的，并且使得数学教学平台更加宽阔.在数学教学过程中，教师可以利用“STEM”教育理念开展教学，将学生放在一个更加立体的学习环境下，不断提高学生的核心素养[1].

一、“STEM”教育内涵

“STEM”由Science、Technology、Engineering、Mathematics的首字母缩写而成，包含了数学、工程、技术、科学等领域.“STEM”教育理念早在最初的阶段只有四种内涵，因此只用到了四个英文字母的缩写，但是随着教育的发展，“STEM”教育理念又被不断创新，逐渐演变成“STEAM”，又加入了一个新的英文单词缩写“A”（Arts），这使得“STEM”教育理念更加完善，成为包容性更强的跨学科综合素质教育理念.

“STEM”教育可以分为五个阶段：一是建立相互合作关系;二是组织开展团队合作;三是对项目方案进行开发;四是设计与开发系统;五是对系统进行调整.因此教师在对这些项目进行学习的过程中，也能为学生提供更加真实的体验，帮助学生了解数学、工程、技术、科学等多个领域，使得学生可以具备批判性思维，并且善于分析各项知识，达到提升学生互助学习和自主探究能力的目的[2].

二、“STEM”视角下初中数学教学的作用

数学是义务教育阶段一个非常重要的学习科目，但是在小学和初中阶段，数学却有着不同的教学要求和教学目标.在小学阶段，学生学习数学知识只需要掌握简单的运算就可以了，而初中阶段数学科目的学习就要求学生不但要能对空间几何知识有足够的理解与运用，还要熟练运用很多复杂的方程式解题.在人类的科学发展过程中，数学知识起到了非常大的作用，尤其在物理、化学、航天科学、医学等重要領域都有着非常大的作用与影响.教师将“STEM”理念融入初中数学课堂教学中，在讲解数学知识时，穿插其他科目的科学知识，从而带动学生学习，激发学生的好奇心和求知欲，使学生意识到学好数学对于自身今后发展的重要性，使学生能够自觉主动地学习数学知识.

在初中数学课堂教学中，教师可以引导学生利用方程式、代数等所学习的数学知识来解答一些较为简单的物理问题，锻炼学生运用数学知识解决综合性问题的能力，培养学生发散思维与独立思考的能力.“STEM”教育理念在数学教学领域中的运用弥补了以往应试教育背景下无法扩展学生知识面的缺点，将课本中抽象的理论知识与其他科目知识交互结合表达出来，使学生在愉快学习的同时切身感受到数学这门学科的独特魅力.

三、“STEM”视角下的初中数学教学内容

（一）掌握数学方法，体会思想内涵

课程标准明确指出：课程内容不仅要体现出数学教学效果，也需要将数学思想方法传授给学生，教师在塑造课程内容时应当重视过程、重视经验、重视直观.数学学习不仅可以帮助学生掌握科学方法、提高知识储备，也能帮助学生领悟数学的奥秘.比如在学习“圆”这部分内容时，学生需要掌握圆的对称性、垂径定理、推导方法，学会添加辅助线等.学生在解决问题时也需要将数学思想加入其中，比如转化思想，在求解“圆”的面积时，应当将不规则图形面积转变成规则图形面积的和或者差，最终得到答案.通过学习多重知识，学生可以将未知的知识转为已知，层层剖析复杂抽象的问题，将特殊问题进行拆分，最终提升问题分析能力和解决能力[3].

（二）融合数学与科学，培养学生的务实精神

在将知识传授给学生的过程中，教师需要对课程内容进行整合，并且将科学知识渗透其中，使学生在解决数学问题的同时也能提高自身的综合素养.比如在学习“反比例函数”这部分内容时，教师在设计课程的过程中，需要举出多个例子，使学生了解到许多数学知识来源于物理，帮助学生了解这些问题的背景，这也成为学生更好解决数学问题的前提.教师将数学问题与物理知识相结合，随后利用数学方法解决物理问题.在反比例函数的教学过程中，教师会应用到时间、速度、路程等关系，这也是学生接触反比例函数的重点.换个思维考虑，凡是可以利用a=bc进行表示的物理问题，我们都可以利用正比例函数或者反比例函数去重新认识它.在数学问题的探究过程中，学生要秉承严谨的态度，通过交流合作、逻辑推理、图形变换、实验操作、观察度量等多种方法，找到图形的本质.比如在学习“圆心角与圆周角关系”这部分内容时，教师可以设计出这样一个环节，将学生分成多个小组，每组的每位同学都需要亲自动手操作，画出⊙O中的弧AB所对应的圆心角与圆周角，随后小组合作采用对比发现的方法，找到“同弧所对圆周角是所对圆心角一半”这个规律.学生通过亲自动手操作、仔细观察、相互合作等，可以找到规律，并且将逻辑推理与直观操作更好地结合起来，使理论推导变为学生探究的延续过程，最终培养学生的务实精神.

