数学知识与STEAM主题活动的融合策略探讨
摘 要：steam教育是一种多学科融合的综合性教育理念和教育模式，是以跨学科整合的方式培养学生STEAM素养的一种技术教育。本文以项目式主题活动为切入点，探讨跨学科合作下，数学知识与STEAM主题活动的深度融合策略，即教师通过整合多元化课程目标，根据主题活动内容选择数学知识点，从而应用计算知识提出问题、应用数据统计知识分析问题、应用数学比例知识解决问题等，调动学生主动探究的积极性，启发学生的数学思维，培养学生综合应用各学科知识的能力，提升学生的核心素养。
关键词：STEAM;主题活动;数学;融合策略
中图分类号：G427? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章编号：2095-624X（2020）22-0012-02
引 言
教育家陶行知先生提出“生活即教育”“教学做合一”“为生活而教育”的理念。他认为，教育的根本目的是培养能适应社会生活的人。近年来，STEAM教育成为世界各国教育界广泛关注的焦点，因其是基于真实问题情境的跨学科式教育理念，使学校教育课程变革由分科走向综合，推进了学校教育课程的变革。于是我校乘势而上，以课题为引领，以项目式主题活动为切入点，开展国家级课题“基于跨学科合作的STEAM主题活动的开发与实施研究”。作为数学教师，我们应让学生通过数学学习，学会联系生活实际，调动自身的知识储备和生活经验，应用灵活多样的方法来解决生活中的实际问题。笔者作为课题组主要成员，在跨学科合作的背景下，积极探索数学知识与STEAM主题活动的融合策略，旨在培养学生综合应用各学科知识解决问题的能力，提升学生的核心素养。
一、数学教育在STEAM中的作用
STEAM教育理念是一种新型的教学理念，主要包含science科学、technology技术、engineering工程、arts艺术、mathematics数学五个学科的知识（见表1），目的是培养学生运用各学科的知识去解决现实问题，提升学生的核心素养[1]。
STEAM教育是集科学、技术、工程、艺术、数学等的多学科综合教育，是提升学生核心素养的一条重要而有效的途径。在目前的小学教育中，各学科与STEAM教育也存在一定的关联，其中数学思维和数学方法是STEAM教育的基础。
STEAM教育是一种融合式学习方式，意味着我们不再将重点放在某个特定学科上，而是强调利用科学、技术、工程、数学、艺术等相互关联的知识，引导学生解决实际问题，从跨学科知识应用的角度，提高学生解决问题的能力[2]。其中数学是STEAM教育的核心学科，它作为技术与工程的基础工具，能帮助我们构建模型、改造世界。小学数学综合实践活动课内容一般取自生活中的科学，对开展综合项目式主题活动的实践研究具有实际意义。
二、整合多元课程目标，聚焦数学思维
课题组采取跨学科合作形式开展融合各学科的研究，首先是在围绕科技创新大赛科学选定主题后，以STEAM教育理念为引领，进行跨学科整合，把课程内容整合并拓展成综合性主题，从而确立活动主题，不同学科教师围绕活动主题挖掘能跨学科整合的内容进行教学设计，从而构建综合项目式主题活动理论框架[3]。
数学教师可围绕活动主题所涉及的数学知识点，寻找数学教材中的相关知识点设计目标。在设计目标时，教师可整合不同年级段的学生的认知水平，设计多元课程目标进行分层次、分目标的教学，让学生主动实践、主动探究，从中获取知识，体验知识的生成和应用[4]。教师在开展主题活动的过程中，应注重引导学生围绕活动主题进行思考，启发学生的数学思维，如运用数学知识设计相关数学问题，计算与整理观测数据，利用数学知识去解决实际问题。例如，在主题为“家具天地的探究活动”活动中涉及三至六年级，关系到不同的家具。于是我们根据现有教材的内容，分层次、分目标、分内容去设计方案。三年级学生选择长方形、正方形内容设计桌面的计算方法;四年级学生选择三角形的面积计算方法;五年级学生选择计算长方体和正方体的家具包装用料和成本;六年级学生选择计算家具的外框及所占空间的大小，从而引领学生学会用数学思维及方法解决实际问题，科学地完成综合项目式主题活动。
三、将数学知识与STEAM主题活动融合的策略
教师可围绕主题活动，从数学本质的角度挖掘教材，然后根据教材选择教学内容开展数学综合实践活动，以提升学生的数学核心素养。
1.应用计算知识提出问题
在开展主题项目或活动时，教师应引导学生把生活中的问题抽象为数学问题，让数学问题与主题活动深度融合，这样既可以加深学生对所学知识的理解，又有助于提高学生解决问题的能力。例如，在“探秘‘姜撞奶制作工艺”科学研究项目时，要用到求平均数的知识点，三年級下册教材正好涉及这方面的知识点，于是我们以三年级学生为实验对象，指导学生测量5次牛奶的凝结温度，计算各温度值的平均数，分析数据得出最适宜的凝结温度值。
