STEM教育理念融入高中数学课堂的实践研究

STEM教育理念融入高中数学课堂的实践研究

Summary：高中阶段是培养学生数学思维的关键时期，但高中数学的知识体系相对较为复杂，内容的难度和深度相对较高，没有实验，比较枯燥，很容易导致学生出现抵触的心理状态、兴趣不高。对于这一现象，寻找一种成熟且可靠的教学理念给予数学教学指导与帮助，是提高数学教学效果的关键。STEM理念融入高中数学教育显得非常重要，可以有效提高数学知识理解与应用能力，也是培养学生综合素质能力的有效方式。Keys：高中数学；STEM教育理念；课堂实践；教学策略引言伴随着素质教育的持续发展，我国对于高中数学教育提出了更高的要求，以往的教学方式与教学理念已经无法满足学生的学习发展需求，所以有大量高中数学教育工作者开展了系列的教学研究工作，同时也在不断的尝试改进教学方式，其核心在于将现代化的教学理念应用到教学工作中，针对性推动高中数学持续发展。STEM教育理念的提出是推动高中数学教育质量的有效方式，同时也是培养学生学习积极性的重要途径。一、STEM教育理念STEM教育理念属于一种全新的教学理念，其是由美国教育者提出的，STEM的四个单词分别对应科学、技术、工程以及数学，换而言之STEM教学属于用科学、数学知识与先进技术，基于工程思维解决现实生活中的相关问题，STEM教育并不是单纯将四个学科相加，而是将四个学科相互渗透、相互作用从而形成全新知识[1]。对此，STEM教育的重点在于问题的发现、解决方法的设计、应用科学、技术与数学知识并尝试解决问题，并将解决方案传递给学生，由此可见STEM教育模式属于跨学科的典型教学模式。高中数学属于理科类的基础性课程，在数学知识学习方面可以更好的展现学科之间的融合，所以STEM教育理念和高中数学教育之间也有着天然的相关性。二、STEM教育理念融入高中数学课堂的实践策略（一）在情境中合理渗透STEM教育理念STEM教育理念在教学方面非常注重学科之间的相互渗透，在教学期间教师需要将多种学科知识综合应用于课堂教学。高中数学属于理科类的基础性知识，其教学内容主要涉及到了不同的学科知识，课堂教学期间渗透STEM教育理念相当重要且适宜[2]。对此，教师在高中数学教育中，需要强化对学生思想的引导，主动让学生在学习中融入其他的学科内容，并结合相关内容解决实际问题。教师在教学中还需要注重真实情境的创建，将生活当中真实案例与相关问题引入到课堂中，促使学生可以意识到数学知识和生活时间之间的关联性，从而激发学生的学习积极性，从而逐渐解决学习问题。例如，在《椭圆》这一内容教学方面，教学目标主要是让学生理解椭圆的含义，并理解椭圆标准方程的推导方法，同时掌握椭圆标准方程的不同推志方式。在明确教学目标后，教师可以结合STEM教育理念，教师可以引入国家大剧院的穹顶设计，将学生划分为不同小组，让学生可以积极探究穹顶设计椭圆的原理。在引导学生讨论时可以让学生畅所欲言，促使学生可以更加深刻的理解椭圆的定义及其推导。与此同时，教师还可以将工程问题引入到椭圆知识的教学中，结合椭圆建筑工程进行讲解，强化学生对于椭圆的知识理解，同时也可以有效丰富学生的经历，在实践中学，在探究中提高学科素养。（二）在应用体验中适时插入STEM案例新课改教材中有丰富的数学应用案例，可以增强学生的应用意识。在数学建模中，教师可以融入STEM教育理念，引导学生观察自然现象或实际情景，发现并提出问题，通过收集数据，建立函数模型，通过计算求解函数模型，再检验结果是否成立，如果不成立，则再调整函数模型。