基于STEAM教育的小学数学课程开发

一、STEAM教育视域下小学数学课程开发的价值定位STEAM教育以跨学科整合为核心，强调在真实问题情境中融合科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）与数学（Mathematics）的思维与方法，培养学生的创新实践能力。小学数学作为基础教育的核心学科，其课程开发若能嵌入STEAM理念，既契合《义务教育数学课程标准（2022年版）》中“三会”核心素养（会用数学的眼光观察现实世界、会用数学的思维思考现实世界、会用数学的语言表达现实世界）的培养要求，又能突破传统数学教学“重计算、轻应用”的局限，让学生在解决真实问题的过程中理解数学的工具性与创造性价值。二、STEAM与小学数学课程的内在契合性分析（一）数学的“工具性”与STEAM的“实践性”共生数学作为量化分析与逻辑推理的工具，为科学实验的数据处理、工程设计的精准计算、艺术创作的比例构图提供支撑。例如，在“测量校园旗杆高度”的实践中，学生需结合相似三角形（数学）、光影原理（科学）、测量工具使用（技术），通过“物高与影长的比例关系”计算高度，既深化了比例知识的理解，又体会到数学在解决实际问题中的不可替代性。（二）小学数学的“具象性”与STEAM的“整合性”互补小学阶段学生以具象思维为主，数学概念（如“面积”“体积”）的抽象性需要通过直观操作与生活情境具象化。STEAM的跨学科任务（如“设计班级图书角”）可将数学测量、空间规划（数学）与材料选择（工程）、书架造型设计（艺术）结合，让学生在“做中学”中建构数学概念，同时发展审美与工程思维。三、小学数学STEAM课程开发的核心原则（一）学科融合性：以数学为核心，自然渗透多学科要素课程开发需围绕数学知识的核心目标，有机融入其他学科的思维方法，而非简单叠加。例如，在“统计与概率”单元中，可设计“校园垃圾分类统计”项目：学生用表格记录垃圾类型（数学统计），分析不同垃圾的降解周期（科学），设计分类回收装置（工程），用可视化图表美化统计结果（艺术），通过“问题链”实现学科思维的自然融合。（二）生活实践性：锚定真实生活问题，激活数学应用意识课程内容应源于学生熟悉的生活场景，如“家庭水电支出分析”“超市促销方案设计”等。以“家庭水电支出”为例，学生需收集电费单（数据收集，数学）、分析电价阶梯规则（数学运算）、探究节能电器的功率与成本（科学、工程）、用折线图展示用电趋势（数学可视化），在解决“如何降低家庭能耗成本”的真实问题中，体会数学的实用价值。（三）思维进阶性：适配学段认知特点，分层设计任务根据小学生的认知规律，任务设计应体现“具象操作—半抽象分析—抽象建模”的进阶。例如，低年级可设计“拼搭立体图形”活动：用积木拼搭（具象操作，工程），观察不同视角的形状（空间观念，数学），用彩笔绘制视图（艺术）；高年级则可升级为“设计校园快递柜”，需计算储物空间（体积，数学）、优化存取流程（工程）、用3D软件建模（技术），实现思维层次的逐步提升。（四）艺术浸润性：以审美体验深化数学理解艺术的融入并非装饰性添加，而是通过形式美法则（如对称、比例、色彩）深化数学感知。例如，在“轴对称图形”教学中，学生不仅要识别数学意义上的对称轴，还可通过剪纸（艺术）创作对称图案，分析传统纹样中的数学规律（如敦煌藻井的几何对称），在审美体验中理解“对称”的数学本质与文化内涵。四、课程开发的实施路径与实践案例（一）目标设计：三维度整合核心素养课程目标需整合“数学知识技能”“跨学科实践能力”“情感态度价值观”。以“校园雨水花园设计”为例：数学维度：掌握长方形、梯形面积计算，数据统计与分析；跨学科维度：能运用植物习性（科学）设计种植方案，用CAD软件绘制图纸（技术），优化雨水收集系统（工程）；情感维度：增强环保意识，体会数学与生态的关联。（二）内容整合：构建“主题—任务—知识点”的关联网络以“节日庆典中的数学”为主题，分解为“活动预算”“场地规划”“装饰设计”等子任务，对应数学知识点（小数运算、比例尺、对称图形），并融入经济学（预算规划）、美学（装饰设计）、工程学（场地搭建）等要素，形成“主题引领—任务驱动—知识渗透”的内容体系。（三）活动设计：“做中学”的三阶实施模型1.情境感知：激活问题意识创设真实情境，如“学校要举办科技节，需要设计活动徽章”，引发学生思考“徽章的尺寸、图案、成本如何确定”，自然关联数学测量、艺术设计、工程预算等需求。2.探究实践：多学科方法融合以“徽章设计”为例，学生分组完成：数学组：测量徽章模具尺寸，计算图案排版的比例（比例尺、面积）；艺术组：设计徽章图案（对称、色彩搭配），用数位板绘制；工程组：调研制作材料（亚克力、金属）的成本与工艺，计算批量生产预算；科学组：测试材料的耐久性（防水、防刮）。3.反思迁移：提炼数学模型各组汇报后，引导学生提炼“设计—计算—优化”的通用流程，将“徽章设计”的经验迁移到“班级班徽设计”“家庭装修规划”等新情境，强化数学建模能力。（四）评价体系：多元化过程性评价建立“知识应用+实践创新+合作表现”的评价量表：知识维度：数学概念的理解（如面积计算的准确性）；实践维度：跨学科方法的运用（如是否结合科学原理优化设计）；素养维度：团队协作、问题解决的表现（如是否主动提出创新方案）。例如，在“雨水花园”项目中，评价学生的“雨水收集量计算”（数学）、“植物存活率分析”（科学）、“设计方案的美观度”（艺术），并通过“设计日志”记录思维过程，实现“结果+过程”的全面评价。五、课程开发的挑战与优化策略（一）挑战：教师跨学科能力的局限多数数学教师缺乏科学、工程等领域的系统知识，导致课程开发中“学科融合”流于形式。（二）优化策略：构建“教师学习共同体”学校可组织跨学科教研，邀请科学、美术教师参与数学课程设计；同时开发“STEAM资源包”，提供学科融合的案例模板（如“数学+科学”的实验设计指南），降低教师的设计难度。（三）挑战：课程资源整合难度大真实项目所需的材料（如3D打印机、传感器）、场地（如校园农场、社区工厂）资源有限。（四）优化策略：建立“校—社—企”资源联盟与社区科技馆、本地企业合作，共享实践场地与设备；开发虚拟仿真资源（如数学实验室APP），模拟工程设计、科学实验等场景，弥补实体资源的不足。六、结语基于STEAM教育的小学数