STEM理念下初中数学正数和负数项目式教学设计

    

    

    

    摘? 要 正数和负数是学生由小学进入初中上的第一节数学课。设计测温度和理解海拔高度与海洋深度两个项目，结合生活中的具体例子开展教学，通过STEM项目的学习，提高学生对初中数学的学习兴趣，使学生能够理解正负数的概念以及正负数在生活中的应用。

    关键词 STEM;正数和负数;初中数学;项目式教学

    中图分类号：G633.6? ? 文献标识码：B

    文章编号：1671-489X（2020）05-0085-03

    1 提出问题

    STEM教育指在科学、技术、工程和数学领域的教和学，是一种以项目学习、问题解决为导向的课程组织形式，通过项目探究和动手实践创造的学习方式[1]。基于当前国内数学课程中的数学实验内容开设STEM课程，探索STEM教育的本土化，开展适合我国学生的STEM教育是有必要的[2]。

    基于STEM理念的初中数学课程教学，要求学生能够从已有的认知出发，学习新知，把数系扩充到有理数，从中能够复习和巩固小学对“数”的认识，又认识了新的数系，扩充新理念，较好地衔接小学数学与初中数学，使学生对数的认识循序渐进，更符合学生的认知特点。

    引入负数，能更好地对生活和生产的事物进行数学描述，让学生认识到数学的发展与进步对生活、生产的必要性。问题：在生活中，有整数和分数就够用了吗？有没有比0小的数？如果有，那叫什么数？

    2 教学设计

    学习目标? 学习目标如表1所示。

    教学内容? 本文以人教版七年级数学上册第一章“有理数”中的“正数和负数”为素材。

    教学重难点? 教学重点：针对正负数这个概念进行项目的设计，加深理解。教学难点：揭示负数存在的意义和正负数在生活中的应用。

    教学过程? 教学过程包括情境导入、探究新知、合作讨论、作业布置、课程总结和反馈评价等六个环节。

    3 项目实施

    情境导入? 教师进行情境导入：“同学们，请你们思考一下，在日常生活中有没有遇到过用现有的数无法表示的情况呢？”导入问题：

    问题1：地下一层用什么表示？

    问题2：负债可以用什么表示？

    问题3：水位下降用什么表示？

    问题4：减产可以用什么表示？

    問题5：扣分可以用什么表示？

    探究新知

    项目一：测温度。

    1）回顾温度计使用。

    师：谁能说说温度计上的温度是以什么为标准来区分零上温度与零下温度的？

    生：温度计上的温度是以0 ℃为标准来区分零上温度与零下温度的，0 ℃以上叫零上温度，0 ℃以下叫零下温度。

    师：谁能说说零上温度、零下温度与0 ℃有什么关系？

    生：零上温度大于0 ℃，0 ℃大于零下温度，并且零上温度离0 ℃越远就越高，零下温度离0 ℃越远就越低。

    2）应用温度计测量温度。

    【学生活动】小组合作、分工明确、动手操作。

    【设计目的】让学生真切感受到温度的不同，更易理解接下来提出负数的内容。

    【设计步骤】

    第一步，准备材料，三支温度计、三个杯子，编号为1、

    2、3，分别装着冰、温水、放在冰箱冷冻过的水，放在讲台上。

    第二步，学生按组别分成三个小组，编号为1组、2组和3组;每一个小组负责一个杯子温度的测量，1组负责1号杯子，2组负责2号杯子，3组负责3号杯子。

    第三步，每小组派人上来感受三个杯子里面所装的物体的温度，并分别说一下自己的感受是怎样的。

    第四步，教师介绍温度计的正确用法以及注意事项，讲解如何读出数值并指出给学生看。

    第五步，每一组学生合作用温度计测量出三个杯子中的温度。

    第六步，每一组学生记录各自负责的杯子温度的数值。

    数据记录：

    温度1：温度计在冰中的温度——零度。

    温度2：温度计在温水中的温度——零上35度。

    温度3：温度计在冰箱冻过的水中的温度——零下5度。

    项目二：理解海拔高度和海洋深度。

    1）海拔高度和海洋深度。海拔高度：等高线是把海拔相同的各点连接成线，表示海平面以上部分。海洋深度：等深线是把海洋深度相同的各点连接成线，表示海平面以下部分。在地形图上表示某地的高度时，需要以海平面为基准（规定海平面的海拔高度为0），通常用正数表示高于海平面的某地的海拔高度，负数表示低于海平面的某地的高度。

