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STEM教育理念在高中数学课堂教学中的应用

2020-08-14李朝艳

中学课程辅导·教育科研 2020年22期
关键词:STEM教育理念高中数学课堂教学

李朝艳

【摘要】高中数学新课标要求教育需顺应社会现代化发展潮流,在结合高中生认知和思维发展规律的基础上,促进其数学核心素养的形成,并且加强数学与其他学科之间的关系联结。近年来我国的高中教育面临重大挑战,高中生不能做到知识之间的融会贯通,数学应用视野闭塞,数学成绩虽然较高但是难以发展成国家迫切需要的高科技人才。为解决这一教育弊端,我国引入了国际上盛行的STEM教育理念,以期能够培养更具有实践性、创新性和探索能力的新时代高中生。

【关键词】高中数学   STEM教育理念   课堂教学

STEM是科学、技术、工程、数学的英文缩写,该理念兴起于20世纪80年代的美国,是美国为促进创新型人才培养而出台的一项教育政策。主要做法就是在教育中将四类内容进行内在有机整合,遵循PBL问题导向原则引导学生以综合性、科技性的现代化眼光去发现数学问题,并且在集体协作中讨论和解决问题。相比于传统的数学教学,STEM教学理念更加注重跨学科性和教育艺术性,强调在具体情境中让高中生体验到数学和理性思维的作用,增强数学操作的技术性和和协作性,发展学生在团队中解决实际应用类问题的能力。

一、在课堂教学中实现跨学科融合

高中数学知識涉猎类型广泛,公式定理并非是孤立存在的。在传统的数学教学中,教师总是让学生用单一的数学公式思维去进行习题解答,限制了学生的认知维度,不利于其数学核心素养的提升。学生在数学问题的解决过程中强行套用公式,缺乏与其他相关学科进行横向联系的意识和科学严谨的研究态度。教师应该利用STEM理念让学生在充满趣味性的体验型课堂中探究数学知识。例如在教学《直线的倾斜角和斜率》一课时,教师给学生出示不同坡度的道路指示牌模型,让学生加强对斜坡和斜率概念的理解。同时在高中物理学习中加速度、平均速度一章也会运用到斜率知识,数学教师可以让学生从物理角度展开对斜率的讨论,加强对数学的内化理解。在教授“球体积”时,学生对于球体积的公式一般都是死记硬背。为了提高学生的科学探索素养,教师可以让学生进行相关的科学实践,让学生用沙子灌满空心球,然后将沙子倒入量器中就能够获得球的体积,对V=(4/3)πr3公式的求解过程和意义更深刻的理解。在这一过程中学生能够感受到物理、科学、实验与数学之间的内在联系,从而加强数学研究与学习的跨学科意识。

二、引导学生将数学思维与科技生活相联系

在信息技术广泛应用的现代社会,理论知识与科学信息技术的联系越来越广泛。STEM教育理论要求培养具有现代信息技术才能的创新型人才,能够将数学知识在信息技术中进行实际应用。数学中有许多关于规律探索的知识,学生在计算的过程中可能会有难度,并且会在这一过程产生厌烦感,这时教师就可以适时地引入信息技术,例如在教学《数列》一课时,教师可以与学校的信息技术教师提前进行协调沟通,带领学生参照以前学过的“算法框图、条件语句”等数学知识,运用高中计算机操作基础进行科学、合理的算法设计。这一过程将数学计算和信息技术应用紧密结合起来,学生发现科技让数学运算变得更加高效,数学知识也能通过信息技术为生活运算提供便利,从而产生综合性的数学学习视野。由于技术操作具有复杂性,教师还可以让学生进行集体性的协作,在设计程序的过程中要明确具体步骤、进行严谨地排错和程序检测。STEM教育让学生畅游在信息化数学应用的海洋中,实现自我操作技术能力的切实提升,明确数学学科的意义,在数学学习中提升自己的价值观念。

三、设置综合性的问题导向

现代教育要培养的人才是具有想象力和创新性的,而不是只会照搬旧知识、旧模式的“书呆子”。在传统的数学教学中,教师的过度掌控对学生思维产生限制的弊端越来越被凸显出来。教师强压性的知识灌输让学生失去了思考的机会。STEM人才培养计划要求教师给学生设置合理的问题切入点,带领学生积极发现问题,结合生活应用、工程造物、数学知识展开合理的假设和推测,并且在团体协作的过程中进行科学验证,通过自己和团体的力量找出问题的答案,并且在反思的过程中形成数学建模思维以及综合性的学科素养。因此教师应该设置问题情境,培养高中生逻辑思维能力。例如在教学“三角函数”章节时,教师可以引入建筑工程行业的具体设计案例让学生主动产生疑问,去分析怎样建筑才最牢固,并且用三角函数分析这样设计的合理性。学生能够对知识概念进行深化了解,并且与生活中的建筑工程知识相联系,培养学生的问题探究意识和生活化视野,从而提高学生的逻辑思维和解决问题的数学科学能力。

结语:我国在引进STEM教育理念的过程中出现了各种问题,许多教师认为STEM就是让学生从事技术和工程操作,比如制造机器人。但是在实际的教学中却很难将技术、科学与具体的数学课堂联系起来。因此教师在应用先进教学理念时,应该考虑我国实际国情和学生的接受能力,深入研究理论的内涵的目的。教师需结合高中数学知识的特点进行情境创设,引导学生进行开拓性思维探索,在集体协作的过程中发展自己的理性思维和动手实践操作能力,逐渐形成跨学科意识。

【参考文献】

[1] 卢卫. 有关高中数学教学中渗透STEM教育的思考[J]. 中外交流, 2018, 000(031):169.

[2] 欧阳才学. STEM教育理念下数学教学实践探索[J]. 中学数学教学参考, 2019(30).

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