（三）整合数学与技术，培养学生的信息素养

课程标准强调：需结合实际情况来设计并开展数学课程，配合现代信息技术进行课程整合，以此提升教学的有效程度;应当考虑到信息技术对于数学教学内容与方法所带来的影响，努力开发更多资料，保证学生可以主动投入到探索性学习活动当中来.所以在教学过程中，教师应当学会使用信息技术这一工具.比如在学习“直线与圆”这部分内容时，涉及一项重点知识“直线到圆心距离与圆的半径关系”，教师在对该知识进行讲解时，应当将计算机技术加入其中，同时设置一系列探究活动，保证运动过程可以“动起来”.在运动过程中，学生能够发现直线到圆心距离与圆半径所存在的关系，计算机所具备的测量功能可以确定其存在的数量关系.教师应当将信息技术融入课堂当中来，保证学生可以更加真实地感受到知识的产生过程，并且掌握知识之间所存在的联系.同时，教师也需要构建云平台，保证反馈与教学可以实现一体化，利用信息技术为学生布置作业，并可以通过网络批改学生的作业，利用视频解答学生提出的疑惑，以此可以有效减轻学生的学习负担.教师还可以利用视频与家长交流，帮助家长了解学生的在校表现，不断提高“家访”的频率，对教学措施做好调整.

此外，教师还可以利用信息技术实施分层教学法.分层教学法是指在教学过程中，学生因自身原因存在差异，教师为了实现教学目标而有针对性地实施教学，确保班级中不同层次的学生都能够达到教学要求.分层教学法在初中数学课堂教学中也能体现出来，学生对于知识的理解与接受水平存在差异，教师在教学过程中要考虑这些特殊情况，还要保证按时完成教学计划，在教学期间可以运用信息技术采取分层教学法.教师可以将学生按照基础的好坏划分为几个小组，利用业余时间针对基础较好和基础较差的学生录制不同的网课，让他们根据能力进行有效复习，并针对不同的学习小组布置与其能力相适应的课后作业，引导基础较差的学生进行思维逻辑上的提升，將认识由具体、简单上升为抽象、复杂.在运用分层教学法时，教学方式可以适应不同层次学生的特点，最大限度地发挥学生的能力，有效杜绝恶性竞争的发生，使学生在良好的学习氛围中学习知识，进一步提高学习效果.

（四）加强项目研究性学习，为学生提供更多的发展空间

为了针对学生更好地开展“STEM”教育，提高教育意识，相关部门应当为学生提供更多的校外教育阵地，比如科技展览馆、博物馆、实践基地、科研实验室等，通过不同路径帮助学生更好地接触“STEM”教育.在这个过程中，我们需要做到下述几点：一是学校需要联合家长一起加大“STEM”的教育机会，家长应为学生提供更多的资源，比如引导学生多阅读与科技、数学有关的图书;和同学一起动手做手工艺品;带领学生一起参观时尚建筑等.二是教师利用学生课下时间带领学生共同参与兴趣俱乐部，和学生一起探讨科学、数学方面的问题，并且组织学生参与探讨工程、中国古诗句中的数学问题等，例如，清朝数学家徐子云的诗中写着：巍巍古寺在云中，不知寺内多少僧.三百六十四只碗，看看用尽不差争.三人共食一只碗，四人共吃一碗羹.请问：寺内有多少僧？教师可以用这道题来组织学生采用相互合作的方式完成此题.设寺僧数为x，则x3+x4=364，x=624.通过这种课堂活动，学生能够了解到我国古代就已经有很多学者研究分数的相关知识了.三是教师在教学中应当做到虚实结合，因为在开展“STEM”教学过程中，我们必须使用大量的科学素材，但是很多学校因为活动经费不充足，就会使用一些虚拟平台，比如利用3D机器人平台开展“STEM”教育项目，为学生提供更多的教育机会.学校可以与企业相联合，通过校企合作，为学生提供更多参与实践的机会，利用社会力量使得“STEM”教育得到推广.

结束语

综上所述，我国教育课程从原有的分科教学转变成综合教学，改革过程中一项最让人关注的问题就是如何对课程做好整合.以数学课程作为基础，将工程、技术、科学更好地结合起来，已成为广大“STEM”教育工作者不断努力的方向.“STEM”教育作为跨学科教育，可以使学生的综合素养得到培养，也能逐渐被学生所接受.

【参考文献】

[1]赖玉金.“STEM”视角下的初中数学教学方法研究[J].数学学习与研究（教研版），2019（23）：57.

[2]刘向萍.基于STEAM理论的初中数学教学优化策略[J].华夏教师，2019（29）：71-72.

[3]黄雄.STEM视域下的初中数学视域下的初中数学“综合与实践”教学：以“反比例函数问题”为例[J].教学月刊·中学版（教学参考），2019（5）：11-15.