通过列表分析，发现温度低于65℃时，“姜撞奶”凝固均不成功;到达70℃～75℃时，成功率最高，达到100%;在80℃～90℃时，成功率有所下降，为80%;温度100℃时，成功率继续下降，为40%。由此发现，当每100g牛奶中蛋白质含量达到3.0g或以上时，把牛奶加热到65℃～100℃就开始凝结，在此基础上，教师提出问题：不同种类姜汁对“姜撞奶”凝固的影响相同吗？让学生围绕提出的问题继续深入研究。
又如，在“花窗的设计”STEAM主题活动中，测量计算花窗的透光性、透风性、内外的热量，需要用到数学计算的知识。设计创意花窗这一活动会大量运用各种平面图形的组合、平移、旋转的图形运动、图形按比例放大与缩小，以及图形有规律地排列组合等知识，在这个过程中，学生能感受到数学的规律美。
2.应用数据统计知识、分析问题
通过项目式主题活动，学生能在朴素的问题情境中，通过收集、交流、分析、整理、运用等手段，逐步养成良好的数学思维习惯，培养和强化自身的数学应用意识，让学生在应用中感受数学知识带来的乐趣[5]。在“芽苗菜主题的探究活动”STEAM主题活动中，学生采用了有土栽培和无土栽培两种不同的栽培方式。
数据分析与统计数学知识是小学数学的重要教学内容，于是笔者结合教材知识点指导学生把观测所得的数据绘制成表格，并在众多的数据中，把芽苗菜的生长高度数据单独提取出来进行整理并制成统计表。为了更好地分析，我们可引导学生将这些数据制成统计图，既可以制作成条形统计图，又可以制作成折线统计图。
通过两种统计图的比较，学生发现折线统计图不但可以清楚地看出数量的多少，而且能够清楚地看出数量的增减变化情况，更容易比较芽苗菜在两种不同的栽培方式中的生长变化情况。
3.应用数学比例知识解决问题
教师可根据项目式主题活动，挖掘数学教材中的知识点，结合教学内容引导学生深入生活实际去解决问题。例如，六年级教材中涉及数学比例的方法，教师可加深学生对比例意义的理解，从而培养学生解决问题的能力，发展学生综合运用知识解决简单实际问题的能力。“脚底下的文化——STEAM理念引领下的鞋世界探究活动”，探究的是究竟穿多高的鞋跟才能既美感而又舒适？为了解决这个问题，教师可以让学生网上查阅资料，了解黄金比例。例如，一条线段AB的长度为a，C点在靠近B点的黄金分割点上，且AC的长度为b，则b与a的比值就是黄金分割数。
对于人体来说，如果下半身（从脚底到肚脐的长度）与身高的比值越接近黄金分割数0.618时，就越会给人一种美的感觉。一般人的下身长度与身高的比都低于这个数，大约只有0.58至0.60。所以穿一双合适的高跟鞋增加脚的长度，可以更好地给人以美的感受。穿多高的高跟鞋才能让下半身与身高的比值接近黄金分割数呢？笔者引导学生以妈妈作为实验对象，算一算她应该穿多高跟的鞋子，才能让下半身与身高的比值接近黄金分割数。
例如，六年级三班昕桐同学的测量结果，以肚脐为分界点，她测量妈妈的身高、下身长度、上身长度分别如表2所示。
根据黄金比例，上身高度不变，穿高跟鞋增加下半身长度，理想的身高是64.5÷（1-0.618）≈168.85厘米，高跟鞋高度为：168.85-158=10.85厘米，得出高跟鞋高度的计算公式=[上身长度÷（1-0.618）]-身高。
通过STEAM主题活动，学生不仅加深了对“比例知识”的理解，还进一步掌握了有关比例的计算方法。这样开放探究型的教学模式，让学生既学会了数学知识，又解决了实际问题，激活了自身的数学思维，树立了自身的应用跨学科知识解决问题的意识，提高了适应社会的能力。
结 语
综上所述，在开发与实施项目式主题活动时，教师要根据主题活动内容，选择数学教材中的相关知识点，分层次、分目标、分阶段、多元化地融合各学科知识，渗透数学知识，从而培养学生发现问题、分析问题、解决问题的综合能力，提升学生的核心素养。
[参考文献]
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代红，高治萍.以STEAM理念辅助小学数学教学——以小學数学生活化教学拓展应用为例[J].实验教学与仪器，2019，36（Z1）：102-103.
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陈真真.STEAM教育理念下如何创设小学数学学习情境[J].辽宁教育，2019（09）：42-44.
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作者简介：邝艳红（1979.10—），女，广东佛山人，本科学历，小学数学一级教师，研究方向：在STEAM教育中融合数学教学。
