劉鑫鑫

摘? 要：STEM教育是基于科學、技術、工程和數(shù)學的跨學科教育。在數(shù)學教學中實施STEM教育，教師要“跨科”，學生要“跨創(chuàng)”?；凇癝TEM+”教育背景，數(shù)學教學要與科學、工程和技術牽手、聯(lián)姻、對接，以便培育學生科學、信息和綜合素養(yǎng)。

關鍵詞：“STEM+”背景;數(shù)學課程;課程開發(fā)

所謂“STEM”，是指由“科學（Science）”“技術（Technology）”“工程（Engineering）”和“數(shù)學（Mathematics）”等學科首字母組合，“STEM”教育強調(diào)多學科交叉融合，并且這種交叉融合趨勢還在發(fā)展 [1]。比如，當下已出現(xiàn)“STEAM”，增添了藝術學科（Art）融合?；凇癝TEM+”時代背景，小學數(shù)學課程面臨著挑戰(zhàn)和機遇。以數(shù)學學科為載體，發(fā)展學生STEM素養(yǎng)，是數(shù)學教學應有之義。在小學數(shù)學教學中實施STEM教育，不僅是課程簡單疊加，更是以“數(shù)學”為核心、為靈魂，融合科學、技術、工程教育思想，培養(yǎng)學生數(shù)學問題解決能力，培育學生數(shù)學創(chuàng)新意識和實踐能力。

一、“STEM+”背景下數(shù)學課程開發(fā)的內(nèi)涵

“STEM+”背景下數(shù)學課程開發(fā)，主要是將數(shù)學與科學、工程與技術進行融合。數(shù)學與科學融合，能培育學生求實精神;科學與工程融合，能培育學生應用能力;科學與技術融合，能培育學生信息素養(yǎng)。在“STEM+”背景下，數(shù)學課程開發(fā)具有如下內(nèi)涵。

首先是“跨學科性”?！癝TEM+”背景下數(shù)學課程不局限于學科，要求教師不要過度關注數(shù)學學科邊界，而是要淡化、軟化邊界 [2]。真正將學生趣味置于課程中心。正是在這個意義上，美國學者艾布特斯使用“元學科”來描述STEM。比如，數(shù)學學科中綜合與實踐活動，就具有明顯跨界性。比如學生認識小數(shù)后，開發(fā)《買東西的學問》綜合實踐課程，將學生帶入超市，認識商品價格。在這個過程中，輔之以商品生產(chǎn)日期、保質期等購物知識，并讓學生理解“貨比三家不吃虧”的內(nèi)涵。

其次是“技術性”。實施STEM數(shù)學課程開發(fā)，需要技術支持。比如平板、3D打印機、電路板、傳感器等硬件，還包括思維導圖、Logo畫圖軟件、Scratch編程等軟件。技術作為學生STEM學習的認知工具，應當滲透在活動各環(huán)節(jié)。比如，復習數(shù)學概念關系結構，教師可以運用“思維導圖”工具;復習平面圖形的認識，教師可以結合信息技術，讓學生用Logo軟件工具畫圖，深化學生對平面圖形特征認知;教學幾何形體，可以運用3D打印技術等。

再次是“協(xié)作性”。STEM視野下小學數(shù)學課程開發(fā)具有聯(lián)動性，學生往往以小組為單位，組成共同體，協(xié)同參與學習。在學習中，共同體成員相互啟發(fā)，共同分享信息，從而解決問題。不僅學生需要協(xié)作，教師也需要協(xié)作。這種協(xié)作彌補了作為單科教師的專業(yè)局限。比如教師教學課件制作，可能就需要信息技術教師幫助;比如學生開展數(shù)學實驗，就需要小組合作。比如教學“莫比烏斯圈”，為讓學生認識其拓撲性，可打印莫比烏斯圈模型，讓學生感知莫比烏斯圈只有一個面、一條邊的拓撲特性。

在數(shù)學教學中滲透STEM理念，能讓學生學會整合知識，提高學生探究力和創(chuàng)新力。為此，教師要整合課程資源，營造STEM課程文化氛圍;要“跨科”，優(yōu)化STEM課程內(nèi)容;要引導學生“跨創(chuàng)”，培育學生綜合素養(yǎng)。

