初中数学STEM课程开发的实践探索

【摘要】随着全球化和信息时代的到来，社会对人才的需求逐渐趋向于综合性和创新性.传统的初中数学教学模式在培养学生跨学科思维和创新能力方面存在不足.STEM教育以其跨学科、实践性和创新性的特点，为初中数学教学的改革提供了新的思路.文章首先对初中数学STEM课程开发的内涵进行了论述，然后对课程开发的意义进行了探讨，最后，结合具体的实例对STEM课程开发的策略进行了探索.研究结果表明，初中数学STEM课程开发能够有效促进学生综合素质的提升.通过跨学科的学习方式和综合性的实践能力培养，学生的科学素养、信息素养、工程素养和数学素养得到了全面提高.

【关键词】STEM教育；初中数学；课程开发；跨学科学习；综合素质

引 言

随着科技的飞速发展，社会对人才的需求日益趋向多元化和全面化.传统教育模式已难以满足这一需求，尤其是在初中数学教学中，若教师只是一直依靠知识教学又或是开展应试式的训练，则无法跟上现有教育的脚步.因此这一现状需要改变，要想加强学生实践能力的培养，就必须找到新教学方法.STEM教育作为一种注重科学、技术、工程和数学跨学科融合的教育理念，为初中数学教学提供了新的改革方向.通过STEM教育，可以打破学科壁垒，将数学与科学、工程、技术等领域紧密结合，为学生提供丰富多元的学习资源和体验.这不仅有助于拓宽学生的知识视野，还能有效提升学生的实践能力和创新思维.因此，开发初中数学STEM课程显得尤为重要.这样的课程能够让学生在探索中学习，在实践中成长，培养他们解决问题的能力和创新精神.通过STEM课程的实施，期望能够为学生打下坚实的核心素养基础，使他们成为适应未来社会需求的高素质人才.STEM教育为初中数学教学改革提供了新的机遇和挑战.教师应该积极探索和实践，为学生的全面发展创造更多可能性.

一、初中数学STEM课程开发的内涵

初中数学STEM课程开发的目标是突破传统学科的界限，促进数学与科学、工程与技术等多个领域的深度整合.这一跨学科课程开发方式在开阔学生学习视野的同时还能促进学生综合素质整体提高.初中数学STEM课程的发展内涵主要有跨学科性、技术性、协作性和实践性.这种跨学科课程开发方式既能开阔学生学习视野又能促进全面发展.

（一）跨学科性

初中数学STEM课程发展注重跨学科整合，通过将数学和科学、工程和技术交叉整合形成一个综合性学习项目.这种跨学科教学方式可以让学生对数学知识有更深刻的认识和运用到实际问题解决当中.与此同时，跨学科性也需要学生有更宽广的知识储备与更灵活的思维方式来迎接复杂多变的学习挑战.

（二）技术性

STEM环境下的技术应用是数学课程发展过程中的一个重要环节.初中数学STEM课程的开发需借助于平板电脑、3D打印机、传感器等先进技术工具与设备.这些技术工具既有助于学生对数学知识有更直观的认识，又能增强学生动手与创新能力.与此同时，技术性要求促使教师不断地更新教学理念与方法，使其能够与时代发展相适应.

（三）协作性

初中数学STEM课程的开发强调学生协作精神与团队合作能力的培养.学生学习时经常要分组一起完成作业与项目.学生之间要互相启发、一起交流信息、一起解决问题.该协作方式既能培养学生合作意识与团队精神，又能增强其沟通能力与问题解决能力.与此同时，教师还需主动参与到学生合作过程中去，并给予必要的引导与帮助，从而保证学习活动能够顺利开展.

（四）实践性

初中数学STEM课程的开展，突出了实践性学习途径.通过实践活动、项目学习等方式，可以使学生对数学知识有更深刻的认识并运用到解决实际问题当中去.实践性学习方式既能增强学生动手能力与创新能力，又能发展问题解决能力与批判性思维能力.所以在进行初中数学STEM课程的开发时，要求教师要设计出实践性较强的学习任务与项目来引导学生主动参与到实践活动中来，以此来提升学生学习的效果.

