張躍
【摘要】隨著素質(zhì)教育的不斷發(fā)展,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維能力愈發(fā)重要.因此,數(shù)學(xué)教師應(yīng)更新教育理念,創(chuàng)新教學(xué)方法,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與綜合素養(yǎng),以實(shí)現(xiàn)新課標(biāo)學(xué)科育人的目的.文章簡(jiǎn)述了STEM教育的內(nèi)涵與初中數(shù)學(xué)融入STEM教育的內(nèi)在價(jià)值,深入探究了基于STEM教育的跨學(xué)科融合教育與學(xué)生創(chuàng)造性思維培養(yǎng)的優(yōu)化路徑,旨在促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)的提升,為初中教學(xué)發(fā)展貢獻(xiàn)力量.
【關(guān)鍵詞】初中數(shù)學(xué);STEM教育;跨學(xué)科融合;創(chuàng)造性思維
STEM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合,涵蓋科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)四個(gè)學(xué)科知識(shí),對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題的能力具有重要作用.目前的初中數(shù)學(xué)教學(xué)中,受陳舊教學(xué)觀念和教學(xué)方式的影響,一些教師過于強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)知識(shí)的傳授,而忽略了培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)造性思維的重要性.這導(dǎo)致了教學(xué)效果的下降,難以滿足當(dāng)前教學(xué)不斷發(fā)展的需求.因此,在當(dāng)前的教育背景下,教師應(yīng)更新教學(xué)理念,有效提升教學(xué)質(zhì)量,教給初中學(xué)生更廣泛的知識(shí)和技能,培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和解決實(shí)際問題的能力,為他們的未來(lái)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).
一、STEM教育的內(nèi)涵
STEM教育是一種跨學(xué)科的綜合教育理念,其包括四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域:科學(xué)(Science)、技術(shù)(Technology)、工程(Engineering)和數(shù)學(xué)(Mathematics).STEM教育旨在將這四個(gè)領(lǐng)域有機(jī)融合,培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力和創(chuàng)造性思維.數(shù)學(xué)是STEM教育的核心,它提供了分析、建模和解決問題的工具,由此強(qiáng)調(diào)了學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的重要性.STEM教育能夠培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維、團(tuán)隊(duì)合作能力、創(chuàng)新和創(chuàng)造性思維等關(guān)鍵技能,能促進(jìn)學(xué)生的全面發(fā)展,提高他們的應(yīng)用能力,從而更好地適應(yīng)不斷變化的社會(huì)需求.
二、初中數(shù)學(xué)融入STEM教育的內(nèi)在價(jià)值
(一)培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維
數(shù)學(xué)作為STEM教育的核心組成部分,為學(xué)生提供了抽象思維和問題解決的關(guān)鍵工具,這對(duì)于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)性思維至關(guān)重要.在STEM教育中,數(shù)學(xué)鼓勵(lì)學(xué)生面對(duì)復(fù)雜問題時(shí)運(yùn)用抽象和邏輯思維解決問題.這種思維方式可激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新潛力,促使他們提出新的方法和觀點(diǎn),而不僅僅是套用已有的解決方案.此外,數(shù)學(xué)強(qiáng)調(diào)模型的構(gòu)建和問題的抽象化,這是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新意識(shí)的關(guān)鍵.學(xué)生需要將現(xiàn)實(shí)問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題,然后使用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行解決.這個(gè)過程鼓勵(lì)學(xué)生從多個(gè)角度思考問題,尋找不同的解決路徑,促進(jìn)了其創(chuàng)造性思維的發(fā)展.最重要的是,數(shù)學(xué)可以使學(xué)生在科學(xué)、技術(shù)和工程領(lǐng)域發(fā)揮創(chuàng)新的關(guān)鍵作用.學(xué)生可以應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)改進(jìn)技術(shù),設(shè)計(jì)工程方案,從而解決實(shí)際問題.這不僅加深了他們對(duì)數(shù)學(xué)的理解,還使他們認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)在現(xiàn)實(shí)生活中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值,激發(fā)了他們創(chuàng)新的熱情.
