STEM教育理念与教学的深度融合

◇杨一鹏（福建：泉州市丰泽区北峰实验小学）

STEM 最早在1986年由美国学者提出，STEM 是科学、技术、工程和数学这四个领域英文首字母的组合，它强调对学生这四个方面素养的培养和提升。但是，STEM 教育并不是将这四个学科进行简单的组合，而是真正强调这几个学科领域之间内在的有机融合。STEM 教育理念提倡在真实具体的教学情境中，通过科学、技术等手段，引导学生在不断地探索和实践中，通过多学科知识的融合，生成新的认知，进而实现自身能力的提升。倡导学生在实践中获取和应用新知，倡导学生创造性思维的培养。同时它倾向于学生直接经验的获取，既注重学生核心素养的培养和全面发展，也注重学生对社会需要的发展。

数学学科在小学教育中占有关键地位，无论从数学学科的理论研究性还是实践应用性来看，小学数学学科在促进学生发展、培养学生核心素养方面都具有十分重要的价值和意义。它包含着海量的抽象知识和科学理论，生活中的很多常识都是以数学为基础的。数学既研究数量关系，也涉及空间逻辑，作为自然科学和技术科学的脚手架，数学在人文社科领域的地位也日渐提高。随着数学学科与计算机科学的不断融合，数学在一定程度上推动着社会生产力的发展和进步。同时，与其他学科相比，数学学科有着独特的符号及公式结构，还具有更加形象的语言和图像，这也是数学学科高度抽象性的体现。除此之外，数学学科还具有十分严谨的逻辑性。它较少能够直接通过简单的实验得出数学结论或者推导出数学公理和公式，往往要经过十分严谨的演算才能推理出正确的结论。总之，数学是一门具有很强的抽象性和逻辑性、又兼具适用性的综合性学科。

一、STEM教育理念与教学深度融合的必要性

提升学生的数学能力，一直都受到教育工作者的广泛关注。因此，除了学前阶段对幼儿进行数学思维的渗透外，从小学开始，数学课程就作为一门重要课程出现在了学生的日常学习中。这也是“数学源于生活”的侧面反映。应用数学知识解决实际问题也符合STEM 教育理念中关于构建数学知识的深度融合的思想，十分值得研究和提倡。

（一）STEM教育理念契合素质教育要求

随着“双减”政策等减负教育教学政策的不断出台，有效减轻义务教育阶段学生负担、促进学生核心素养的发展，已经成为素质教育的出发点和落脚点。以STEM 教育理念培养学生科学思维、提高学生在综合实践中解决问题的能力为着眼点，将STEM 教育理念与小学数学学科进行深度融合，十分符合新时代关于素质教育的要求。

（二）STEM 教育理念与教学深度融合有利于创新

关于STEM 教育理念与小学数学进行深度融合的优势：首先，有利于学生通过科学视野解决数学问题，提升学生的理性思维能力和创造性思维能力，发展学生核心素养。其次，有利于学生进行学科融合，丰富知识储备，开阔知识视野，拓展知识掌握的深度与广度。最后，有利于创新教学方法，提高学生学习兴趣。在STEM 视野下构建小学数学深度融合，不仅是教学方法的创新，还是教育理念的创新，非常有利于学生的全面发展。

二、STEM 教育理念与教学深度融合的现状分析

尽管广大教育工作者正在不断探索STEM教育理念与小学数学的深度融合，然而，受多种主客观因素的影响，当前，在STEM 视野下构建小学数学深度融合还存在许多干扰和阻碍因素。这些因素共同制约着深度融合的发展和实现，也应该引起全面关注和高度重视。

（一）对教师的教学水平和知识储备要求较高

尽管很多教师在日常的数学教学中，在主观意愿上十分倾向于将STEM 教育理念与小学数学进行深度融合，然而，由于教学时间有限，教育任务繁重，教师在课程设置上很难做到兼顾。同时，STEM 教育理念要求相关教师具有较高的教学水平和知识储备，这也给教师进行相关的课程设置和教学设计带来挑战。

（二）学科间的融合流于形式

STEM 教育理念较为强调与科学、技术等知识的融合，然而，部分教师只是较为注重数学知识与科学知识在形式上的联系，并没有在知识结构和实际授课的过程中真正做到学科知识间的内部融合，导致融合流于形式，并不能使学生在实际的课程学习中，通过科学知识来理解和解决数学问题。

（三）倾向于选择传统理念指导教学活动

STEM 教育理念下的数学学习目标是培养学生的创新能力、逻辑思维能力、计算和推理能力等，因此，受到了大多数学生的欢迎。但是，部分数学教师在进行教学活动选择时更多地倾向于传统教育理念，过于强调学生对知识的掌握能力，较为注重知识目标的实现，这就在一定程度上忽略了学生动手能力和科学思维能力的培养，不利于学生数学核心素养的发展。