二、初中数学STEM课程开发的意义

初中数学STEM课程开发的意义深远而重大.它不仅推动了数学综合课程体系的形成，打破了学科界限，使数学知识与其他学科深度融合，解决了知识碎片化的问题，也显著提升了数学课堂教学的质量，通过问题或项目导向的学习方式，激发了学生的学习兴趣和求知欲.更重要的是，STEM课程促进了初中数学教学模式的创新，培养了学生的实践能力和团队合作精神，为培养具备核心素养的未来人才奠定了基础.此外，这一开发过程还积累了宝贵的创新实践经验，为数学教育领域的持续发展提供了有力的支持.

（一）促进数学综合课程体系的形成

初中数学STEM课程开发能够推动数学综合课程体系的形成.这一体系融合了科学、工程、技术和数学等多个领域的知识，打破了传统学科的界限，实现了数学内容与教学的深度整合.这种融合不仅促进了不同学科之间的相互渗透与深入理解，还集合了多学科的优势资源，有效解决了知识碎片化的问题，使数学教育更加贴近现实生活，着重培养学生的实际问题解决能力.

（二）促进数学课堂教学质量的提升

初中数学STEM课程以问题为导向或者项目为导向，促使学生在整个教学过程中主动参与.该方法能让学生沉浸在数学探究中，同时结合学生真实生活情境进行课程内容设计，进一步提高学生学习的专注度，大大激发其求知欲与学习兴趣.这对推动数学课堂教学质量提高有明显的促进作用.

（三）促进初中数学教学模式的创新

STEM课程的引入极大地推动了初中数学教学模式的创新.这一模式注重提升学生的实践能力，通过精心设计的课程内容和教学环节，逐渐培养学生的数学应用意识，使他们能够在学习与实际应用之间灵活转换，并在实践过程中获得成就感.在这一教学模式下，教师的角色发生了显著变化，他们更多地扮演了组织者和引导者的角色.通过组织小组协作学习，不仅锻炼了学生的独立思考和探究能力，也极大地增强了他们的团队合作精神.同时，这种新型的教学方式也促使教师不断自我反思，积极探索创新的教学方法，从而有力推动了初中数学教学模式的革新与发展.

（四）促进初中数学课程创新经验的积累

初中数学STEM课程开发积极顺应数学课程整合的趋势，进一步加强数学与科学、技术等学科的交叉融合.在课程设计中，特别强调实践应用的重要性，通过实施具体课程，鼓励学生运用数学知识解决科学、技术等领域中的实际问题，以此促进学生核心素养的全面提升.同时，教师不断从教学实践中汲取经验，深入探索基于STEM教育理念的数学课程设计策略，这不仅丰富了该理念在数学课程开发领域的研究成果，更为数学教育领域积累了宝贵的创新实践经验，为未来的课程创新提供了有力支持.

二、初中数学STEM课程开发的策略

（一）融合科学：开发科学素养型课程

为了培养学生的科学素养，教师可以将数学知识与科学知识相结合.基于“STEM+”的视角，教师应引导学生将科学知识、思想方法融入数学学习中.如，在数学实验过程中，教师可以指导学生思考实验变量，设计实验方案，记录实验数据，并考虑实验误差等因素.这种教学方式不仅能培育学生科学实验的严谨精神，还能有效发展学生的科学素养.

例如，在教学苏教版八年级下册“反比例函数”这一课的内容时，教师可以通过引入物理学科的多个问题，如路程、速度与时间，电流、电阻与电压等，展示反比例函数在解决实际问题中的应用.反比例关系的物理问题为学生学习反比例函数提供了宝贵的素材，有效促进了数学与物理知识的融合.在教学过程中，教师引导学生深入挖掘这些物理问题的数学内涵，并运用反比例函数的知识进行解析.这不仅能够加深学生对反比例函数概念的认知，还有助于他们学科素养和实际问题解决能力的提升.同时，教师鼓励学生采用多样化的方法，例如可以认真去观察度量，或亲手操作实验等，试着用图形变换的方法来进行逻辑推理.这样的教学方法不仅提升了学生的学习兴趣，也培养了学生的科学探究精神和严谨的实验态度，为他们未来的学习和研究打下坚实的基础.

以上案例中，这种将数学知识与科学知识相结合的STEM课程开发策略，不仅丰富了学生的学习内容，也提高了学生的科学素养和综合能力.

（二）整合技术：开发信息素养型课程

随着信息技术的快速发展，数学教学也需要与时俱进.根据《义务教育数学课程标准（2022年版）》的指导，教师应注重信息技术与数学课程的整合.在教学中，学校应重视使用信息技术工具，如多媒体教学设备、在线学习平台等，为学生提供丰富的学习资源.同时，教师应引导学生运用信息技术工具进行数学学习，提高学习的趣味性和效率性，进而发展学生的信息素养.

