STEM教育与小学数学的有机融合

邵新建

【摘要】随着人们对教育的广泛关注和素质教育的提出，STEM教育所提供的学科融合概念，它涉及了多学科整合的观念，对于小学生的思维扩展和智力提升有十分显著的积极作用，本文論述了STEM教育的定义以及发展现状，同时也具体分析了与小学教育融合的必要性和可行性，希望能够给小学数学老师提供一些与STEM教育融合的经验。

【关键词】STEM教育;小学生;数学课堂

引言：

对于传统教育而言，其主要关注的是学生的学习成绩，各科目教师通过书本分别教授书中框定的知识。而STEM教育则不同于每科目互相割裂的授课状态，而是将不同领域的知识有机的联系起来，经由各学科彼此间的合作最终形成一个综合课程。为学生营造了一个良好的学习环境，引导他们多交叉学科来处理其在项目活动中遇到的问题。由此，STEM教育十分看重实践，也是表现了在国际上新综合学科背景下的教育思想趋势，体现了超学科的观念。其优势是不仅是能对学生的好奇心起到诱发作用，培养其动手与处理现实问题的能力还能够培养其与同伴之间的合作意识。在国家现有素质教育的基础上，还能够进一步引导小学生们对技术与科学的探索。为了实现我国的中国梦，需要着重推进科学技术的发展，相应人才的培养也十分迫切，由此STEM 教育理念的出现备受大众认可。

一、STEM教育的定义

我们把“STEM”拆开，就容易明白它所代表的含义：S——Science——科学，T——Technology——技术，E——Engineering——工程，M——Mathematics——数学。即：将分散的科学、技术、工程、数学等学科知识有机地联系起来，让学习者在跨学科学习的过程中获得解决实际生活问题的能力。它的精髓就是跨学科学习，目的培养复合型人才。所以它并不是一门课程的具体的名称，很多人的对它的误区单纯就认为STEM等于编程，机器人，甚至乐高课程。这些课程只是属于STEM里面的一个小小分支，但它们并不能完整的代表着STEM教育理念。再者，STEM也无一套标准的教育体系，每家学校都可以有属于自己的承载STEM理念的课程体系。从而探索出STEM的教育观点就是激励学生在该些领域能力的提高，提升其综合素质以实现在全球都能有自身的竞争优势。近期加入了Arts，也就是艺术，变得更加全面。STEM教育在美国的重要性不亚于中国的素质教育，五个学科，技术和工程结合，艺术和数学结合，打破常规了学科界限。简单来说，就是把“死”知识变成“活”知识，对知识进行跨学科应用，真正做到学以致用、用以促学。

二、“STEM教育”对小学生的发展的好处

STEM教育试图彻底改变以教师和老师（权威）为中心的教学模式，鼓励小学生拓展思维进行独立思考，开展以小学生为中心的探究学习;小学生不再是知识的被动接受者，他们有自主的动力去想办法实现或者证实自己的思维。它注重跨学科知识，特别注重培养学生的逻辑思维、解决问题的能力、应用创新能力、协作能力、创造力等能力，使学生能够适应未来社会和世界的快速发展。经济、科技发展带来的变化和挑战。它的目标是培养一批STEM人才，使香港的科学技术能够发展，学生有更好的职业。STEM教育是科学、技术、工程和数学四大类的缩写。STEM教育在过去20年中受到越来越多的关注，并已成为一种趋势。STEM教育体系引导学生去看，去感受，去体验。数学和科学的教育领域是基于小学生们天生的好奇心，并为他们自己的实践和发现提供了大量的空间。

测量、估计、计数、排序和比较对象创建了一个简单、积极的数字世界。建筑和构造帮助小学生从早期阶段就参与到技术和物理概念，如静力学，数量，大小，几何形状和数字。学生最大的好处是他们可以学到传统学校无法学到的东西。可能是资源不足或教师不合格。与以考试为导向的传统学校不同，该中心关注学生所学内容以及如何应用所学内容。

