STEM教育理念下跨学科整合教学的“四以”策略

〔摘""要〕"在实施新课标的背景下，“运用跨学科知识解决现实问题”成为基础教育阶段的核心育人目标。就数学教学而言，希望教师在传授数学知识的同时，将科学等其他领域的知识融入课堂中，并培养学生的思维能力、创造能力、实践能力。然而，在当前的数学教学中，跨学科整合教学还存在一定的问题，影响着数学教学效果。本文将以STEM教育理念为导向，阐述跨学科教学的意义，并结合相关实践与研究，提出跨学科整合教学的原则与实施策略，以期提升小学数学教学水平。〔关键词〕"STEM；数学；跨学科教学STEM是一种先进、优质的教育理念，强调科学、技术、工程、数学四大领域的融合教育，在促进学生思维发展的同时，培养学生的跨学科解决问题能力，使其可以将知识转化为技能，应用于实践活动中，从而在真正意义上做到学以致用。从本质上说，STEM"理念与《义务教育数学课程标准（2022年版》有着一致性的目标，均为培养学生的综合能力与素质。鉴于此，教师需以STEM理念为依托，积极开展跨学科整合教学，凸显数学学科的综合性、多元性特征，在帮助学生深度掌握数学知识的同时，提高他们的综合能力，为其未来的学习与成长奠定良好的基础。一、STEM教育理念下跨学科整合教学的意义（一）促进学生对核心概念的理解核心概念是数学知识体系的“灵魂”，是从事数学学习的根本，有着广泛的迁移性。同时，核心概念也是学生自主探究、深入学习的基础，更是其保持学习热情的原始动力。在STEM理念下，跨学科整合教学强调从核心概念入手，将数学与其他领域的核心知识进行连接。这样，学生便可以从不同的路径、视角理解数学核心概念，从而强化数学学习效果。同时，学生也可以很好地将数学与其他学科联系在一起，为未来的跨学科学习打下良好的基础。（二）促进学生高阶思维的发展在STEM理念的指引下，教师可以为学生提供具有多样性、综合性、挑战性特征的学习资源和教学问题。通过这样的方式，可以有效地激发学生的探究欲望，并对其探究精神进行培养。同时，学生还可以在解决问题的过程中，对知识产生新的理解与认知，了解知识的来源、内容以及获取知识的方法。在与多元信息进行交互的过程中，学生将逐渐搭建起属于自己的知识架构，并实现知识的迁移和应用，最终形成利用知识解决实际问题的能力，实现新课标的教育目标。另外，在完成STEM"实践项目的过程中，学生将学会洞察不同事物之间的联系，并受到思维上的启发，进行创新性思考，不断克服困难、抵御干扰，挖掘更多解决问题的方法。而这整个过程，正是学生高阶思维发展的过程。（三）培养学生的动手实践能力以前，数学教学主要以教授、灌输方式为主，教师总是从零散知识入手，要求学生记忆理论和概念，并反复地进行习题训练，然后再将知识延伸到应用层面。这样的教学方式虽然可以在一定程度上帮助学生夯实基础，但无法对学生的实践能力、操作能力、创新能力进行培养，阻碍着小学生未来的发展。而在STEM理念的指引下，学生将有机会参加跨学科综合实践活动，并将数学与其他领域的知识进行综合运用，解决所面对的问题。在此过程中，学生不仅可以深刻地理解各领域的知识，还可以形成实际操作能力，这对小学生未来的成长和发展有着重要意义。（四）培养学生的自主学习能力跨学科学习任务具有开放性、创造性、挑战性等特征，可以有效地吸引学生的注意力，使其对未知的领域产生好奇心，并在情绪力量的驱动下，积极主动地完成任务。在此过程中，学生将不断攻克难关、抵抗消极情绪，不仅可以磨炼意志，还可以使其在解决问题后收获获得感、满足感，体会到学习的快乐，进而形成稳定、持久的学习耐力。尤其是在面对挑战性较强的任务时，学生往往会反复进行思考、实践、分析、尝试，最终做出决策、解决问题，而在此过程中，学生的能力将会持续地得到提升。二、STEM教育理念下跨学科整合教学的原则（一）价值引领与科学探究结合若想将STEM理念贯彻到数学学习中，教师应有意识地引导学生理解数学与现实世界的关系。在教学时，教师需将数学知识向实际生活延伸，并利用现实事例，培养学生尊重事实、追求真理的学习态度，并使其在无形中养成利用知识解决问题的习惯。同时，教师要引导学生在跨学科活动中探究数学的实用价值，以及STEM的社会价值。（二）活动序列化与多学科统整学生是课堂的主体，无论开展怎样的教学活动，学生应始终处于“舞台”的中心位置。在开展跨学科整合教学时，教师首先需对学生进行观察与研究，掌握学生的个性特征、兴趣爱好、认知规律，并以此为依据，制定与学生相适宜的教学方案，以循序渐进、环环相扣的方式开展各项教学活动。同时，应保证活动内容的丰富性、多样性，使其涵盖技术、科学、工程等各个领域，并始终以数学知识为主线，形成合理、有序的活动序列。同时，教师需思考如何使学生在掌握各学科知识的同时，厘清其彼此之间的关系和联系，最终建立系统化的知识网。（三）实践操作与高阶思维发展随着新课标的实施，基础教育的育人方向发生了改变，由单一的知识传输转向能力培养，希望学生可以形成实践能力、操作能力，利用知识解决实际问题。