例如，在教学苏教版九年级上册“直线到圆心的距离与圆的半径的关系”一课时，教师可以将其与信息技术结合在一起，开展一次有趣的动态探究活动.这些活动通过模拟直线与圆的相对运动，学生能直观看到圆与直线间其位置是如何发生变化的，同时发现直线到圆心距离，和圆半径间的齿线.利用计算机测量的功能学生能验证这种位置关系所对应的数量关系变化，加深对知识的理解.同时，加强云平台的构建和应用，通过在线学习平台为学生提供丰富多彩的学习资源，成为提升教学效果的关键一环.这一平台不仅实现了教学与反馈的即时一体化，还使教师能够借助信息技术平台布置作业、进行在线批改，并通过视频及时解答学生的疑惑.

这样创新的教学法可以有效减少学生在学习中的压力，帮助他们在轻松的环境下开展学习，有效提高学习效率，并快速掌握相关知识.同时，教师与家长利用视频沟通的方式，可以让家长更好地了解学生在学校的学习进度，增加了家庭访问的频率.这不仅加强了家校之间的沟通与联系，还有助于教师根据学生的实际学习状况，灵活调整教学策略，以确保教学效果达到最优化.

以上案例中，这些技术工具的引入，不仅要求学生对数学知识有了更深入的理解，也促使教师不断地更新教学理念与方法，使其能够与时代发展相适应.在STEM环境下，数学教学不再是单纯的公式记忆和计算练习，而是变得更加生动、有趣和富有挑战性.整合技术、开发信息素养型课程是数学教学的重要方向.通过运用信息技术，能够给学生营造出一个较为丰富多彩的环境，提高学生学习的兴趣与效率，发展学生的信息素养，从而为今后的学习与生活打下一个扎实的基础.

（三）融入工程：开发综合素养型课程

工程思想应用于数学教学有很大价值.要发展学生综合素养就必须把工程思想贯穿于数学教学.不管是实验操作或实验方案的制订都要靠工程思想来引导.教学时，教师要指导学生用工程的思想与方法解决问题，使他们对STEM的技巧，问题与机遇有更深的体验.将工程思想方法融入其中，可以发挥学生数学学习自主性和能动性，促进学生综合素质提高.

例如，在教学苏教版七年级上册“走进图形世界”这一单元时，教师可以巧妙设计《制作火车模型》这一STEM课程.课程以小组合作形式进行，一个完整的学习过程中需要包括背景了解、问题提出与解决、思考评论、延伸使用等几个部分.问题提出阶段教师可利用有趣的教学法抓住学生兴趣，如采用多媒体展示高铁五次提速的新闻，通过热点事件吸引学生，进而引导他们思考并提出制作火车车厢模型的实际问题.进入解决问题环节，教师强调数学知识与工程实践的融合.首先，通过动画展示，学生理解从立体图形到展开图，再由展开图还原为立体图形的转换过程，认识到制作模型前理解展开图的重要性.随后，学生分组讨论，深入研究展开图的特点，并动手绘制.接着，根据绘制的展开图，学生动手折叠成立体模型，并用透明胶固定.这一过程中，学生不仅应用了数学知识，还亲身体验了工程设计的实际操作.在反思评价阶段，学生先组内互评再组间互评，不断完善作品.全班分享与教师点评则帮助学生提升自我反思能力，并从他人作品中学习优点.最后在延伸环节，学生尝试着自己制作高铁模型，与小伙伴们一起分享在制作时遇到的问题，以及遇到问题后是如何想办法解决的.这样可以有效锻炼学生的实践及创新能力.

以上案例中，《制作火车模型》课程使学生能够在STEM环境中，综合运用数学、工程及创新思维，为他们的学习和未来职业发展打下坚实基础.

结 语

总之，将STEM教育理念引入初中数学课程开发中，打破了传统学科的界限，拓宽了学生的视野，有效提升了他们的跨学科思维和创新能力.STEM教育在重视知识传授的同时，也注重实践和创新，给学生以更宽广的空间.放眼未来，不断深化初中数学课程STEM教育的运用，探寻更加创新的教学模式，从而发展学生核心素养与综合能力.也希望更多的教育工作者参与到STEM教育队伍中来，一起促进教育领域的不断进步和发展，从而为培养出符合未来社会所需要的复合型人才做出贡献.

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