另一个好处是学生可以通过完成课程中的项目和任务来探索自己的兴趣并建立自信。有经验的教师可以引导学生加入开放式完成。学生们可以在这些完成中有一个难忘的经历。

三、STEM教育的核心内容

1.批判性思维

是指不轻易相信任何观念;通过对证据和推理方式的分析，探究支持观念的理由;接受别人或形成自己的观念。

2.逻辑思维

逻辑思维是指将思维内容联结、组织在一起的方式或形式。思维是以概念、范畴为工具去反映认识对象的。简单来说，就是教会孩子完成一项任务时如何利用所学来执行，如何计划和统筹。

3.创造性和解决问题的能力

通过解决问题来学习，在这个过程中，遇到的问题会培养孩子的观察能力、思维能力以及动手能力。同时，也会激发出孩子的一系列创造力。

四、STEM教育发展的现状

​众所周知，不论是国内外，乡下的教育是比城市弱的，不论是在师资方面，还是在教育资料方面，都没有办法和城市相比。于是很多老师会希望自己的小学生能够到大城市里念书发展，但与此同时，教育组织也在想办法缩小城乡之间的教育差距。

在最近的一项调查中，73%的农村科学学者和78%的城市科学学者表示，他们没有令人满意的资金来正确开展工作。显然，小学生没有得到他们应得的，教育部门也在想办法，帮助他们打开并进入STEM的大门。STEM教育创新者研究员强烈建议，考虑民主教学的能量，民主指导建立在小学生和学者之间共享设施的基础上，优先考虑学生的心声，并授权小学生在STEM培训，倾听学生们在生活上以及学习上的问题，并帮助他们予以解决。“共享”并不是一个全新的教学策略，但我认为在整个指导过程中，它在教育中的呈现是不足的，特别是在那些声称，培训采取“小众授课”策略的学者中。

从现在的发展状况而言，STEM教育课程在自身的定位上还需进一步改善，因不了解该行业的老师会容易将其与市面上流行的机器人、乐高等产品看做是一样的，所以他们也更加偏向于市场上存在已久的这些课程，而不是STEM。虽然它们确实有一定的类似，但是在本质上还是不一样的。然而，就算是在北上广等发展较好的城市老师，他们虽然能跟上时代脚步逐渐转变观念，但是在成都市来说，这里的大部分老师并不能有效做到这一点。一方面不是很了解新兴的STEM教育，另一方面则是坚持认为原有的学科培训是最重要的教育方式，所以，他们中的大部分都将小学生还是会放在现实生活中的一些传统的课外辅导机构。

五、STEM教育与小学数学融合的必要性

对于教育的另一个主体即老师来说，近些年其教育观念也在跟同社会环境的变化而变化，不比于从前大部分老师仅对小学生的考试成绩重视，现在大家多转变为关注小学生全方位的发展。这样的理念与STEM 教育不谋而合，STEM教育主要集中在校外培训领域，以重视小学生的思考与创新能力提升为主，课程多表现为机器人教育、儿童编程教育、3D 打印教育，形式丰富。STEM教育不是一个单独的学科，而是具有综合性。所以为了实现对于小学生们科技创新的培养，课程内容丰富多样，有程序、算法、机械工程等设计，还有人工智能简单开发，美工外观设计等。但是不可能存在一个非常完美的课程，即能够满足所有需求，就算该愿望能够实现但也很难体现出其强项，造成什么都培养却什么都不精的状况。

STEM教育体系对于学生的思维发展极其重要同时要激发学生对科学、技术、工程和数学的好奇心，如今的电子学习为小学生提供了丰富的教育资源;允许他们通过利用自己的经验和自己的数据，来阐明重要的科学思想并理解世界。“科学实验”也开启了学生与数学的对话，通过科学实验，小学生有机会直接掌握数学专业知识，并就周围的世界得出自己的结论，所以也要让数学走进那些从未见过科学设备的学生生活中。

