论STEM教育的内涵及其在初中数学自主课堂教学中的应用策略

摘 要：中国的初中教育已经进入转型期，呈现出向综合化发展趋势。初中数学教学中，展开STEM教育就是对初中学生进行跨学科教育，通过学科整合，使得数学知识的教育内容不再局限于教材，而是向各个领域扩展，由此将学生的兴趣激发起来，使得学生的自主学习能力有所增强。文章对STEM教育的内涵及其在初中数学自主课堂教学中的应用策略展开研究。

关键词：STEM教育；初中数学；自主课堂教学

中图分类号：G633.6

文献标识码：A

文章编号：1674-120X（2018）33-0070-02

在初中课程教学中，数学是基础课程，采用STEM教育模式，就是在开展数学教育中将科学、技术和工程的内容融入其中，不再将教学局限于数学理论和运算，而是从应用的角度展开数学教学，提高学生的数学学习能力和应用能力，帮助学生将数学思维建立起来，养成运用数学方法解决问题的好习惯。

一、STEM教育的内涵

STEM教育就是与数学知识相关的科学、技术和工程的教育。STEM教育关乎一个国家的发展，是企业发展的动力。美国对STEM教育给予了高度重视，并从立法的角度为STEM教育提供了保障。除了美国，澳大利亚、加拿大等国家对STEM教育也给予了高度重视，实现了创新型人才的培养。

STEM教育的实施，可以促进学生在学习数学的过程中不再被动地接受教师传递的知识，而是将数学知识与科学、技术和工程相融合，培养学生对数学知识的应用性和技术性，使得人才的职业技术能力、环境保护能力等都有所增强。

STEM教育与传统的教学模式有所不同，在学生的学习中，也要打破常规的学习方式，而是从科学、技术和工程的角度展开学习。STEM教育首先将工程项目合作关系建立起来，将项目团队组织起来，然后将项目方案制订出来，对数学教育系统进行设计，最后做好开发工作，根据教学需要对系统做出调整。教师在教学中引导学生从项目研究的角度，结合真实情景学习，对学生的数学知识理解能力进行培养。学生运用批判的思维学习，数学分析能力有所提高，运用数学知识解决问题的能力也会相应地提高。

二、STEM教育在初中数学自主课堂教学中的应用策略

1.将科学知识融入数学教学中

将科学知识融入数学教学中，可以培养学生的求真务实的精神。数学教师在教学中，将科学知识融入其中，让学生从科学的角度理解数学难题，即便是没有深入理解，数学思维也会不断扩展，随着知识的运用，就会从应用的角度更为深入地理解数学知识。

比如，在讲解《反比例函数》的时候，将物理学科的知识用于数学知识教学中，在解决物理问题的时候，就可以对反比例函数进行合理运用。学生通过解决物理问题，深入理解数学知识。当然，在解决物理问题之前，还要让学生了解物理背景，扩展知识面。

将物理学科融入数学教学中，将数学作为工具，解决物理问题，可以让学生认识到数学的有用性。在数学的反比例教学中，将物理学中的各种概念关系运用起来，包括速度与时间的关系、电流和电阻的关系、电阻与电压的关系以及面积与压强的关系等都与数学的反比例教学相结合，让学生从物理的角度对数学的反比例函数和正比例函数正确理解。

2.将技术内容融入数学教学中

在数学教学中，要从教学的实际出发进行教学设计。教师在教学中将信息技术融入其中，将数学内容合理利用于信息技术当中，将数学知识延伸到技术领域中，还可以对信息技术深入探索。所以，在数学知识的教学中，教师要对信息技术进行充分利用，也要从技术的角度出发对数学教学模式进行调整。

比如，在直线到圆心的距离与圆的半径关系的教学中，可以将计算机技术充分运用起来。应用计算机软件进行操作，可以让各种图形动起来，根据教学需要对这些图形进行调整，了解直线与圆心之间的距离，以及直线与圆的半径之间所存在的关系，发挥计算机的测量功能，通过测量就可以对位置关系进行总结，让学生对数量关系充分了解。

在数学课堂中融入信息技术，学生对知识有所感知，对数学与技术之间的关系充分掌握。将云计算平台充分运用起来，有助于实现数学知识与技术教学的一体化。

在给学生布置作业的时候，教师可以在网络平台上将作业传递给学生。当学生写完作业之后，通过网络平台传递给教师，教师可以应用计算机批改作业。教师还可以应用视频与学生以及家长交流，了解学生的知识需求，根据学生的需要对教学方案做出调整。