(二)促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展
STEM教育通過多學(xué)科融合,使學(xué)生有機(jī)會(huì)接觸和參與科學(xué)、技術(shù)、工程和數(shù)學(xué)等不同領(lǐng)域的知識(shí),這有助于培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力,包括認(rèn)知、實(shí)踐、創(chuàng)造和合作等.第一,STEM教育強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科合作,鼓勵(lì)學(xué)生在團(tuán)隊(duì)中共同解決復(fù)雜問題.這種團(tuán)隊(duì)合作不僅提高了他們的社交技能,還培養(yǎng)了他們的領(lǐng)導(dǎo)才能和溝通技巧,使他們能夠更好地適應(yīng)未來(lái)職業(yè)和社交環(huán)境.第二,STEM教育能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐技能,使學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)、項(xiàng)目設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用等將理論知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際中.這種實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有助于學(xué)生理解知識(shí)的實(shí)際價(jià)值,激發(fā)其對(duì)學(xué)習(xí)的興趣,并增強(qiáng)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性.第三,多學(xué)科融合還能為學(xué)生提供更廣闊的知識(shí)視野,幫助學(xué)生理解世界的復(fù)雜性和多樣性.這有助于培養(yǎng)學(xué)生的跨文化意識(shí)和全球視野,使他們更具國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力.這一內(nèi)在價(jià)值將為學(xué)生提供更豐富的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn),使他們?cè)诟鱾€(gè)領(lǐng)域都能有所突破.
(三)推動(dòng)教育多元化與公平性
STEM教育鼓勵(lì)學(xué)校和教育機(jī)構(gòu)采用創(chuàng)新的教學(xué)方法和新穎的教育資源.通過跨學(xué)科融合,學(xué)??梢愿玫亟M織課程教學(xué),提供跨學(xué)科的學(xué)習(xí)體驗(yàn),讓學(xué)生接觸到多樣化的知識(shí)領(lǐng)域.這有助于拓寬學(xué)生的學(xué)科視野,提供更多的學(xué)科選擇,滿足不同學(xué)生的需求.與此同時(shí),STEM教育強(qiáng)調(diào)實(shí)踐和實(shí)驗(yàn),這可以促使學(xué)校更加注重對(duì)資源的應(yīng)用,包括實(shí)驗(yàn)室設(shè)備、工程項(xiàng)目和科學(xué)技術(shù)設(shè)備等,同時(shí)可以鼓勵(lì)政府和學(xué)校管理者為教師提供更多的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和資源,以提高教學(xué)質(zhì)量.此外,STEM教育有助于培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)應(yīng)用能力,使他們更容易適應(yīng)未來(lái)的社會(huì)需求.這將推動(dòng)初中數(shù)學(xué)教育的多元化,使學(xué)生更具發(fā)展力與競(jìng)爭(zhēng)力.
三、初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科融合教學(xué)中培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維的有效路徑
(一)掌握數(shù)學(xué)方法,培養(yǎng)數(shù)學(xué)思維
數(shù)學(xué)作為一門綜合性學(xué)科,在STEM教育中扮演著重要的角色.它具有高度的抽象性和邏輯性,需要學(xué)生掌握廣泛的基礎(chǔ)知識(shí)和方法,包括代數(shù)、幾何、統(tǒng)計(jì)學(xué)等,更為關(guān)鍵的是,學(xué)生需要理解這些數(shù)學(xué)方法之間的聯(lián)系和相互作用.以教學(xué)蘇教版八年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)中的“軸對(duì)稱圖形”為例,在這一節(jié)課中,學(xué)生不僅需要了解軸對(duì)稱圖形的基本性質(zhì),還需要運(yùn)用幾何知識(shí)深入分析這些圖形的對(duì)稱性.學(xué)生需要探究如何通過旋轉(zhuǎn)或折疊來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)稱性,這涉及幾何中的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱和折疊對(duì)稱.這種方法不僅能加深學(xué)生對(duì)軸對(duì)稱概念的理解,還展示了不同數(shù)學(xué)領(lǐng)域之間的聯(lián)系.學(xué)生還可以運(yùn)用代數(shù)知識(shí)驗(yàn)證軸對(duì)稱圖形的性質(zhì).通過構(gòu)建數(shù)學(xué)表達(dá)式,學(xué)生可以定量描述軸對(duì)稱圖形的特征,如對(duì)稱軸的方程,而這需要代數(shù)中的符號(hào)運(yùn)算和方程求解技巧.將幾何和代數(shù)知識(shí)結(jié)合起來(lái),學(xué)生可以全面理解軸對(duì)稱與軸對(duì)稱圖形的概念,并將其應(yīng)用于實(shí)際問題的解決.
教師在這個(gè)過程中起關(guān)鍵作用.教師可以設(shè)計(jì)問題和任務(wù),要求學(xué)生綜合運(yùn)用不同的數(shù)學(xué)方法解決問題.通過這種方式,學(xué)生將思考如何將代數(shù)與幾何相結(jié)合,如何將概率與統(tǒng)計(jì)相聯(lián)系,以便更好地理解和解決復(fù)雜的問題.教師還可以提供實(shí)際問題,鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)方法進(jìn)行解決,從而使他們認(rèn)識(shí)到數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值.此外,教師需要引導(dǎo)學(xué)生形成解決問題的良好習(xí)慣.這包括培養(yǎng)學(xué)生提出問題、分析問題、提出解決方案、驗(yàn)證解決方案的過程.通過反復(fù)練習(xí),學(xué)生將逐漸掌握這一思維過程,不僅能夠應(yīng)對(duì)數(shù)學(xué)問題,還能將這一思維方式應(yīng)用到其他學(xué)科和實(shí)際生活中.
