STEAM教育理念在小学数学“综合与实践”课程中的应用

赵俊伟 朱国森

［摘  要］ 数学知识与生活实际联系紧密，具有较强的实用性，小学数学中的“综合与实践”课程给学生增加了实践的平台。通过在实际情境中参与学习活动，学生经历知识的获取过程，提升学科综合能力。STEAM教育理念主张跨学科融合，在真实情境中进行项目化学习，能够培养学生的创新能力。STEAM教育理念下的小学数学“综合与实践”课程对于激发学生的学习兴趣，提升学生的学习力具有重要的推动作用。

［关键词］ STEAM教育理念；小学数学；综合与实践；教学策略

基金项目：江苏省“十四五”教育科学规划课题“农村小学数学课堂中运用STEAM Math学具促进学生深度学习的实践研究”（课题编号：D/2021/02/482）。

作者简介：赵俊伟（1988—），本科学历，一级教师，从事小学数学教学工作，曾获江苏省青少年科技教育先进个人荣誉，2020年获评泰州市教坛新秀称号。

STEAM教育理念最早是在美國提出的，近几年在国内出现了运用该理念教学的热潮。作为一种项目化的学习方式，STEAM教育理念下的教学活动具有综合性、实践性等特点，融合了多种学科知识。与传统的教学方式侧重于“教师讲，学生听”不同，STEAM教育理念下的教学以项目活动为载体，让学生去实际操作，以提升学生发现问题、提出问题、分析问题、解决问题的能力，培养学生的数学核心素养。在学生解决项目问题的过程中，不仅需要使用相关的数学、信息等知识，还需要应用学生团队合作和协调能力，并具备建构知识的思维创新能力，从而形成适应社会的必备品格和关键能力。小学数学课程中设置“综合与实践”课程的教学目标是引导学生通过同伴合作进行问题分析和解决，从而提升知识运用的能力。这种在目标指引下逐步探究问题、解决问题，进而收获学习成果的学习过程，与STEAM教育理念的本质是一致的。STEAM教育理念在我国的运用最早始于小学的科学探索，在这一领域的运用已经日臻成熟。但目前在小学数学中运用STEAM教育理念还处在探索阶段，笔者尝试研究在小学数学“综合与实践”课中运用该教育理念的策略，以提升学生的综合能力。

一、教学目标的多元化

STEAM教育以跨学科融合为特色，以项目化学习为载体，着重培养学生的综合能力。在这一教育理念下，教学目标是多元化的，涵盖了多学科的知识和技能及素养要求。教师在制定教学目标时，要综合考虑各学科的知识和技能目标，以及STEAM教育理念下的素养要求，包括提高学生的思维能力，培养学生的创新精神，促使学生树立正确的价值观等，将原先只重视学科知识的学习和技能目标的培养转向重视素养目标的实现，并与学科核心素养相结合，落实小学数学学科的育人目标。

案例1  营养午餐

教学目标：（1）在搭配合理的营养午餐任务中，能够熟练运用数学排列组合和统计的知识，了解营养午餐的基本指标及各种营养元素对身体的不同作用，实现科学合理搭配。

（2）通过自己的实践，搭配营养午餐，培养思维的严密性和有序性。

（3）通过完成搭配营养午餐的任务，养成合理饮食、不偏食、不挑食的饮食习惯，懂得科学饮食的重要性。

案例2  节约用水

教学目标：（1）掌握平均数的概念，学会计算平均数，通过计算结果切实感受我国水资源的宝贵，并掌握节约用水的方法，开展节约用水的手抄报比赛、演讲比赛、主题征文比赛和节约用水的宣传活动。

（2）通过节约用水的活动，初步形成借助数据表达的意识。

（3）在活动过程中认识到节约用水的重要性，增强环保和可持续发展的意识，提高数学应用能力。

二、教学实践活动的开展

STEAM教育以实践活动为基础，教师通过情境创设、问题驱动的形式引导学生在实践活动中开展探究，主动发现和解决问题，从被动学习向主动学习转化。实践活动是学生进行知识应用的过程，并在探究中以小组合作的形式进行团队协作，自主设计和优化解决问题的方案，这一探究的过程蕴含了丰富的教育理念，使学生在探索和实践的过程中不仅能够提高知识应用能力，还能提升动手实践的能力。