3.将工程内容融入数学教学中

在初中数学教学中，将工程内容融入其中，就是让学生运用数学知识解决工程问题。

比如，在制作火车模型的教学中，教师可以将学生划分为几个小组，让学生以小组为单位制作模型。

教师应用多媒体将火车模型制作流程展示出来，学生一边观看一边研究。模型制作的流程包括四个环节。

第一个环节：教师用播放动画的方式将火车模型的立体图形展示出来，让学生思考制作火车模型的方法。

第二个环节：教师让学生就模型的立体图形展开讨论，学生可以充分会想象力对火车的模型在脑海中塑造。将动画中的火车模型与自己想象的模型对比，从中找出差距，这样有助于学生进一步了解火车的展开图。

第三个环节：学生自己动手将火车的展开图画出来。

第四个环节，学生将展开图折叠，就形成了火车的立体模型，使用透明胶固定。

在初中数学教学中融入工程内容，做到了教学的理论与实践相结合。学生通过对实践案例的思考，同时观看教师的操作以及自己动手操作体验工程内容，在工程的基础上思考数学。采用这种教学模式，要不断地完善，就要对教学评价高度重视。

當教学进入评价环节，不仅是教师的评价，还可以让学生互相评价。如果采用了分组教学模式，学生小组之间可以评价，学生的小组内容相互评价，使得学生在学习中能够正确地定位自己的学习能力，对知识的理解更加深入。

在教学中应用工程内容，就是将教学内容从教材扩展到实践中，学生通过动手操作，制作圆柱形车厢。学生边操作边自主学习，对学习中的一些困难做出总结，与同学和老师讨论解决问题的办法，从中还可以寻求知识规律，掌握学习方法。

将工程内容用于课堂内容中，就是培养学生用数学知识解决工程问题的能力，引导学生在现实生活中发现问题，建立数学思维，并用数学的方法解决问题，由此提高学生解决实际问题的能力。

三、初中数学教学中实施STEM教育的建议

1.按照教育指导方针对STEM教育框架進行设计

学校要高度重视STEM教育，推动这种教育模式在初中教育领域中发展。初中的数学教育更为重视数学素质教育，培养初中学生的数学思维。在数学教育中，采用STEM教育模式，就要在数学教育中融入科学、技术以及工程学科方面的内容，培养学生的创新思维。

从中国的初中数学教育情况来看，虽然数学重视实践，但是在教学中几乎不会体现出来。数学教学没有与工程、技术和科学建立关联性，就会导致教育缺失。因此，采用STEM教育，就可以强化工程教育。

在STEM教育中所涉及的内容很多，与数学相关的科目都可以融入其中，但是由于缺乏STEM教育的评估体系，没有将相关的评价标准建立起来，就导致数学教育中没有体现出数学思维的培养。这就需要学校在对学生进行数学教育时，按照相关的政策要求展开教学，做好STEM教育的课前培训工作，让数学教师掌握正确的教育方法，改变传统的教学模式，将抽象的数学重视与实践相结合，让数学知识直观地呈现出来。学生感受到数学无处不在，具有很高的使用价值，就会提高对数学知识的学习态度，而且从实践中挖掘数学知识。

学校要注重培养教师的教育能力，引导教师树立知识整合理念，让教师的STEM教育能力有所提高，特别要强化数学教师的计算机操作能力培养，提高教师的实验操作能力，以在数学教学中合理利用起来，对教学资源整合，提高教学质量。

2.STEM教育中要将数学教学与生活内容相结合

STEM教育不同之处在于不再局限于理论教学，而是将抽象的知识从生活内容中体现出来，让学生“从做中学”。在教学的过程中，要在生活中挖掘所需要的资源，将同一数学知识用不同方式呈现出来，提高学生数学知识触类旁通的能力。

比如，教师可以让学生绘制出校园体育场的图纸。通过看图纸学习直线与曲线的关系问题、长度与宽度的问题，之后教师结合教材内容进行讲解，突出数学教学的特色，将教材内容与学校特有的教学资源整合。

在数学教学中开展特色化教学，各种资源是不可或缺的，只要合理利用，就能获得意想不到的效果。在初中数学教学中培养学生数学学习的自主性，采用STEM教育模式，学生用数学知识解决生活问题的能力就会有所提高。

3.STEM教育中要注重培养学生的综合素养

在STEM教育中，数学教师可以与家长合作引导学生阅读与数学知识相关的书籍，其中科普读物、新科技读物等都是非常好的，学生在阅读的过程中就可以理解数学知识。

教师还可以利用节假日带领学生参观科技博物馆，了解科技发展的前沿，看看先进的方针技术等等，让学生领略数学带来的神奇，有助于将学生的创新潜意识激发起来，提高学生的知识创新能力。

四、结语

中国正经历初中的课程改革，学科整合是大方向。数学是初中的基础课程，要与科学、技术和工程类的课程整合，就需要STEM教育工作者发挥作用，对学生的综合素养进行培养。在当前的初中教学中，STEM教育已经成为重要的方向并逐渐被广大的教育工作者所接受，推动着初中教育更好地发展。

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