STEAM教育理念以激發(fā)興趣愛好為切入點，鼓勵學生在學習中自主探究，尋找解決策略，提高綜合能力。本文研究如何將STEAM素養(yǎng)融入高中數(shù)學教學實踐，本質上是整合高中數(shù)學的學科知識，使整個學習過程變得立體、有層次——以學科學習為主要內容，從知識、技能、情商、智力、價值觀等滲透點向外無限輻射。教師依據(jù)本區(qū)域的教學現(xiàn)狀，從學生的能力、興趣、關注點出發(fā)設計教學過程，激發(fā)學生的自主學習能力，促進學生在學習過程中發(fā)揮主觀能動性，進而培養(yǎng)學生的數(shù)學核心素養(yǎng)。

一、高中數(shù)學教學活動與STEAM理念融合過程分析

本節(jié)課是探討空間直線與平面之間關系的起點，其中蘊含了眾多深刻的數(shù)學思想，如將空間問題轉化為平面問題，或者將無限問題轉化為有限問題等。這些思想為后續(xù)學習面與面之間的平行關系，以及線與面之間的垂直關系提供了必要的理論知識和方法論基礎。

傳統(tǒng)教學忽視了學生“發(fā)現(xiàn)過程”的重要性，導致學生在學習過程中只會生搬硬套，無法靈活運用定理解決問題，因此教師將STEAM理念融入教學勢在必行。為了深化學生的實踐操作技能，激發(fā)他們的創(chuàng)新思維，筆者精心設計了以“折紙藝術”為核心的探究活動。這些活動將工程技術（S）的核心理念融入其中，有效鍛煉學生的空間想象能力，提升其數(shù)學建模素養(yǎng)。此外，筆者將藝術（A）與數(shù)學理念相融合，在思辨環(huán)節(jié)著重提升學生的邏輯推理能力。

二、高中數(shù)學教學活動中STEAM理念應用分析

（一）教學目標

1.明確如何判斷直線與平面呈平行關系（判定定理）并靈活應用，利用藝術、工程等理念實現(xiàn)學科融合。

2.通過折紙試驗明晰定理的由來過程，提升空間想象力和邏輯思維能力。

3.在折紙的過程中學會將立體幾何問題轉化為平面問題，掌握轉化能力，體會化歸思想。

（二）設計理念

在本次課程的設計中，筆者精心構建了三個主要環(huán)節(jié)（如圖1所示），旨在引領學生經歷一場知識內化的過程。這一設計不僅揭示了直線與平面平行判定定理的探索過程，還激勵學生自主探索，獨立完成知識體系的構建。在此過程中，學生能夠提升自身的數(shù)學建模能力，強化自己的空間想象力、邏輯推理等數(shù)學核心素養(yǎng)。

（三）教學過程

任務一：通過生活事例激發(fā)空間感知能力

教師：在三維空間中，直線與平面之間存在哪些可能的位置關系？

學生：二者平行、二者相交、一條直線在平面上。

教師：在日常生活中，我們能找到哪些例子，讓我們直觀地感受到線面平行的概念呢？

學生：例如，教室里的日光燈棒與地面，或是足球門框上沿所在的直線與操場地面，都是線面的平行現(xiàn)象。

教師：那么，我們如何去判定一條直線是否與一個平面平行呢？（用多媒體展示圖2），讓我們來觀察直線a與平面α的關系。直線a是否與平面α平行？請闡述你的觀點和理由。

學生1：不平行，它倆雖然現(xiàn)在沒相交，但是將直線延長之后肯定會和平面相交的。

學生2：通過肉眼觀察沒辦法判定它們倆是不是平行的，萬一是角度造成的錯位呢？

（設計意圖：當前學生已經掌握了直線與平面平行的基本概念：兩者無公共點，但是圖2引發(fā)了激烈的討論，學生意識到直接觀察無法驗證圖形之間的關系，因為直線與平面都是無限延伸的。這種認知上的矛盾促使學生認識到學習本節(jié)課的重要性，為知識體系的構建奠定了堅實的基礎。）

任務二：設計實驗，帶動主動探究

（用多媒體展示圖3）

教師：請仔細觀察屏幕上的圖片。你們感覺線段AB與平面α是什么關系？

學生：如果單純用眼睛看的話好像是平行的，但我不敢確定。

教師：沒錯，從數(shù)學角度來說，圖形之間的關系必須通過一系列證明才能得出結論，那么我們現(xiàn)在共同做一個小實驗，來驗證一下這條線和平面是否平行。

實驗指導：現(xiàn)在請大家拿出我們準備好的卡紙，將這張紙的四個點標注為A點、B點、C點和D點，接下來把這張卡紙平放在桌面上，現(xiàn)在我們以立體幾何的角度來觀察桌面，將桌面標注為平面α。接下來，請你們動動手，隨便折一下這張紙，隨后在折痕的兩端標記上點E、F。

教師：現(xiàn)在請大家以小組的形式探究兩組問題：

（1）在我們的這張紙上線段CD是否與折痕EF平行呢？線段CD與平面α是否平行呢？如果是，請說明原因。

（2）折疊能讓線段CD與平面α平行嗎？具體原因是什么呢？

（學生小組討論，教師巡視）

教師選取兩組學生進行示范。

（設計意圖：折紙實驗是數(shù)學思想與技術理念的融合，引導學生學會建立模型分析問題，培養(yǎng)學生運用抽象思維解決實際問題的能力。此外，小組合作的形式使學生能夠在交流和討論中互相學習、共同進步，有效豐富學生的學習生活，為他們未來的人生道路奠定堅實的基礎。）