二、“STEM+”背景下數(shù)學課程開發(fā)的實踐

基于“STEM+”背景，開發(fā)小學數(shù)學課程實踐，主要將數(shù)學與科學、數(shù)學與工程、數(shù)學與技術等學科融合，發(fā)展學生STEM科學素養(yǎng)、信息素養(yǎng)和綜合素養(yǎng)，培育學生解決數(shù)學實際問題的能力，發(fā)展學生數(shù)學核心素養(yǎng)。

1. 融合科學，培育學生科學素養(yǎng)。

基于“STEM+”視野，教師可以借鑒科學知識、思想方法進行數(shù)學教學 [3]。比如，在做數(shù)學實驗過程中，教師可以引導學生對實驗變量進行思考，主動設計實驗方案，進行實驗記錄，考慮實驗誤差等。這樣，能培育學生科學實驗的嚴謹精神，發(fā)展學生科學素養(yǎng)。

比如教學《升和毫升》（蘇教版四上），在量筒中如何正確讀出液體體積，是教學難點。教師要引導學生展開思考。從上面俯視，讀數(shù)結果與實際準確結果比會怎樣？從下面仰視，讀數(shù)結果與實際準確結果比會怎樣？這樣，不僅有助于學生正確讀出量筒中液體體積，而且能讓學生深入理解不正確讀數(shù)方法，其誤差是怎樣形成的等，這就是數(shù)學與科學的融合。

又如教學《圓錐的體積》（蘇教版六下），在學生實驗過程中，要從科學角度啟發(fā)學生怎樣用實驗材料，黃豆、黃沙還是水？顯然，學生從砂礫空隙視角看，都很容易選擇水這樣的材料，這樣實驗更精準;接著，教師引導學生用等底等高圓柱和圓錐做實驗，但學生會發(fā)現(xiàn)，盡管用水做實驗，可圓柱體積還是近似于等底等高圓錐體積的3倍。為什么呢？難道是數(shù)學結論有問題？抑或是實驗還存在某種誤差？教師還要引導學生從科學視角進行深度思考：為什么用水做實驗材料，還存在誤差？通過對實驗過程分析，學生發(fā)現(xiàn)，無論是將圓錐裝滿水倒入圓柱還是將圓柱裝滿水倒入圓錐，它們的壁上都殘留著一些小水珠，這是因為水有著表面張力。明確了這一點，學生就能認識到，在做圓錐實驗時，誤差是不可避免的，我們能做到的，就是將誤差降低到最小化程度。

在數(shù)學教學中融合科學課程知識，不僅深化了學生對數(shù)學知識本質的認識，而且能豐厚學生的科學素養(yǎng)。教師要引導學生反思，將數(shù)學直觀操作與邏輯推理等結合起來，培養(yǎng)學生實事求是的科學精神。

2. 融合技術，培育學生信息素養(yǎng)。

《義務教育數(shù)學課程標準（2011年版）》明確指出：數(shù)學教學應當合理運用現(xiàn)代信息技術。STEM視角下數(shù)學教學更應重視信息技術工具運用 [4]。比如教學《平均數(shù)》，教師可運用計算機函數(shù)工具AVERAGE，讓學生輸入數(shù)據(jù)計算。比如教學《條形統(tǒng)計圖》《折線統(tǒng)計圖》，教師也可借助EXCEL中統(tǒng)計圖表來展開。這樣的教學，不僅讓學生獲得知識，更為重要的是能增強學生運用信息技術意識，提升學生運用信息技術解決問題的能力，培育學生信息素養(yǎng)。

