提高STEM教育理念融入教学的有效性

◇李萍叶（甘肃：宁县早胜第二小学）

数学知识具有很强的抽象性、规律性、推理性以及逻辑性，需要学生以数学知识为信息基础，开展具有一定认知难度的抽象思维活动与逻辑思维活动。因此，数学知识拥有“人类思维舞蹈”的美誉，能够充分展示学生的认知能力、思维能力、处理能力、判断能力以及发展能力，因而为STEM 教育理念的科学融入提供了强大的主体支持、思维保障以及能力辅助，开启了数学教学新的一页。

一、STEM教育理念简介

STEM 教育理念，是指教师在课堂教学过程中，将科学（指向于S）、技术（指向于T）、工程（指向于E）、数学（指向于M）四大课程知识有机融合，立足一个知识点，从多元化课程知识角度进行深度剖析与生动诠释，为学生提供多元化、融合化、创新化的数学认知过程。STEM 教育理念以四大课程知识为信息基础，能够极大地提升数学课堂上信息交互的密度、频度、强度与效度，为学生创设一个思维纵横、灵感碰撞、思想交流的开放化认知环境。

二、STEM教育理念特点

STEM 教育理念具有突出的多元性。在数学课堂上，教师立足STEM 教育理念，用多种课程知识去诠释一个数学知识点的内在规律，为学生提供多元化知识阐释方法，使学生获得丰富多彩的知识诠释与认知体验。因此，STEM 教育理念拥有多元化的输出信息，能有效训练与提升学生的发散思维。

STEM 教育理念具有突出的新奇性。在数学课堂上，学生已经习惯于课程知识的数学讲解与固化思维，因而在接触STEM 教育理念时，会产生强烈的新奇感与趣味性，随即产生较强的猎奇心理与探究意识。学生能够在猎奇心理的驱动下产生强烈的认知意识与参与动机，提升主体认知关注度。

STEM 教育理念具有突出的趣味性。在数学课堂上，丰富多彩的知识讲解能够为学生打开一个知识的“万花筒”，帮助学生感知教师思维的发散性、多元性以及创新性，进而形成良好的参与积极性与探究主动性。因此，STEM 教育理念能够有效培养学生的认知兴趣，催发学生的生命活力。

STEM 教育理念具有突出的实效性。在数学课堂上，学生能够对一个知识点获得两次或更多的知识阐释，能够从多个角度去感知同一个知识点的信息内涵，因而能够取得良好的探究成果。因此，STEM 教育理念能够帮助学生从多个方面看待同一个知识点，在“横看成岭侧成峰”中提升学生的认知效果。

三、STEM教育理念融入数学教学的可行性

数学是科学、工程以及技术学科的知识基础，在其他三大学科知识中都有所应用，因而三大学科知识也能够“反向融入”数学课堂，并找到一定的兼容空间与释放渠道。在数学知识中，尤其是应用题范畴内，学生能够在工程问题、植树问题、行程问题、年龄问题、浓度问题等中，或多或少地接触科学、工程以及技术的课程知识。因此，数学与科学、工程以及技术具有非常高的契合度与兼容性，从而使STEM 教育理念融入数学学科具有非常大的可行性。

四、STEM教育理念融入数学教学的有效性

STEM 教育理念为数学课带来了新理念与新方法，能够帮助学生获得耳目一新、赏心悦目的认知体验，实现数学教学的提质增效与科学拓展。

（一）创设开放化氛围

STEM 教育理念倡导教师引领学生对数学知识进行发散思维，立足多个课程知识去审视同一个数学知识点。这不仅能够有效训练学生的发散思维，更能够建构开放自由、轻松快乐的教学氛围。由于学生需要跟随教师进行多个课程区域的知识探究活动，必然需要学生强大生命活力与能动作用的支持，才能够实现STEM 教育理念的预定目标。因此，STEM 教育理念是一个实施难度较大的教育活动，可通过营造开放氛围，激发生命能动实现目的。

例如，在人教版六年级下册第一章《负数》一课的课堂教学过程中，在数学范畴中，“负数”是与“正数”意义相反的数字区域，如，“2”的相反数是“-2”。另外，在数轴上“正数”在正方向一侧，一般在0 的右边，而“负数”则一般在0 的左边。在“负数”中，负号后面的数越大，表示的数值反而越小，如，“-5”>“-15”。教师可以立足工程学知识去解释“负数”，如，一个项目工程中输入10吨水泥，为“+10”，用掉10 吨水泥，则为“-10”。教师可以立足物理学知识解释“负数”，如，室外气温是零下10 摄氏度，就是“-10 摄氏度”。这样，教师不仅能立足多种课程知识去诠释“负数”的知识内涵，还能为学生提供丰富多彩的生活实例加以说明，因而能够在数学课堂上营造开放的氛围。

（二）开发多元化资源

STEM 教育理念立足多个学科知识去诠释一个问题，自然需要为学生提供多元化教学资源，帮助学生从多个角度去理解同一个问题。这样，学生就会接触丰富多彩的教学资源，而且是多个学科的资源，因而有助于学生积累多学科信息，也有助于学生拓展知识视野，夯实多学科知识基础。因此，STEM 教育理念能够为学生提供多种类、多学科的教学资源，帮助学生见多识广，培养多元化认知兴趣。