(二)挖掘科學(xué)問題,培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)思維
在初中STEM教育中,挖掘科學(xué)問題并將其融入數(shù)學(xué)教學(xué)是一種有效的教學(xué)路徑,其可以培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維,特別是發(fā)現(xiàn)思維.這一方法在數(shù)學(xué)教學(xué)中具有重要意義,因?yàn)樗軐?shù)學(xué)與科學(xué)領(lǐng)域(如物理和化學(xué))進(jìn)行有機(jī)結(jié)合,激發(fā)學(xué)生的好奇心和解決問題的積極性.教師在數(shù)學(xué)課堂上可以引入與科學(xué)領(lǐng)域相關(guān)的實(shí)際問題或現(xiàn)象,這些問題可以涉及物理學(xué)、化學(xué)等領(lǐng)域的概念,如速度、質(zhì)量、化學(xué)反應(yīng)等,通過引入這些問題,激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)現(xiàn)象的研究興趣,同時(shí)培養(yǎng)他們尋找數(shù)學(xué)解決方法的能力.
(三)應(yīng)用技術(shù)手段,培養(yǎng)創(chuàng)造思維
《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2022年版)》明確強(qiáng)調(diào):“要促進(jìn)信息技術(shù)與數(shù)學(xué)課程融合”“促進(jìn)數(shù)學(xué)教學(xué)方式方法的變革”.應(yīng)用技術(shù)手段進(jìn)行教學(xué)在初中STEM教育中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,特別是在培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造性思維方面.通過將信息技術(shù)融入數(shù)學(xué)教學(xué),教師可以引導(dǎo)學(xué)生積極應(yīng)用資源,培養(yǎng)他們的創(chuàng)造性思維.在教學(xué)實(shí)踐中,教師可以借助信息技術(shù)工具(如計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和教育軟件)為學(xué)生提供豐富的學(xué)習(xí)資源,包括電子教材、模擬工具、在線教程等,讓學(xué)生通過在線資源獲取不同的數(shù)學(xué)知識(shí)和解題方法.這種資源的廣泛應(yīng)用不僅激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,還為他們提供了更多探索數(shù)學(xué)的機(jī)會(huì).
信息技術(shù)的應(yīng)用可以使學(xué)生更好地理解和掌握數(shù)學(xué)知識(shí),并讓學(xué)生更好地參與到問題的解決過程中.學(xué)生可以使用電子設(shè)備和軟件模擬實(shí)驗(yàn)、收集數(shù)據(jù)、分析結(jié)果,這種實(shí)際參與激發(fā)了學(xué)生的主動(dòng)性,使他們能提出新的問題,研究新的解決方案,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)性學(xué)習(xí).這種實(shí)際參與還培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維和問題解決能力.
以蘇教版八年級(jí)下冊(cè)“數(shù)據(jù)的收集、整理、描述”的教學(xué)為例,教師可以引入數(shù)據(jù)分析工具來(lái)指導(dǎo)學(xué)生深入學(xué)習(xí).比如,教師可以設(shè)置學(xué)習(xí)任務(wù)“收集并分析班級(jí)同學(xué)的身高數(shù)據(jù),并制作數(shù)據(jù)圖表”,讓學(xué)生使用電子表格軟件(如Excel)或在線調(diào)查工具來(lái)記錄同學(xué)的身高數(shù)據(jù).學(xué)生可以創(chuàng)建一個(gè)表格,其中包括同學(xué)的姓名和身高,這可以通過電子表格軟件的數(shù)據(jù)輸入功能輕松完成.在電子表格中,學(xué)生可以使用各種功能來(lái)整理數(shù)據(jù),如排序、篩選和去重,這有助于學(xué)生更好地理解數(shù)據(jù)的分布和特點(diǎn).學(xué)生還可以使用電子表格中的圖表工具創(chuàng)建不同類型的圖表,如柱狀圖或折線圖,以可視化表示數(shù)據(jù),這些圖表可以幫助他們更好地傳達(dá)數(shù)據(jù)信息.同時(shí),學(xué)生可以使用電子表格軟件的統(tǒng)計(jì)功能來(lái)計(jì)算數(shù)據(jù)的各種統(tǒng)計(jì)量,如平均值、中位數(shù)、眾數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差等,這可幫助他們更好地了解數(shù)據(jù)的中心趨勢(shì)和分散度.通過融合信息技術(shù),學(xué)生可以用更豐富的形式學(xué)習(xí)數(shù)學(xué),更好地理解抽象概念,更多地參與問題解決過程.這有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維和解決問題的能力,使他們更好地應(yīng)對(duì)未來(lái)的挑戰(zhàn).