案例3  确定起跑线

课件展示奥运会男子400米比赛的场景，让学生关注运动员的起跑地点与我们日常50米跑步有何不同。

师：在400米比赛中，为什么运动员的起跑线不一样？参加400米比赛的运动员跑的路程一样吗？站在前面的运动员跑的路程会不会短一些？

学生以小组为单位开展讨论研究，经过实际测量得到结论，并且思考运动员起点不一样的原因。

小组一：运动员赛跑时起点不一样，但是他们的终点是一样的，这是由跑道内外圈的长度不同造成的。

小组二：运动员起跑线的不同正是为了保证每个人无论是在哪一个跑道都能跑一样的路程，因为运动场内圈的长度较短，所以跑内圈的运动员的起跑线要往后移，这样可以保证大家的距离是一样的。

师：很好。我们怎样确定每个运动员应该前移或后移的距离呢？这需要依靠我们通过实际测量所获得的数据。下面我们就一起到操场实际测量一下。

学生以小组为单位准备好测量工具，根据环形跑道的特点确定测量方案，记录下测量的数据并整理好之后，进行表格汇总，最终通过跑道的距离差确定每条起跑线的位置。

师：大家通过测量都获得了数据，你们在计算跑道距离差的过程中有没有什么发现呢？

小组三：我们小组发现两个相邻跑道的长度之差和两个相邻半圆形跑道所组成的圆的周长之差是相等的。

小组四：我们也发现第三小组所说的规律了，而且还发现相邻的两个圆的周长的差都等于2.3π米，因此我们认为相邻跑道间外圈比内圈长2.3π米。这说明运动员的起跑线随跑道的变化而发生相应的改变。

三、问题导向学习模式

STEAM教育理念下的学习是以问题为导向的学习模式，教师通过问题设计引导学生进行活动思考，学生以小组为单位开展探究学习，讨论问题解决的方案。这种学习模式强调学生的合作探究，学生做好组内分工，协作完成探究任务，主要有以下几个重要环节：（1）创建学习小组，做好小组成员分工；（2）小组成员分析研究确定探究项目；（3）制定主要的活动方案；（4）执行具体方案，挑战现实问题；（5）探究成果展示。在学生探究学习的过程中，教师主要起桥梁和支架的作用，可以进行点拨和指导，但不要过多干涉，应以学生为主体，放手让学生去参与活动，提高学生的自主学习能力。以问题为导向，以小组学习为主体的项目化学习是STEAM教育提倡的活动结构，具有提升学生综合能力的重要价值。

案例4  混合运算

问题情境：元旦就要到了，学校打算用学生自己制作的灯笼装饰校园。假设全校学生每天可以制作15个灯笼，学校一共需要100个，全校学生已经做了3天，请问还需要做多少个？

生1：先算出已经做了15×3=45（个），再用100-45=55（个），所以还需要做55个。

师：很好，如果我们的问题变成一共需要100个灯笼，同学们已经做了20个，一共做了4天，如果再做3天，请问还需要做多少个呢？请大家分组讨論。

第一小组：一开始4天做了20个，说明每天做了20÷4=5（个），那么一共做了7天，也就是5×7=35（个），所以还需要做100-35=65（个）。

第二小组：我们可以把这些算式进行整合，列式为100-20÷4×（4+3）。

师：两个小组的计算结果是相同的，但是在计算过程中有什么不同点呢？

生3：第二小组列的算式里有括号，计算的时候先计算括号内的算式，这和实际分步骤计算结果是一样的。

……

教师通过创设问题情境，以问题引导学生发现混合计算中的运算规则，自主探究，找到解决问题的方案，培养了学生自主学习的能力。

四、跨学科融合教学

跨学科融合教学是STEAM教育理念中的重要内容，主要指教师将数学知识与其他学科知识相互融合，引导学生通过灵活思考，从多个角度解决问题，培养学生的创新能力。跨学科融合教学中，学生可以灵活运用已经掌握的知识，在巩固所学知识的基础上，培养自身的综合分析能力，从而自觉地建构知识体系，提高自身的辨析和应用知识的能力。跨学科融合既包括了不同的学校课程之间的融合，还包括了学校课程与社会资源的融合。学校作为教学的组织者，需要为跨学科融合知识的学习搭建平台，如可以召集不同学科的教师采取整体规划、多学科整合和分组细化的模式进行集体研讨和备课，以开展多种配套课程。跨学科融合教学中，教师应尊重学生的个性化需要，促进学生的特长发展。教师要充分挖掘校内校外的多种资源，根据学生的认知规律和认知特点，设计符合学生生活实际的教学案例。

1. 学科融合

案例5  数学与音乐知识融合

师：音乐和数学有着巧妙的关系，在音乐中有全音符、二分音符、四分音符、八分音符等，它们所代表的音的长短不同，二分音符的时值为全音符的一半。假设全音符的时值为1，我们用分数如何表示二分音符呢？

