基于STEM 理念的高中数学课堂教学模式优化研究

甘肃省金昌市第一中学 杨 琦

新时期，国家要求人才要具有系统性思考的综合能力和活泛的创新精神。而STEM 教育理念更强调对学生的科学素养、技术素养、工程素养和数学素养进行培养，倡导给予学生更全面、整体性的认知服务。基于此，STEM 教育理念可作为优化高中数学课堂教学模式的有效途径，为优化高中数学教学质量作出有力贡献。

一、STEM 教育理念引导下的学科特征

首先，STEM 教育理念强调跨学科“整合”教授。国内高中实行分科教授，即将知识进行模块化处理。但从实际应用的角度考虑，数学和其他学科具有互通的特征，在未来也将互通应用。故而在高中课堂中应建立跨学科整合的思想，令学习重点不再聚焦于单一学科，而是以培养学生的通用能力为目标。其次，STEM 教育理念坚持学生亲身体验。数学知识相对抽象，学生在自主体验和探究的状态下，更易理解数学知识的逻辑，且实际参与还能帮助学生掌握自主获得知识的学习方式，提升学生的学科综合素养。再次，STEM 教育理念强调情境的构建。建构数学学习情境可令学生获得社会性质的“习得”和成长。最后，STEM教育理念重视学生群体的协作性。未来的环境中，人与人之间相互帮助和启发是必然趋势，而人人互动建立在社交能力的基础上，高中数学课堂中设计生生协作途径可提前培养学生的社交能力，实现高中生数学综合素养的发展。

二、基于STEM 理念的高中数学课堂教学模式优化

1.教学知识传递模块——跨学科系统性学习

教学知识传递模块指的是数学知识点的传递，是数学课堂最具核心价值的部分。在该阶段，教师不但要传递数学知识，更要将数学知识和其他学科知识整合进行讲述，从而有效培养学生的跨学科应用意识。以数学选修4-4 中“坐标系与参数方程”一章为例，教师在完成对平面直角坐标系中坐标伸缩变换知识点的讲授后，可以适当结合高中历史“编年史的整理”来锻炼学生的知识点应用能力。学生可绘制一个标准的直角坐标系，按照不同的年限在坐标轴上填充数据，再根据公元纪年和中国的天干地支纪年的换算规律，在坐标系内换算历史公元纪年。跨学科式互动可同时提升学生对直角坐标系知识的掌握水平和实际应用能力，也可以帮助学生记忆编年史的内容及规律。

2.核心问题解决模块——学生自主挖掘与处理

核心问题指某个知识点的核心内容。核心内容的评判标准是，以该内容为主，是否可以延伸出其他富有挑战性的数学问题。以曲线方程为例，教师在教学中会对曲线的参数方程和普通方程分别进行讲述，但实际上，这两种方程只是曲线方程的不同形式。教师在课堂中可以尝试引导学生对这两种方程进行转换，鼓励学生自行挖掘这一特殊的知识点。例如，学生需要明确x，y 与方程中参数u 的关系，就需要将公式代入普通方程换算出变数与参数的关系模式。换算的过程中，学生将得出另一个关系式，进而得出曲线函数的参数方程，只要保证x，y 的取值范围不变，那么即使参数方程的形式存在不唯一性，学生也能够在解决轨迹问题时明确这一特征。而经由学生自行挖掘的知识点，其记忆也往往更加深刻。

3.课堂活动模块—情境中检验真知

课堂活动是形式比较活泛的教学方法，因活跃性较强广受高中生的喜爱。多数高中生都已经具备了独立分析探索的能力，且拥有较强的求知欲。教师可以沿生活环境“就地取材”，创造学生比较熟悉的数学知识应用情境，给予学生应用知识的空间。例如，教师在教授必修二“空间几何体”的知识时，可以要求学生自由活动，画出校园内任意一栋建筑的空间透视图，从而充分锻炼学生的三维感知能力，锻炼学生对于空间点、线、面关系的掌控能力。

4.成果展示及评价模块—群体协作与互评

学生在完成一个阶段的自主学习后，教师应该引导学生进行习题巩固，要求学生组成多个小组，以竞赛形式完成教师布置的课堂作业。完成作答后，各小组交换作业批阅，最快完成且平均正确率最高的小组将获得奖励。该小组还有机会代替教师为同学讲解题目的解法，用讲课的方式进一步夯实数学知识点的掌握。