例如，在人教版六年级上册第四章《比》一课的课堂教学过程中，“比”在数学领域内解释为“两个数相除又叫两个数的比，且比有前项与后项之分”。为了帮助学生更好地理解与掌握“比”，教师可以立足技术区域中的比，引导学生去探究“1:100”与“100:1”之间的区别，帮助学生理解“1:100”是对原物体缩小100 倍，而“100:1”是对原物体放大100 倍。教师还可以立足工程学知识将“比”阐释为“工程进度”。例如，“4: 2”说明甲队的进度快或效率高。教师还可以利用科学知识解释“比”，如，配置溶液时，“1:500”是指将1 份溶质溶于500 份溶液之中。因此，教师在STEM 教育理念中能够为学生提供丰富多彩的生活化资源，有效拓展小学生的视野。

（三）提供拓展化内容

STEM 教育理念不仅能够为学生提供多元化的教学资源，还能够为学生提供拓展化、外延化的教学内容，以“知识大爆炸”的形式向四周进行知识辐射，也以此展示数学知识与其他学科知识的内在关联。这样，STEM 教育理念为学生提供的数学知识更具有拓展性、发散性与辐射性，从而帮助学生积累一个个“高度活性”的数学知识，时刻能够与其他学科知识产生有效关联。因此，STEM 教育理念能够为学生提供拓展性、高活性、外延性的高品质知识。

例如，在人教版六年级上册第五章《圆》一课的课堂教学过程中，“圆”的数学意义为“到定点距离相等的所有点的集合”，因而在平面内能够形成一个圆，而在立体环境下形成一个“球”。教师可以从技术知识的角度剖析“圆”，如，任何经过圆心的直线都能够将“圆”一分为二，任何相互垂直的两条直径都可以将“圆”四等分，且各部分形状一样。教师还可以立足科学知识探究“圆”的特性，如，“圆”有无数条对称轴，且所有对称轴都经过圆心。这样，学生就会发现数学、技术、科学等课程，在关于“圆”的某些特性上拥有重合区域，因而帮助学生以“圆”为基点去探究其他课程知识。因此，STEM 教育理念能够帮助学生拥有拓展化的探究内容，以数学知识为基点，向其他课程区域延展，帮助学生积累其他课程的基础知识。

（四）引导融合化探究

STEM 教育理念不仅从数学角度引导学生去探究课程知识，完成本位化教学活动，还会引导学生立足其他学科知识去理解同一个探究对象，因而为学生提供了多次的主体探究机会。小学生获得的多次主体探究机会，非常有助于学生在多次类似思维活动中，逐渐找到多者之间的思维联系与区域融合，推动学生自主找到多学科知识的“交集区域”。因此，STEM 教育理念能够帮助学生进行融合化探究活动，在积极思考中悦纳多学科知识。

例如，在人教版六年级下册第四章《比例》一课的课堂教学过程中，“比例”，是对“比”的延伸使用，具体含义为“表示两个比相等的式子”。“比例”在现实生活中用途广泛，教师可以在科学知识中利用“比例”，按照一定配置比求解出所需要药液或水的具体质量，还可以利用“比例”解决溶解度问题、浓度问题、配置比问题等。教师可以在工程知识区域内利用“比例”，探究原材料搭配引进问题、原材料均衡消耗问题、人员数量合理组合问题等。教师可以利用技术知识去探究“比例”的妙用，如，按照一定比例切分原材料的方法。这样，学生就能立足多个知识领域进行课程探究，有助于提升融合探究能力。

（五）促进品质化发展

STEM 教育理念能够帮助学生进行多课程认知、多角度思考、多区域探究、多能力训练，从而促进学生的品质化发展，切实提升学生主体能力与核心素养。可见，STEM 教育理念为学生提供了良好的知识基础、拓展了课程视野、加强了能力训练、促进了素质发展，帮助学生真正成为会观察、会学习、会思考、会整合的优秀学习者。因此，STEM 教育理念能够为学生提供高品质的认知空间、表现平台与交流契机，实现学生的全方面发展。

例如，在人教版六年级下册第三章《生活与百分数》一课的课堂教学过程中，“百分数”是“一种以100 为分母却不约分的特殊分数”。教师可以在工程知识中应用“百分数”去表示项目工程的进程、性价比、利润率、原材料消耗等内容。教师还可以在技术知识中利用“百分数”表示创新率、消耗率、增长率等内容。因此，学生能够在多个知识领域内应用与感知“百分数”，从而更好地理解与掌握“百分数”，实现学生主体能力与数学素养的品质化发展。

综上所述，STEM 教育理念是一种新兴、先进、科学的教育理念，在教学实践中得到了师生群体的普遍认可与积极践行，有力地推动了数学教学走向提质增效与创新发展，因而开启了数学教学崭新的一页。因此，教师应立足STEM 教育理念的概念内容以及活动特点，明确STEM教育理念融入数学课程的可行性，并通过STEM教育理念在数学课堂上建构开放化氛围、多元化资源、拓展化内容、融合性探究、品质性发展，以此实现学生的高效认知、合作探究与快乐成长。