任務三：展示成果，總結歸納定理

學生（小組代表）：我們觀察到折痕EF與CD不平行時，四邊形CDEF便呈現(xiàn)出梯形的形狀。在這樣的情況下，梯形的兩條腰DC和EF如果被延長，它們必定會在某一點上相交。假設這個交點是M，那么點M就會位于直線EF上。由此，我們可以推斷出點M同樣位于平面α內，這表明直線CD與平面α發(fā)生了相交（如圖4所示）。

教師：你們小組完成得非常棒，接下來我要找一個小組回答第二個問題，我們該怎樣讓CD與平面α保持平行呢？說出具體操作方法和原因。

學生（小組代表二）：折痕EF與CD保持平行時就意味著直線CD與平面α之間存在平行關系，具體原因我也解釋不清楚……

教師：沒關系，這也是我們本節(jié)課學習的重點，接下來我們一起探討一下。

教師：判定線段CD平行于平面α的依據(jù)是什么？

學生：我們之前學的平面和直線存在平行關系的定義。

教師：要精確地定義直線CD與平面α的平行關系，我們必須確定它們之間不存在任何交點。換句話說，平面α上的任意一點都不會位于直線CD上。

（學生舉手表示要進行詳細說明）

學生：這張紙上的折痕也就是EF與CD是平行關系，也就是說這兩條線不會產生交點，換句話說，折痕EF也不會和平面α內的任何一點相交，這個時候我們在平面α上做一條與EF平行的線，只要證明該平行線和CD平行，就能證明EF平行于CD了。

教師：你說的完全正確，在探討直線與平面平行的條件時，我們可以依據(jù)定義來闡述這一概念。那么你能根據(jù)定義總結一下什么情況下直線與平面平行嗎？

學生：直線和平面在三維空間中沒有任何公共點，即直線上的任何一點都不在平面內，直線與平面沒有任何交點，也就是說，直線完全位于平面的另一側。如果直線上的兩點都在平面外，那么過這兩點的直線與平面平行。

（設計意圖：折紙實驗的引入，不僅豐富了教學手段，更讓學生在動手操作中直觀地理解了線面平行的條件，為后續(xù)幾何學的學習打下了堅實的基礎。）

三、高中數(shù)學教學活動中STEAM理念應用實踐思考

（一）立足STEAM理念制訂教學目標

過去，教師經常將精力集中于單獨學科的知識和能力傳授，這種做法過于強調結果的重要性，忽視了學習過程的價值，無法通過課堂教學促進學生發(fā)散思維，更遑論培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。相比之下，STEAM教育理念則提倡多學科的深度融合，突出跨學科知識和技能的綜合運用。教師若能立足于STEAM理念，教學目標的設定將更加全面且精確，促使高中數(shù)學課堂從單純的知識技能傳遞轉變?yōu)閷W生能力和素養(yǎng)的提升。通過這種轉變，學生能迅速掌握必要的知識，同時發(fā)展其理論知識的綜合應用能力和創(chuàng)新精神，為未來的學習和生活打下堅實的基礎。

（二）依據(jù)STEAM理念設計探究活動

在STEAM教育理念中，動手操作結合思維活動是其核心特征之一。在上述教學內容中，學生面臨的主要挑戰(zhàn)是掌握教材中涉及的“降維”概念，就是將空間中線面平行的復雜問題轉化為更為簡單的線線平行問題，需要具備一定的空間想象力。本節(jié)課通過折紙、自主探究等實踐活動將抽象的空間形式具體化、形象化，從而在學生的大腦中形成清晰的空間印象。學生通過親手制作模型，不僅能直觀地觀察到空間形式的轉換，還能將復雜問題簡單化，親歷探究數(shù)學問題的完整流程。從知識的發(fā)現(xiàn)到生成，每一個步驟都鍛煉了學生的思維能力。在這個過程中，學生不僅學習了教材中的知識，更重要的是體會到了其中所蘊含的思想方法，并揭示了數(shù)學知識的理性思維和教育價值，為未來的學習和生活打下堅實的基礎。

（三）運用STEAM理念提升學生素養(yǎng)

在STEAM教育理念指導下，小組合作成為課堂學習的基石，帶動學生展開自主探究式學習。在探索直線與平面平行性的過程中，學生與教師互動頻繁，共同探討問題，思想的火花在討論中不斷迸發(fā)，不同的觀點相互碰撞，充分調動了自身的主觀能動性。在實踐中動手操作和深入反思論證中，學生逐漸掌握發(fā)現(xiàn)問題并解決問題的技能，如將復雜問題簡化、空間問題平面化等，從而有效地增強了在模型建立、空間想象和思辨推理等領域的素養(yǎng)。STEAM教育理念視域下的教學并不是對傳統(tǒng)教學方法的徹底摒棄，而是學科融合基礎上的教育升華。在這種融合教學模式中，立體幾何的教學超越了簡單的知識傳授，轉而以學生的主動探索為活動中心，通過知識的傳授與拓展來構建課程，清晰地體現(xiàn)了STEAM教育探究性和開放性的特點，進而全面提升學生的綜合能力。

（作者單位：甘肅省慶陽市慶城縣驛馬中學）

編輯：陳鮮艷

作者簡介：劉俊琴（1971—），女，漢族，甘肅慶城人，本科，高級教師，研究方向：中學數(shù)學教育教學。