学生通过建模与实践，体验到了数学的应用价值，从而增强了数学兴趣，也培养数学应用能力。再如在学习平面向量时，学生已经学习了物理中的力学，对向量的概念有较明确的理解，对向量加法、减法的平行四边形法则、三角形法也有较好掌握，我们引入平面向量时就可以从物理中的力谈起，融合数学与物理。为了增强学生数学的应用能力，培养综合能力，我们可以适时开展数学研究性学习，通过社会实践或调查，了解现实中的问题，试着用数学、科学、技术、工程的知识去解决。可见，STEM教育理念对高中数应用有指导作用，对教师的教学能力有着较高的要求，不仅需要掌握相关数学知识，还需针对其他学科内容有认识，有较深入的理解。对此，学校需要强化跨学科人才的培养，组织教师培训，跨学科交流等，为教师掌握更多学科知识提供平台。（三）在辅助教学实现数学与技术的融合伴随着科学技术的持续发展，现代化的教育设备以及教学软件不断增多，这也为高中数学教育的需求给予了帮助与支持。在STEM教育理念教育之下，教师可以通过现代化的设备促使数学教学和现代技术进行结合[3]。函数属于高中教育期间学生学习知识的重要方式，在学习函数时教师可以通过函数图像进行针对性讲解，但是在教学中教师绘制图象往往会占用比较多的精力，同时绘制的结果可能并不理想。对此，教师可以通过信息化技术，通过几何画板等数学画图工具进行绘制，可绘制数学图象非常多，例如输入一次、二次函数、反比例函数以及对数函数等初等函数及其组合的简单函数，几何画板可以立即完成图象绘制，同时图象本身非常标准。教师在课堂教学中，还可以教学生学会几何画板等工具的使用，可以制作数学动画，展现变量的变化，函数图象变化的过程，真正体现数学知识和信息技术之间进行适当的融合。还可以指导学生探究直线、圆锥曲线的关系，通过几何画板等信息技术，发现规律，提出数学猜想，再去证明，有效优化课堂探究过程，提高课堂教学效率，让学生真切地感受科学技术的魅力，增强成功感，增强求知欲，培养探索精神和实践能力。（四）在协作中融入STEM教育促进小组合作的积极性数学促进科学的进步，科学促进数学的发展。STEM教育融入高中数学课堂，可有效地开展小组合作学习，强化学生合作意识与探究意识，并增强学生学习的积极性及学习知识的严谨性。例如，在学习《圆锥曲线与方程》这一章时，为了加深学生对圆锥曲线光学性质的理解，培养学生在生活中的观察习惯与意识。我们可以让调查汽车探照灯用了什么光学原理？探照灯的结构，将光源调整到什么位置会出现近光，什么位置会出现远光？还可以布置课外探究，例如让学生动手制作一个探照灯、设计反射式的反光镜，制作一个望远镜等实践。学生分工合作，通过信息技术收集望远镜等相关内容，观看天体的视频，认识望远镜的相关原理，然后提出探究性的问题，如“望远镜制作原理与结构是怎样的”，然后让学生基于小组合作方式进行探究，从而提高学生对于知识的理解与应用。总的来说，STEM理念下的高中数学课堂，教学理念与教学方式会发生非常明显的改变。为了更好的顺应时代的发展，为了满足国家和社会对人才综合需求，数学课堂教学中应当适宜的引入科学、工程与技术等相关知识，让学生针对实践性的案例进行解决，通过解决高中数学教育期间的各种问题，有针对性推动教学质量持续提升。在STEM视角之下，高中数学教学工作会呈现出较大的发展与突破，STEM教育理念与课堂融合会越来越紧密，有效促进学生的数学能力、科学素养，遵循教育本源，为学生今后的发展奠定坚实地基础。Reference：[1]潘掖雪，周锦程，陈小红，石定埔.基于STEM教育理念的高中数学教学设计框架及应用[J].中小学课堂教学研究，2022