（四）教学活动目的不明确效率低下

在STEM 教育理念与数学学科相关教学活动进行融合的过程中，学生的学习兴趣和积极性都得到了明显的提高。绝大多数学生在应用STEM 教育理念搭建的课堂活动中都表现出较好的学习自主性。然而，部分学生在进行实践活动时，活动目的不是十分明确，加之STEM 教学活动的操作时间较长，使得学生在课后对课堂知识的归纳、总结不到位，使得课堂效率较低。

三、STEM教育理念与教学深度融合的策略

从对STEM 视野下构建小学数学深度融合实际情况的分析中可以看出，当前，STEM 与小学数学的融合还存在许多急需解决的问题。为有效实现深度融合目标，应该从授课内容、学科融合、教师重视程度等几个方面着手，在STEM视野下有效构建小学数学的深度融合。

（一）提高对STEM教育理念的重视程度

实际上，教师对STEM 教育理念的重视程度不够是导致数学与科学等学科融合不到位的关键原因之一。教师作为教学活动的组织者和主导者，在学生的成长和发展过程中发挥着重要作用。然而，受绩效考核以及学生学习成绩评比等压力的影响，许多教师完全按照传统的知识巩固和强化目标进行教学设计，很多教师甚至认为STEM 教育理念是教学中的“花架子”，并不实用。于是，很少通过这一理念进行教学设计，重视程度严重不足。这就需要学校通过一定的奖惩措施提高教师对这一理念的重视程度。

（二）内容设置契合STEM教育理念

在STEM 视野下有效构建小学数学深度融合的关键之一就是根据具体授课内容设置适合STEM 教育理念的数学课程。在整个小学阶段，并不是所有课程都适合与STEM 教育理念进行结合，这就需要教师从具体课时出发，根据教学目标的要求，结合具体学情进行课程的选择。只有这样，相关的教学设计才具有科学性和可行性，才能真正促进学生综合能力的提升。

例如，在《认识图形（二）》一课的教学中，可以将课堂活动设计成：首先，引导学生用橡皮泥或相关学具制作长方形和正方形；其次，引导学生用纸张进行长方形和正方形的制作。通过这样的活动设计，使学生对图形有更加立体的认识，理解平面图形与立体图形的区别和联系。

再如，在《比例》一课的教学中，可以将课堂活动设计为引导学生运用比例的知识，通过影子对比法，计算学校银杏树的高度。即在同一时间内分别测量杨树和学校旗杆的影子高度，根据已知的旗杆实际高度，算出银杏树的大致高度，真正使科学与数学进行融合。

（三）学科间的融合重内容轻形式

STEM 教育理念强调与科学的融合，提倡学生在科学实践中获取和运用知识。但是，这样的教育理念并非口号，需要有具体的内容做支撑。也就是说，在数学活动的选择和设计上，不能为了发展学生的科学能力而生搬硬套教学活动。要深入发掘数学与科学的内在联系，并且具体分析科学活动的适用性，从课程目标出发进行科学活动的设定。

例如，在《观察物体》一课的教学中，教师可以通过多媒体进行物体的不同面的立体展示，引导学生从不同的方向和角度观察物体，之后引导学生分析物体的整体形态、特点和观察角度，从而培养学生的空间逻辑能力。

又如，在进行长方体和正方体体积的求解时，数学教师也可以依据STEM 教学方法，通过多媒体进行分解教学，引导学生在科学观察中建立周长、面积、体积等相关知识点的联系，构建更加清晰的知识体系，真正实现STEM 教育理念与数学科学的深度融合。

（四）提升教师的教学能力

对于数学教师通过STEM 教育理念进行教育教学能力的提升，学校或相关教育管理部门可以定期组织教师参加关于STEM 教育理念的培训活动，从而明确该理念对于学生成长的促进作用。同时，通过培训，加强教师通过STEM 教育理念进行教学活动选择和设计的能力，从而将其更加灵活地应用于具体的教学实践中，促进学生科学思维和创新能力的发展。

随着经济全球化、文化多元化的高速发展，STEM 教育理念在数学学科的融合也随之增多。它为小学数学学科的优化和完善提供了新的视野，也为教师的创新性教学增添了新的动力。为了在STEM 视野下构建小学数学的深度融合，教师要打破科学、技术、工程和数学这四个学科领域的分界线，在仔细研读教学目标、充分了解学情后，依据教学目标和学情进行教学活动的设计，从而促进数学学科的教育改革与发展。同时，教师应在STEM 教育理念的指导下，制定并实施创新性、科学性较强的教学策略，引导学生对数学公理和概念进行深度学习，从而培养学生的综合应用能力和实践能力，促进学生数学核心素养的发展，培养出符合时代要求的综合型人才。