因此，在开展跨学科整合教学时，教师需重点强调实践操作的重要性，为学生提供动手实践、模拟实验、项目设计等各种各样实际操作的机会，使其真正地置身于数学知识的应用场景中，逐渐形成实践能力。同时，在学生参与实践的过程中，教师需有针对性地引导学生的思维发展，通过提出问题、设置障碍等方式，引导学生分析和研究问题，使其形成批判性思维、创造性思维、系统性思维等高阶思维能力。这样，学生无论在面对怎样的困境时，都可以发挥自身的创造能力，利用知识解决实际问题。三、STEM教育理念下跨学科整合教学的“四以”策略（一）以项目式活动为载体项目式活动是一种新型的教学方式，指的是以特定目标为导向，围绕一个主题开展学习活动，其中涉及多个学科的知识，并具有实践性、开放性的特征。在活动中，学生需通过调研、规划、设计、执行、评估等多个环节解决问题，并从中收获深层学习体验，使其各项能力与素质得到提升。教师在开展跨学科整合教学时，应当根据学生的实际学情确定项目的难度，并为学生营造轻松的学习环境，使其对项目产生挑战欲和探索欲，并在完成项目的过程中得到思维能力、实践能力的培养。例如，在教学三年级上册“集合”时，教材当中设有“颜色配制中的学问”，教师可以此为主题，组织学生开展项目式活动。具体来说，教师可以引导学生自由分成几个学习小组，以小组的形式开展项目活动，并为其布置任务：“利用三种不同颜色食物的汁水进行两两配置，并对其可能出现的新颜色组合进行记录，同时保证每一个组合只能出现一次。”对小学生而言，这种具有挑战性的项目将使其产生强烈的兴趣，各个小组将进行深入研究和热烈讨论。在此过程中，学生的思维将快速运转，并在不断实验中解决问题。此时，教师需把握时机，为学生讲解排列数和组合数的区别与计算方式，学生便可以快速地理解知识内容。随后，教师可鼓励学生利用自己配置的颜色创作一幅图画，充分发挥自身的想象力与创造力。这样不仅可以培养学生的审美能力、创新能力，还可以使其意识到数学与其他领域的联系以及数学的魅力。（二）以概念性知识为统领从本质上说，概念性知识是学科的核心。在数学领域，概念是从事一切学习的基础，也与学科的发展有着紧密的关联。因此，教师在开展跨学科整合教学时，不可忽视该环节的重要性，应当以概念性知识为纽带，帮助小学生掌握知识的基本性质与特征，使其可以应用于多学科融合的情境中，不断地深化对概念的理解，从而做到融会贯通。同时，教师还要将事实性知识与概念性知识联系在一起，使低阶知识可以支持高阶思维发展，而后者又可以对前者进行反哺，培养学生的应用能力，形成良性循环。例如，在教学“图形的运动”时，本单元的主要概念包含图形平移、旋转、轴对称等，教师可将上述知识与信息技术相结合，利用编程技术模拟图形的动态变化。通过这种方式，学生可以直观地感受和理解数学概念，也可以了解数学与实际生活的关联，同时接触到编程逻辑。（三）以核心知识网为主体在STEM教育理念下，教师应积极调整教育观念、更新教学思路，除需围绕概念进行统整外，还应当建立一个系统的知识网络，并将其作为数学课堂的主体。具体而言，网络需要由核心概念、关键概念、具体知识点构成，并以层层递进的方式编织成网。在实际的教学中，教师可以从两点入手：其一，可以对新课标进行深入学习和研究，并从顶层逐渐向下进行梳理，掌握各个学科的知识结构，并探索各学科之间的关联性；再根据学生的认知规律对其进行布局，使其形成既有结构性又具备内在联系的核心知识体系。其二，教师可以从学生遇到的问题入手，提炼具有普遍性的概念，对其进行研究、分析、整合，并对照教学目标提炼出相关概念。（四）以工程思维为切入点所谓工程思维，指的是引导学生模拟工程师的思考路径，将知识应用于实际情境中，使其在遇到问题时，可以从识别问题入手，再对问题进行分析、研究、设计和解决，在让学生掌握数学知识的同时，对其高阶思维能力进行全面培养。因此，教师可以为学生设计与工程实践相关的问题，将学生带入“工程情境”中，培养其跨学科解决问题的能力。例如，在教学“植树问题”时，教师便可以此为契机，为学生设计相关的工程类问题。如：“根据国家的生态建设计划，我们的城市中需要建设公园和绿化带。现在我们有一块场地，要求大家根据数学、科学、美术等学科的知识，对公园和绿化带进行布局和设计。”小学生对这样的工程类问题会产生强烈的兴趣，并积极参与到活动中。在设计的过程中，学生之间会展开热烈的交流和探讨，在思维的碰撞中，不断地收获新的灵感，并对知识形成新的理解和认知。在此期间，学生将从审美的角度思考树木、植物的布局，也将从科学的角度思考树木是否适宜在城市中生长。同时，还会从数学的角度思考树木的间距等等，对多学科的知识进行系统应用。当完成设计后，教师需对学生给予鼓励，并选择几名学生的设计进行展示，鼓励其他学生对设计进行评价。通过这种方式，学生的思维将再度得到启发，而在教师的总结和引导下，他们