基于STEAM教育理念的小学数学教学设计研究

摘 要：STEAM教育理念是近几年发展起来的一种教育观念，其提倡在教学过程中应该将学生放在现实的问题情境中，指引学生利用学到的知识来解决实际问题，并在此过程中实现对学生综合实践能力、创新能力的培养。在小学数学教学中，教师立足于STEAM教育理念，对教学设计进行优化调整，可以显著提高学生的学习热情，能强化学生对知识的认知。下面对此进行分析。

关键词：STEAM教育理念;小学数学;教学设计

一、 前言

随着信息时代的到来，社会各界对于创新性人才的需求也越来越多，这也对教育活动提出了新的要求。STEAM教育理念顺应时代要求而出现，其在培养学生创新意识，提升学生创新能力上具有良好的优势。对此，小学数学教师在日常教学活动中，也需要立足于STEAM教育理念，对教学设计进行优化改善，以此促进学生综合发展。

二、 STEAM教育特点

STEAM教育理念认为，学生的学习应该来源于实际问题情境，学生在主动探索、发现、创造中解决问题，进而加深学生对知识的感知。STEAM教育理念将各个学科紧密结合在一起，其主要特点在于：

（一）综合性与协调性

STEAM教育理念提倡通过项目化的方式开展教学活动，对学生来说在完成项目化任务时，遇到的问题都是他们实际发现的，并且这些问题具有一定复杂性、挑战性。当学生无法单独在规定时间内完成任务时，可以向同伴寻求帮助，通过小组合作完成，在此过程中学生会与他人合作交流，从而促进了学生综合能力发展。

（二）体验性与情境性

STEAM教育理念强调的是教师引导学生通过具体活动操作来完成学习任务，虽然教师在教学过程中会为学生讲解一些抽象的理论知识，但是学生更多的是通过自主学习获取知识。因此，STEAM教育理念具有很强的体验性。在STEAM教育中，教师设计的问题情境大多来源于学生日常生活中稍微带有复杂性的问题，需要学生通过小组合作讨论来完成，这对于学生思维能力、实际问题解决能力的提升都有很大帮助，同时也能让学生学会用数学知识服务生活。

（三）设计性與艺术性

在STEAM教育中，学生的动手操作过程是一个持续设计的环节，学生会在设计中不断激活自身的创造力，呈现出更加具有创造性的作品，这样学生就可以更加深入地对问题有了解。此外在STEAM教育中，加入艺术元素，可以引导学生积极、有创意的加入到探究活动中。

三、 基于STEAM教育理念的小学数学教学设计

（一）融合科学要素整合分析

新课标提出，在数学教学中，教师应该指引学生深入体会数学知识之间、数学与其他学科之间、数学与生活之间的紧密关联，以此促进学生数学综合素养提升。而在实际教学中，有的教师迫于教学压力，过于强调数学知识的讲解，忽视了其他科学知识在数学课堂上的应用，造成了数学教学内容与其他学科的关联被切断。对此，在今后的数学课堂上，教师应该借助STEAM教育理念，挖掘教材中的科学元素，实现科学知识在数学课堂的渗透，以此促进学生数学学习效果提升。

如在苏教版六年级下“大树有多高”中，教师可以先给出学生视频，教学楼的影子会随着时间而发生变化，并让学生简单地说出其中涉及的知识。学生结合生活规律会说出太阳光照射角度变化引起教学楼影子改变。教师趁机渗透一些简单的地理知识，地球自转引起了太阳光照射角度变化，影子也会因此而发生改变。接着教师导入本节课知识，利用影子来测量大树的高度。教师为学生提供几个不同高度的竹竿，让学生分组在操场上进行测量，计算出竹竿和影长的比值，并掌握其中涉及的知识点，学会用影子来测量大树高度。

在这样的课堂活动中，教师首先利用影片，让学生观察物体高度与影子场地的变化是由于地球自转引起太阳光直接角度变化引起的，并且这种变化是有规律可循的。在此过程中教师指引学生树立用地理科学知识解决数学问题的意识。学生通过测量影子长度进行物体高度计算时，对数据进行观察会发现，数据大多会在某一个范围内波动，教师引导学生对这种现象进行思考，学生结合学到的知识会意识到这是由于太阳光衍射及折射等自然现象造成的。通过解决大树有多高的问题，学生不仅掌握了相应的书写知识，同时也学到了相应的科学知识，并且能学会用科学知识解决数学问题，这对于学生数学综合素养的提升有很大帮助。