生1：既然是一半，那么可以记为1/2。

师：很好。四分音符呢？

生2：1/4。

师：以此类推，八分音符为1/8，十六分音符为1/16。如果全音符为四拍，那么二分音符是几拍？

生3：因为二分音符是全音符的一半，所以二分音符为两拍。

……

师：音乐和数学的关系还不止于此，每首乐曲的节拍也是用数字进行表示的，如四三拍、四四拍等，这里的分母代表以四分音符为1拍，而分子则代表每小节有几拍。正是因为不同的音符时值、不同的节拍，我们才能感受到音乐的魅力。

在教学中教师采取问题引导的方式，从一个知识点出发不断延伸，产生多个知识点。本案例中，教师借音乐知识让学生进一步了解分数的含义，从而增强学生对分数这一知识概念的理解，并在后续的问题中进行了具体应用。

案例6  数字编码

师：同学们从开学第一天就有了学号，那么我们的学号是怎么组成的呢？

生1：我们的班级号码04，男生01，女生02，接下来就是每个人的号码。

师：很好，我们还知道了邮政编码和身份证号码，那么大家知道这些号码是怎么组成，这些数字又分别表示什么意思吗？为什么邮政编码是6个数字呢？

教师通过连续追问使学生进一步深入理解这些数字编排的规律和意义，这些数字的形成背后有许多的知识，进而引导学生查阅资料或者邀请邮局、公安局等相关部门人员给学生进行科普和讲解，将数学知识与社会学的相关知识相结合，体现STEAM教育跨学科融合的理念。

2. 社会学习资源融合

STEAM教育的开展不仅涉及课堂中的学科知识，还与生活密切相关，因此仅仅依靠课堂的学习时间是远远不够的，教师还要充分发挥社会资源的作用，让学生能够充分利用课外时间开展实践活动。教师可以进行自主学习的设计，让学生在教学情境的引导下提前进行学习，将所要研究的问题与生活相结合，产生初步的印象，为课堂学习打好基础，并为进一步的探究学习做好铺垫。

案例7  生活中的百分数

这一部分知识与生活密切相关，教师可以进行自主学习作业的布置，让学生提前对百分数进行了解：（1）了解银行的存款利率。（2）选择银行储蓄中最适合的方案进行存钱，并计算一定时间后可以拿到的利息。

通过这些作业的布置让学生提前了解百分数在生活中的应用，对百分数产生初步的印象，按照自己的个性特点去尝试了解想了解的内容，根据自己的想法去了解和学习，实现自我发展的目标。

案例8  自行车里的数学知识

自行车是学生在生活中非常熟悉的物品，其只有真正熟悉自行车才能了解其中的数学知识，因此教师要提前布置好自主学习的作业。

（1）请大家回去学习骑一骑自行车。（2）观察自行车的构造，数一数自行车的前齿轮和后齿轮分别有多少齿数，测量一下车轮的半径并记录下来。（3）观察自行车的前齿轮和后齿轮之间是通过什么进行连接的？在自行车转动的过程中，前齿轮与后齿轮转过的齿数之间有什么关系？在踩踏板转动和车轮转动的过程中，前后轮的转动有什么关系？

学生通过完成教师提前布置的预习作业，深入了解自行车的转动原理，为课堂学习中探索自行车隐藏的数学知识打下了基础。因此STEAM教育理念下数学知识的学习立足于课堂，但不局限于课堂，要将课堂的学习延伸到课外，拓展学习的视野，让学生实现深度学习。

STEAM教育理念下的小学数学课堂不仅关注数学学科知识，而且重视多学科的知识融合，让学生在学习中体会知识的发现过程；不仅关注学习的结果，而且关注学生的主动参与、积极实践，以发挥学生的创意，提高学生的动手实践能力。在“综合与实践”的课程中，通过项目化问题，教师组织学生进行小组合作，借小组活动提高学生的参与度，并让学生直接感受知识发展的过程。STEAM教育理念在教学中得到了广泛的应用，但是在推广过程中还伴随着新的教育模式、学习方式的建构，因此在践行这一理论的过程中要注重理念的精髓，避免过分注重形式，真正将STEAM教育提升学生综合素养的价值用到实处。

参考文献：

［1］ 潘香君. 当项目化学习遇见STEAM课程［J］. 江苏教育，2017（01）：29-31.

［2］ 顾争光. 浅谈STEAM教育理念下的小学数学综合实践活动课［J］. 数学教学通讯，2018（13）：48-49.

［3］ 陈玉琨. 中小学慕课与翻转课堂教学模式研究［J］. 课程·教材·教法，2014，34（10）：10-17+33.