基于STEM的初中数学综合实践活动的开展

许颖慧

(福建省厦门双十中学 福建厦门 361000)

STEM这个单词，是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、数学（Mathematics）的英文首字母，顾名思义就是将这四门学科结合起来对学生进行教育。其中科学在于认识世界、解释自然界的客观规律；技术和工程则是在尊重自然规律的基础上改造世界、实现与自然界的和谐共处、解决社会发展过程中遇到的难题；数学则作为技术与工程学科的基础工具。STEM教育是一种新型的教育理念和模式，是一种注重实践、跨越学科的教育[3]。它区别于传统的只是注重书本知识的单一学科教学的教育概念，打破了传统教学孤立地传授学科知识的做法，像是物理就是物理，数学就是数学等。它强调跨学科学习，摆脱了传统意义上的只是以每一门学科的课本为基准的教学方法，转而面向现实中的具体问题或项目，探究解决问题的思想和方法。它更加强调知识的综合运用和培养学生的创新性思维，注重培养综合性发展的人才。

一、基于STEM进行教学的意义

（一）有利于培养全面发展的学生

STEM教育做到了将多门学科结合起来进行教学，它弥补了传统教育中以单门学科为基准教育的短板[2]，它以学生的实际需求为出发点，结合生活中的实际所需，不再只是以短期汲取知识为目标，而是对学生进行长期能力的培养，以将学生培养成为全面发展、具有综合学习能力的人为最终目标。

（二）有利于提高学生的实践能力

STEM教育是主张学生通过实践获得其中的知识和道理。STEM教育要求学生不能只是等待教师教授他们，对他们进行知识灌输，而是要他们自己主动学习，学会动手动脑，明白结果与过程一样重要的道理。在这种教学方式之下，要求学生通过动手实践和探索式的发现，能够真正唤醒学生与生俱来的创造力潜能，成为真正全面发展的、实践能力强、对未来挑战具有应对能力的人。

二、基于STEM进行教学的策略

（一）通过实验进行数学教学

基于STEM教育的初中数学教学，主张学生通过自己动手实践发现数学中的奥秘，由此看来，实验在初中数学教学中有重要作用。进行数学实验，可以让学生在分享、创造和体验中获得快乐，也可以让学生在团体协作中得到帮助和启发。当然，这样的教学方式也会吸引学生的学习兴趣。例如，学习初中数学中的“空间与图形”这一章节时，教师可以让学生通过小组合作实验的方式观察图形的变化情况。在观察图形的展开与折叠的变化时，各个小组的成员可以拿一张白纸，跟着教师的步骤进行折叠，折叠后将图形展开，与书上给出的一些结论进行比对，理解其中的定理。在这次动手实验中，他们可以明白一些定义，如在棱柱中，任何相邻的两个面的交线叫做棱，侧棱是相邻两个侧面的交线，棱柱的所有侧棱长相等，棱柱上下底面的形状相同，侧面的形状都是长方体。其次，学生可以通过动手制作不同的图形，然后在课上小组成员一起观察图形的主视图、左视图和俯视图，通过学生自己动手实验，可以增强他们的理解能力，也可以给他们留下深刻的印象。再如，学习等腰三角形的性质时，教师可以让学生分组合作，在白纸上画出等腰三角形并剪下，通过折纸实验，让学生通过合作、交流、讨论，自主探究得出三线合一的性质。

总的来说，通过实践进行数学教学的方法，可以激发学生学习数学的兴趣，也会增强学生对知识的应用意识。

（二）通过学科融合进行数学教学

STEM教育强调各个学科之间的融合，这种教学方法大大提高了课堂教学效率，也激发了学生的探究欲望，让学生发现原来学科之间并不是相互独立的，它们之间存在紧密的联系，只要有一双会发现联系的眼睛，就会在学习方面有新的突破。当然，这种好奇心和求知欲望是推动学生进行数学学习的内在动力，对学生的终身发展有重要作用。著名数学家拉克斯曾经说过：“数学和物理的关系尤其牢固，其原因在于数学的课题毕竟是一些问题，而许多数学问题是物理中产生出来的，并且不止于此，许多数学理论正是为处理深刻的物理问题而发展出来的。”由此可以发现，数学和物理这两门学科并不是独立存在的，它们之间有着千丝万缕的联系。比如下面的这道物理题：一船在水中（相对水面）以速度V0航行，中途发动机突然熄火。已知船重m吨，阻力是f=0.01mg×v2，v是船的即时速度。问：熄火后船（相对水面）还能往前漂移多远的距离。要写解出这道题，就得先要搞清楚各个量之间的关系，在初中阶段所学到的方程知识似乎就起了作用。由此看来，数学运算甚至好像是专门为了解决物理学中某类问题而专门研究的一样。可以这样说，数学也是伴随着物理学的发展而发展的。在生活和学习中，有时我们也会发现，有很多数学问题其实也可以把它们说成是物理问题，而很多物理问题也可以说成是数学问题。总的来说，我们会发现，STEM教育强调的学科融合是学科与实际生活的深度融合，也是不同学科之间进行高度协作的过程，更是学生在学习时学用互补的一个过程。

（三）回归生活进行数学教学

学习的重要目标之一就是通过所学知识为实际生活服务。STEM教育理念使数学与实际生活的联系又近了一步。将所学的数学知识和生活实际相结合能有效提高学生的学习兴趣，调动他们的学习积极性。例如，为了使学生将学到的知识运用到生活中，培养和发展学生解决问题的意识和创新意识，可以多让学生做一些与实际生活相关的试题。比如下面这道题：请同学们为教师新买的一套房子地面装修出谋献策，要求是既美观又省钱。每位同学根据题目给出的信息找出地面的长宽高，再根据地板的价钱计算出最优惠的方案。这种问题就是与我们的实际生活紧密关联的，可以帮助学生解决和处理一些实际生活中可能会遇到的问题。再如，学习方差的知识时，教师可以找几个学生站到讲台上，观察和测量一下他们每个人的身高，测量完成后记录一下方差，然后再让他们站到凳子上，观察方差还是否一样。由此看来，数学教学要紧密联系实际生活环境，为学生创设有助于他们自主学习、合作交流的情境，帮助他们获得基本的数学知识和技能，进一步发展思维能力，激发学习兴趣，增强学生学好数学的信心。

三、结束语

面对新时期背景下的初中数学教育要求，STEM教育理念的出现无疑给初中数学教学打了一剂强心针，为数学教育指明了新的发展方向。站在数学教育的本质与核心角度来看，数学教育本身就蕴含着STEM理念和STEM知识，只不过是缺少了系统性的归纳与讲解。未来的数学教育很有必要将STEM教育理念作为教育的支持体系，推进数学教育的创新和改革。此外，坚持STEM的教育理念，会让学生在学习中发展创新意识和创新精神，最终成为敢于面向未来、勇于竞争的人才。