（二）借助科学探究培养学生推理能力

在小学数学教学中，培养学生的数学推理能力是十分重要的，很多学生在数学推理过程中会根据自己的经验、直接，借助归纳、类比等方式得出结果。在实际中，教师还可以结合STEAM教育理念，引入科学探究方法，让学生通过科学探究方式实现推理能力提升。例如教师在引导学生探索“三角形的三边关系”这部分知识时，教师在课堂上先与学生进行简单的沟通交流，要想拼出一个三角形需要什么样的材料？学生会不假思索地回答需要三个小棒。接着教师询问学生，是否任意三个小棒都可以组成一个三角形。有的学生表示可以，也有的学生表示不一定。对此教师可以引导学生一起探究三角形的三边关系。教师利用3D打印笔打印出3个整数厘米的小棒，然后让学生以小组为单位进行合作，一个学生负责记录，其他学生进行拼接三角形，最后将记录结果呈现出来。学生经过实际探究操作发现，有时用三个小棒可以组成一个三角形，但有时候利用三个小棒是没有办法组成一个三角形的。对此教师指引学生，其中有什么规律，怎样才可以保证用三个小棒能组成三角形。学生根据教师提示、计算，会发现任意两个小棒的长度之和大于第三根就可以组成一个三角形。

在这样的教学活动中，教师借助3D打印笔引导学生进行探究活动，可以让学生接触到更加多样化的数据，并且学生自己也可以根据需求来确定小棒的长度，这样学生得出的探究结论会更加信服。在探究操作中，教师引导学生根据自己的实验操作过程，提出猜测，并对猜测结果进行论证。整个活动中都是以学生为主体，教师为辅，学生学习热情很高，同时学生会在演绎推理验证的过程中实现自身数学推理能力的提升。

（三）借助信息技术强化应用意识

现代教育要求在教育教学活动中教师应该注重信息技术资源的使用，而STEAM教育的本质是为了培养出更多优秀的科技人才。因此，在STEAM教育理念下，小学数学教师还应该特别注重现代信息技术的应用。同时在实践中数学与技术也有很大的关联，有很多新技术的开发使用都是与数学知识紧密相关。小学数学教师在引导学生借助数学知识解决实际问题时，可以利用信息技术作为支撑，将实际生活中和数学相关的度量、图形等抽象问题展示出来，便于学生思考。

如教师在引导学生学习了体积、容积的相关知识后，教师可以利用现代信息技术，组织学生开展“杯子打印”的综合探究活动。在活动中教师给出学生探究主题“设计一款容积是250mL的杯子，用3D打印机实现”，学生在设计之前，教师先引导学生思考如何利用3D打印机将物品打印出来。学生经过思考表示，需要先在3D打印软件上面设计出相应的模型，然后再进行打印。教师对学生的回答进行肯定，然后为学生介绍3D打印软件中的基本图形，如长方体、正方体、圆锥、圆柱等，利用这些图形能设计各种立体图形，并且能通过修改参数来改变其大小。接着教师让学生通过小组合作，设计一个容积是250mL的杯子。学生通过小组合作，思考杯子设计方案、相关尺寸大小等，最后用3D打印机打印出自己的作品。

在综合活动“杯子打印”中，学生围绕设计250mL杯子进行设计，在活动中，学生需要先了解3D打印软件的相关功能，同时学生在动手操作之前，需要根据主题要求進行尺寸大小设计、容积计算，有意识的培养了学生运用数学知识解决实际问题能力，同时也促进了学生创造力、想象力的发展。

（四）融入生活元素提升教学艺术性

在小学数学教育中，教师还应该充分挖掘生活中的元素，借助生活开展数学教学活动，这样既可以指引学生在生活中探索数学知识，又可以提升数学教学的艺术性，契合了STEAM教育理念。例如，教师在引导学生学习长方体的相关知识时，为了强化学生对长方体的感知，教师在课堂上可以先让学生思考一下在自己的现实生活中，有哪些物体都属于长方体。学生经过思考，可以很轻松地回答出有的箱子是长方体，有的桌子是长方体，电视也属于长方体。在此基础上，教师可以在课堂上为学生展示一个长方体的具体模型，让学生根据长方体模型，观察、总结长方体有什么特点。在学生活动结束后，教师引导学生一起归纳长方体的基本特征，同时为了强化学生感知，教师还可以为学生提供各种材料，让学生自己动手制作一个长方体，这样学生就会借助实践操作进一步加深对长方体特征的理解。

四、 总结

总而言之，STEAM教育理念的出现，为小学数学教师教学设计提供了新的方向。在实践中，小学数学教师可以从STEAM教育理念的视角出发，开展教学设计、教学活动，指引学生在解决实际问题中加深对数学知识的理解，同时也实现学生创新发展，满足现代社会对复合型、创新型人才的需求。

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作者简介：

孙茜，江苏省苏州市，苏州高新区敬恩实验小学。