六、STEM教育与小学数学课堂的融合

2016年，教育部出台的《教育信息化“十三五”规划”》中明确指出有效利用信息技术推进“众创空间”建设，探索STEM教育、创客教育等新教育模式，使学生具有较强的信息意识与创新意识，养成数字化学习习惯，具备重视信息安全、遵守信息社会伦理道德与法律法规的素养。在中国，素质教育的口号提了很多年，却依然面很难實施，STEM教育作为素质教育的一种可操作形式，在17年年初被写入义务教育新课标。

STEM教育，是一种项目式学习，更加注重学习的过程，而非结果（成绩）。培养小学生独立解决问题的能力，在不断的试错和尝试中，得到更多启发和方法。这和我们以往的传统教育最大的不同在于：非教条式。让小学生从小学数学课堂里被真正的解放出来，让小学生在更自由的环境中来收获知识、解决问题。通过探索和思考，来寻找答案并解决问题。小学每个学期都要组织各种各样的主题活动和集体教学活动，其中，这些活动是开展STEM教育的好机会。打个比方，在苏教版中的数学建构活动中，小学生可以通过观察和动手来获得基础性的建筑学知识、数学知识以及物理知识。教师可以引导小学生观察积木几何体的形状，比如这些物体有几个面，有几条边;在积木的搭建过程中，小学生通过多次尝试可以认识到三角形的稳定结构，总结怎样摆放最稳定不会倒，从而学到物体受力的相关知识等等。如果小学生的兴趣浓烈，还可以组织小型的建筑项目，引导小学生提出问题并形成自己的项目方案。在主动参与的过程中，小学生的动手能力和思考能力都能够得到有效的提升。

上周，我校老师带孩子们参观了我们镇上的古建筑——顾家古宅，并进行了相关的活动探究。在古宅中，孩子们通过观察、测量、对比等方法找到了对称、平铺等在该建筑中的运用情况。在多次的计算中意外地发现了黄金分割比，感受到数学之美与建筑之美的巧妙融合。这次活动不仅拓宽了学生的知识面，也有帮助学生加深了对科学的认知。然而，学实验和科学研究往往不是一次性就得出准确结果，常常需要查找失败原因，多次尝试才能成功。在活动中，一遇到复杂的数据整理时，孩子们便开始寻找各种理由推脱。后来，在老师耐心的鼓励下，孩子们能用积极的心态看待过程与结果。通过这次活动，培养了孩子们不怕失败，动脑分析情况、查找问题的习惯，磨炼了耐心，增强了毅力。在平时，可以鼓励孩子阅读或给他们讲科学家的故事，感受多次失败走向成功的艰难，体会科学家刻苦钻研的精神，让孩子们对科学产生兴趣，并拓宽自己的爱好。这对孩子个人的发展方向，未来专业和职业选择提供更多的参照，找到适合自己的职业。

老师同样可以尝试小学课堂上对小学生开展STEM教育。老师需要在小学课堂中引导小学生对生活中的一些现象提出问题，比如，纸杯上可以站人吗？给小学生二十个纸杯和一块硬纸板，让小学生尝试去研究。小学生在多次搭建之后，逐渐就会意识到将纸杯按照纸板的形状密集排列，再放上纸板就可以站人，这已经是一个初级的结构工程;老师还可以引导小学生们一起讨论：最少用多少个纸杯可以支撑一个人站在上面？纸杯排列成什么形状会更加稳定？这也是在探索数学问题。老师们可以通过日常生活中的小案例来引导小学生培养STEM的思维和行为习惯，也即：提出问题——团队讨论——制定计划——实施计划——得出结论——改进计划/提出新问题。

结语：

STEM教育。所提供的思维逻辑和与生活相关联的思维过程，都十分能够适合小学生的智力发展，其中应用到小学数学中的课堂也是十分合适，这需要教师和学生们共同关注STEM教育的不同的应用情况，积极拓宽逻辑思维的发展和制定计划的严密性。

参考文献：

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