(四)開發(fā)數(shù)學(xué)工程,培養(yǎng)應(yīng)用能力
數(shù)學(xué)與工程之間存在著緊密的聯(lián)系,數(shù)學(xué)常常是工程和解決實(shí)際問題的基礎(chǔ).在初中STEM教育中,將數(shù)學(xué)與工程相結(jié)合,可以幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)的實(shí)際應(yīng)用,培養(yǎng)他們的應(yīng)用能力和創(chuàng)造性思維.在教學(xué)實(shí)踐中,教師可以設(shè)計(jì)具體的項(xiàng)目或工程任務(wù),要求學(xué)生應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)進(jìn)行解決.這些任務(wù)可以涉及工程、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析等多個(gè)領(lǐng)域.通過對(duì)項(xiàng)目的實(shí)際探究,學(xué)生不再將數(shù)學(xué)知識(shí)視為抽象概念,而是將其視為解決實(shí)際問題的有力工具.學(xué)生在項(xiàng)目中會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)設(shè)計(jì)、分析和解決問題,這鍛煉了他們的知識(shí)應(yīng)用技能,使他們學(xué)會(huì)如何選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法,如何進(jìn)行數(shù)據(jù)收集和分析,如何優(yōu)化工程設(shè)計(jì),以及如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和模擬.這些技能對(duì)學(xué)生未來(lái)的職業(yè)和學(xué)術(shù)發(fā)展都具有重要意義.同時(shí),在實(shí)際的項(xiàng)目操作過程中,學(xué)生可能會(huì)面臨復(fù)雜的問題和挑戰(zhàn),需要?jiǎng)?chuàng)造性地解決它們.這就鼓勵(lì)學(xué)生提出新的想法,嘗試不同的解決方法,并在實(shí)際操作中驗(yàn)證解決方法.這一過程可培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維和解決問題的能力.
以蘇教版八年級(jí)數(shù)學(xué)上冊(cè)“勾股定理的簡(jiǎn)單應(yīng)用”的教學(xué)為例,教師可以在課堂上設(shè)置學(xué)習(xí)項(xiàng)目,如“設(shè)計(jì)一座斜拉橋模型,確保橋的支撐結(jié)構(gòu)和橋梁滿足勾股定理”.在這個(gè)項(xiàng)目中,學(xué)生要設(shè)計(jì)一座斜拉橋模型,包括支撐結(jié)構(gòu)和橋梁,需要考慮橋的長(zhǎng)度、高度、支撐點(diǎn)的位置以及橋梁的形狀等.這個(gè)設(shè)計(jì)過程需要將勾股定理應(yīng)用于確定各個(gè)部分的尺寸和角度.接著,學(xué)生需要在模型場(chǎng)地上進(jìn)行測(cè)量,以確定支撐結(jié)構(gòu)的位置和橋梁的尺寸,可以使用測(cè)量工具(如測(cè)量尺和角度儀)獲取精確的數(shù)據(jù).接下來(lái),學(xué)生可以將勾股定理應(yīng)用于計(jì)算橋梁各部分的長(zhǎng)度和角度.他們需要確保勾股定理的條件得到滿足,以確保橋的穩(wěn)定性.在設(shè)計(jì)和建造斜拉橋后,學(xué)生可以進(jìn)行模擬和測(cè)試,以確保橋的結(jié)構(gòu)是安全和穩(wěn)定的.他們可以模擬不同的負(fù)載和條件,以驗(yàn)證他們的設(shè)計(jì)是否符合實(shí)際需要.這種實(shí)際應(yīng)用的學(xué)習(xí)方式可以激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,同時(shí)鍛煉他們的創(chuàng)造性思維和解決問題的能力,為未來(lái)的學(xué)業(yè)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).
結(jié) 語(yǔ)
STEM教育不僅為學(xué)生提供了全面發(fā)展的機(jī)會(huì),還為他們提供了應(yīng)對(duì)現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)的強(qiáng)大工具.教師通過讓學(xué)生掌握數(shù)學(xué)方法、挖掘科學(xué)問題、應(yīng)用技術(shù)手段及開發(fā)數(shù)學(xué)工程探究學(xué)習(xí)等STEM教育路徑,可以有效培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造性思維與數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).這一教育模式的推廣和深化將對(duì)初中數(shù)學(xué)教學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生積極影響.
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數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究2023年32期