STEM视野下高中数学教学的尝试

陈锋

一、STEM教育的内涵

STEM是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）和数学（Mathematics）英语首字母的缩写，它们之间联系紧密：数学是科学的工具，科学是工程的基础，工程设计产出高新技术手段，高新技术为工程实施提供有利的硬件支持。STEM和STEM教育的出现转变了传统的认识和思维习惯，有别于传统的课堂教学，强调聚焦某个特定的项目或任务，教师引导学生借助多种媒介，整合多个领域的知识，通过合作学习完成任务，有助于学生摆脱传统教学中的单一学科的知识束缚。

我国的中小学教育长期是围绕着考试进行的，在教学上缺乏工程和技术的内容，这样的应试教育造成中小学生普遍缺乏创新意识和动手创造能力。为了适应社会发展对人才需求的不断提高，教育部在《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见（征求意见稿）》中明确提到“有效利用信息技术推进‘众创空间建设，探索STEAM教育、创客教育等新教育模式，使学习者具有较强的信息意识与创新意识”，其中的“STEAM教育”就是STEM教育扩展版——将STEM加入A（Art艺术），它代表着我国未来教育改革的重要发展方向。

二、高中数学课程中的STEM教育

中学数学的重要教学目标是培养学生的逻辑推理能力，为学生的终身学习和发展打下坚实的基础。随着科学技术的发展，对高中数学的教学内容与教学方式都提出了更高的要求，如何在教学中渗透科学、技术和工程的内容，成了现在高中数学教学中研究的热点之一。

1.高中数学课堂融入科学教育

新课标高中数学人教A版教材中有很多数学知识在生活中应用的实例，教学中教师可以根据教学内容，寻找与科学课程的结合点，渗透科学知识，培养学生的科学素养。

例如在高中数学必修2第三章第一节《直线的倾斜角与斜率》的教学中，课本中就先介绍了斜率在实际生活中的应用“坡度”，由于学生在日常生活中有着亲身体验，所以接受起来比较容易。但教材中的“坡度”只是给出了概念，没有介绍在实际应用时是如何表示的，所以大部分学生在看到了关于坡度的交通标示牌后，并不能给出正确的解释，所以教学时可以结合标示牌的介绍，加深学生对概念的理解。现在的高中数学课堂教学，注重知识背景的创设，所以借助物理学科的内容引出数学问题是教师经常使用的方法。斜率在物理中有着丰富的应用，如平均速度等，教学中可以结合相关的物理背景，让学生从不同的角度体会斜率的应用，从而加深对斜率的本质是变化率的理解。

2.高中数学课堂融入技术教育

《高中数学课程标准》指出：信息技术有着广泛的应用，高中数学教学中应整合信息技术，实现其与教学内容的有机融合，目的是帮助学生认识数学的本质，加深对知识的理解。如借助于几何画板，flash等软件可以动态的地呈现教学内容，这在以往的传统教学中是难以实现的。计算能力是学生应该具备的重要的数学能力之一，教学中注重笔算和心算的训练的同时，鼓励学生学会使用科学计算器进行计算，并教会学生使用计算机进行探索和发现，以培养学生的信息技术素养。

例如，在学习高中数学人教A版必修一第一章第三节《函数的基本性质》时，课本在第37页设置了信息技术应用的小专题：《用计算机绘制函数图像》，教学中笔者利用学校的计算机教室，在每一台学生机上安装了Excel和《几何画板》软件，教学中指导学生绘制一次、二次、三次、反比例、分式和对勾等函数的图像，并设置一些探究活动，让学生利用软件进行探索。课堂上采用分组合作学习的方式，通过软件的动态演示，每个学生都清楚地看到了函数图像的变化，从而加深了对函数的理解。在高中数学课堂的教学中，结合教学内容合理恰当地融合信息技术，可以有效地促进学生对概念的理解，同时也培养了学生的信息技术能力。

3.高中数学课堂融入工程教育

《高中数学课程标准》指出：数学在生活中的应用越来越广泛，在高中数学的教学中加强应用的内容，开展“数学建模”的教学，它既符合社会发展的需要，又有利于拓展学生的视野。STEM教育作为未来教育的发展方向，方式就是综合运用了多学科的知识，来解决生活中的一些实际问题。

例如，在学习高中数学人教A版必修四第一章《三角函数》后，我指导学生进行了《如何设计水车》的数学建模研究，通过分小组合作，并制订了四大步骤：收集资料、提出问题、解决问题、总结反思。在项目解决过程中，学生了解了水车的历史和制造工艺，结合课本知识学生具体研究了水车上任意一点距离水面的高度與水流速的关系，水车的输水量与水流速的关系等。通过解决简单的工程问题，学生不仅加深了对所学数学知识的理解，也了解了科学研究的一般步骤，有利于培养学生发现和解决问题的科学素养。

在当前提倡创新的背景下，高中数学课程如何体现STEM的教育理念，需要高中教师在教学中不断实践探索。

（作者单位：安徽省肥西中学）endprint