论STEM教育理念融合到小学数学教学中的意义

2019-12-30 254 上传者：管理员

摘要：当下世界各地已广泛开展STEM教育，我国教育工作者旗帜鲜明地提出了自己的思想与工作的方向。本文就STEM教育理念如何融入到小学数学学科，尤其是其核心要素工程素养的培养，提出了从数形结合、深度设问、故事拓展三个角度，通过数学教学让小学生学习相关内容的工程素养得以发展与提升的策略，致力于完善小学数学学科内容。

关键词：
STEM教育
小学数学
工程素养
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我国科学教育的领衔人著名学者郝京华教授就STEM教育提出了自己的见解，他认为STEM教育在我国实施的核心是培养孩子的STEM素养也可以称之为工程素养。工程素养按照其内涵可以分成四个象限，

第一个象限是是对工程认知本体的认识，包括工程师是做什么的，工程师有哪些分类，工程与科学是什么关系，科学与社会是什么关系。这一部分是对工程本体的认知。

第二个象限，各种类别的工程师共同的品质：一是喜欢用图来说话，运用看图、画图等手段表达自己的想法。二是会使用各种工具，有简单的小工具，也有一些稍大稍复杂的工具，作为工程师都会使用这些工具运用所学的科学或者数学的知识来解决问题帮助自己实现想法。

第三个象限是工程设计的一般流程，第一环节明确任务及要求，接受任务；第二环节前期研究，第三个环节头脑风暴，第四个环节细化方案，第五个环节制作小样，第六个环节测试小样。

第四个象限工程思维，包括人性化思维、系统思维、设计思维、评价思维。

数学学科作为STEM的重要分支，如何在教学中渗透STEM教育的理念，通过数学教学让小学生学习相关内容的工程素养得以发展与提升，为我国科学与技术方面的发展打下坚实基础?笔者就小学数学学科中的工程素养培养做出一些探索，为充分实施STEM教育添砖加瓦。

一、通过数与形的结合转化，让学生学会用图说话

我国著名数学家华罗庚曾说过：“数缺形时少直观，形少数时难入微；百般好，隔离分家万事休”。数学学习中，数和形之间有着密切的联系，在一定条件下，数和形之间可以相互转化，而小学生的思维正处在由具体形象思维向抽象逻辑思维转换的关键期，在此阶段，通过看图、画图等培养学生用图说话的习惯事半功倍。苏教版三年级下册安排画线段图解决问题部分，例题：裤子的价钱与上衣的价钱是裤子的3倍，买一套衣服要用多少元？教学中教师启发学生用线段图表示裤子与上衣之间关系，学生讨论先画什么，再画什么来理解画图的先后顺序学习画图。再通过看图分析要求一套衣服的价钱就是求什么，培养学生看图的能力。

苏教版四年级下册安排了画图的策略解决问题的单元，通过这一单元的学习让学生通过画图将抽象的文字转化为直观的图形来理解题意，解决问题。用例题告诉长方形长增加的长度与长方形的面积量，求原来长方形的面积。教学中教师让学生自主操作，按照题目中的条件画出图，培养学生根据所给条件画图的能力。接着教师启发学生说说从图中看出了什么，让学生分小组说说自己的发现，培养学生的看图能力。苏教版五年级下册解决问题的策略中安排了13＋13＋13＋13＋13＋13的例题，启发学生运用画图的策略来解决问题，学生们画出了线段图、长方形图、正方形图、圆形图等来表示这6个分数相加的情况，再启发学生看图求这6个分数的和可以转化为求什么。通过一系列内容的教学安排，循序渐进，螺旋上升，培养学生的画图、看图能力，学会用图说话。

二、提出高认知水平的问题，为学生创设释放创意的空间

康托尔指出：“在数学的领域中，提出问题的艺术往往比解答问题的艺术更为重要”。美国心理学家布鲁纳曾经指出：“教学过程是一种提出问题与解决问题的持续不断的活动。”提出问题与工程思维的培养有着密切联系，课堂上教师能否设计出具有高认知水平的问题，启发学生深度思考，对培养学生的分析性思维有重大影响、创造性思维、批判性思维。设计一题多问与一题多解的问题，培养学生的创造性思维，如：告知a与b比是3∶4，让学生设计本题的问题，可提出如下问题：（1）b与a的比为几比几?（2）a是b的几分之几?（3）b是a的几倍？（4）a比b少几分之几?（5）b比a多几分之几?还可提出百分之几的百分数问题等，这样对于同一条件可以从不同角度提出问题，引导学生寻求多种答案。设计拓展问题引导学生继续向下研究，在每一节课新授与练习基本结束后提出，如在六年级学习了面积的变化，通过实验操作、画图与计算，得出平面图形的对应边长扩大或缩小若干倍，它的面积扩大或者缩小长度比的平方倍。在充分巩固以后，教师相机提出：立体图形的对应边长扩大或缩小若干倍，它的表面积扩大或缩小多少倍，它的体积又扩大或者缩小多少倍，引导学生继续使用画图、操作与计算的方法找寻规律。

三、用好拓展部分内容，加强对工程认知本体的认识

工程师指具有从事工程系统操作、设计、管理、评估能力的人员。工程师的称谓，通常只用于在工程学其中一个范畴持有专业性学位或相等工作经验的人士。工程师遵照一般性法则，在数学和科学上，解决一些技术问题。工程师建立事物，使用普遍法则以设计实际物品。在现行的苏教版小学数学教材中，每一册书都有若干个“你知道吗”，这些内容可以适当拓展作为工程认知本体认识的素材，以此丰富学生对工程师的认识。如宋代科学家祖冲之，除了大家熟知的世界第一位将圆周率值计算到小数第7位以外，他在工程方面也有着极高的成就，他主持设计制造过水碓磨、铜制机件传动的指南车、千里船、定时器等，这为当时的社会生活与科学研究带了诸多便利。魏晋期间伟大的数学家刘徽，用割圆术证明了圆面积的精确公式，并给出了计算圆周率的科学方法。从圆内接六边形开始割圆，每次边数倍增，算到192边形的面积，得到π＝157/50＝3.14，又算到3072边形的面积，得到π＝3927/1250＝3.1416，称为“徽率”。这样的故事在数学书上还有很多，教师可以适当进行拓展，以此作为培养学生工程素养的素材，渗透STEM教育理念。

吴永平.在小学数学学科中渗透STEM教育理念[J].新智慧,2019,(27):14.