教學《數(shù)據(jù)的整理》，傳統(tǒng)教學都是教師要求學生用“畫正字”方法來收集數(shù)據(jù)。盡管學生已經(jīng)掌握了“畫正字”的統(tǒng)計方法，但絕大多數(shù)學生厭惡“數(shù)據(jù)的整理”相關習題，因為，他們尋找每一個數(shù)據(jù)段的時候看得眼花繚亂，而且極容易出錯。對于這部分內(nèi)容，教師可以將其與信息技術教學融通起來。一方面可以激活學生學習興趣，學生只需將數(shù)據(jù)輸入EXCEL表格，然后用篩選命令，快速篩選數(shù)據(jù);另一方面，可增進學生運用信息技術意識，學生在生活中遇到類似需要統(tǒng)計大數(shù)據(jù)時，就能主動將數(shù)據(jù)輸入電腦，借助電腦系列功能，對數(shù)據(jù)進行排序、篩選，求出最大值、最小值、平均數(shù)等。教師可以加強云平臺構建，讓學生的學習探究與教學反饋、評價等融為一體。由此，提升學生數(shù)學學習整體效能。

將信息技術融入小學數(shù)學教學之中，要注重實效，充分考慮信息技術對學生數(shù)學學習方式、內(nèi)容的影響，要向學生提供豐富的學習資源，比如開源硬件、Scratch編程軟件以及3D打印技術等，引導學生對之進行綜合運用，讓學生樂于投入信息技術與數(shù)學的整合課程探究之中去。

3. 融合工程，培育學生的綜合素養(yǎng)。

數(shù)學教學尤其是數(shù)學實驗離不開工程設計思想。教學中，無論是實驗操作，還是實驗方案制定都離不開工程思想。工程思想應當滲透、融入數(shù)學教學全過程中。將工程思想、方法融入數(shù)學教學中，能讓學生更深刻地感受、體驗到廣泛的STEM技能、問題和機會。融合工程思想方法，能充分發(fā)揮學生數(shù)學學習自主性、能動性。

以蘇教版小學數(shù)學“校園的綠地面積”（蘇教版五上）實踐活動為例，該實踐活動是學生學習了多邊形的面積（包括平行四邊形、三角形和梯形等）后設計的。第一步，教師可以創(chuàng)設學生熟悉的生活化的問題情境，讓學生自主提出問題。比如“校園的綠地面積包括哪些地方的面積？”“這些草坪、花圃的占地面積應該怎樣計算，分別是什么圖形？”“如果要求出人均綠地面積還應該知道怎樣的條件？”第二步，學生以小組形式討論每一塊綠地的形狀，到校園里去測量相關數(shù)據(jù)，然后分析、比較、綜合，形成初步的綠地面積計算方案。第三步，考慮全校學生人數(shù)統(tǒng)計，設計綠地總面積統(tǒng)計表和人均綠地面積統(tǒng)計表。第四步，對學生綜合實踐活動進行點評，提出意見或者建議。這樣的綜合實踐活動教學，就是一次微型工程活動，需要按照工程設計總體思路、方案，有條不紊施行。

學生數(shù)學問題解決活動、綜合實踐活動離不開工程設計思想。一般而言，在數(shù)學教學中融入工程思想，需考慮各種因素。包括活動方案、影響因素、活動材料、活動操作等。其中最為重要的是活動方案，這是數(shù)學融合工程思想的具體物化。

作為一種新興的數(shù)學教學模式，STEM還處于探索、摸索階段。在小學數(shù)學教學中，教師要始終以“生”為本，有意識地將數(shù)學學科與其他學科進行整合，以數(shù)學課程內(nèi)容為載體，開發(fā)、實施STEM項目活動。凸顯數(shù)學教學開放性、綜合性，不斷發(fā)展學生高階思維，提升學生數(shù)學素養(yǎng)，助推數(shù)學教學邁上新臺階。

參考文獻：

[1]? 張巖，王雱. STEM+課程的開發(fā)與實施——基于“恐龍星球”課程開發(fā)實施的思考[J]. 創(chuàng)新人才教育，2017（3）.

[2]? 張屹，趙亞萍，何玲，白清玉. 基于STEM的跨學科教學設計與實踐[J]. 現(xiàn)代遠程教育研究，2017（6）.

[3]? 任友群，楊曉哲. STEM視角下的教育革新[J]. 基礎教育參考， 2017（1）.

[4]? 趙文靜，張雨強. 初中數(shù)學課程中的STEM教育初探[J]. 中小學教師培訓，2016（10）.