    通过PPT给出图片，让学生读出图片的数值（如表2所示），说明三者之间的联系。

    2）合作探究，进行头脑风暴。

    【设计意图】头脑风暴过程中讲究协作解释，学生通过发散思维，提出自己的想法，并学会倾听他人意见，加深对正负数在生活中应用的理解，进一步理解数学与地理学科的有机融合。同时引导学生开展自评和互评，将反馈评价环节有机地结合在教学过程中[3]。

    【记录和评价】及时记录头脑风暴的想法，通过讨论得到满意的结果（如表3所示）。

    合作讨论

    1）以上三个温度是三种类型，你们能说出是哪几种类型吗？回答：我是以“0℃”为标准来分的，零上温度分为一类，零下温度分为一类。

    2）你们能创造符号来表示温度2和温度3吗？回答：温度2，零上35度，↑35 ℃，→35 ℃，+35 ℃;温度3，零下5度，↓5 ℃，←5 ℃，-5 ℃。

    3）如何表示海拔高度和海洋深度？回答：海拔高度

    用+，海洋深度用-。

    4）珠穆朗玛峰、海平面、马里亚纳海沟三者应如何表示？回答：珠穆朗玛峰高度，+8848.43米;海平面，0米;马里亚纳海沟深度，-11 043米。

    作业布置? 学生继续搜集正负数在生活中的应用，并以写日记的形式记录下来。

    课程总结

    1）情境引入中五个问题的答案：建筑的地下部分，地下一层用-1层表示，如地下一楼的停车场可以表示为

    -1楼;负债可以用负数表示，如小张欠小杨100块钱，表示为-100元;水位上升用正数表示，水位下降用负数表示，如水位下降10 cm就用-10 cm表示;减产可以用负数表示，如减产500斤用-500斤表示;扣分可以用负数表示，如扣5分用-5分来表示。

    人们在生活中经常会遇到各种相反意义的量，如在记账时有余有亏;在计算粮仓存米时，有时要记进粮食，有时要记出粮食。为了方便，人们就考虑了相反意义的数来表示，于是引入正负数这个概念，把余钱、进粮食记为正，把亏钱、出粮食记为负。可见，正负数是在生产实践中产生的。

    2）得出结论。

    ①负数：比0小的数。负数与正数表示意义相反的量;负数用负号“-”和一个正数标记。

    ②正数：比0大的数;正数与负数表示意义相反的量;正数前面常有一个符号“+”，通常可以省略不写。

    注意：0既不是正数，也不是负数。

    反馈与评价? 按照实际情况填写学习情况评价表（表4）。其中自我评定项目由学生填写，小组评定项目在小组讨论后由组长填写，教师评价与建议部分由教师填写。

    4 教学反思

    通过讲授正负数这节课，笔者进行了反思和总结。基于STEM理念的初中数学课程教学，融合物理、地理等学科知识对课程进行设计，能更好地为传播知识服务。基于STEM理念的初中数学课程教学，学生在合作过程中能夠参与其中，可增强对STEM理念的理解，加深对学科融合的理解，发表自己的意见及建议，在思考中学习，在实践中学习，更好地激发学习兴趣，有效提高学习效率。学生在STEM项目学习过程中可以发现问题并采取适当的方法去解决问题，有助于培养和提升动手能力、创新思维、总结能力以及发现问题、分析问题和解决问题的能力。

    基于STEM理念的初中数学课程教学，和其他学科进行整合，对教师提出更高的要求。对教师来说，既是改善教学的机遇，也是一种全新的挑战。因此，教师既要全面提高信息素养，还要提高教学能力，才能适应时代发展的要求。总之，基于STEM理念的初中数学课程教学是值得大力研究的重要课题。

    参考文献

    [1]管光海.STEM教育实践中的问题与建议[J].中国民族教育，2018（Z1）：73-75.

    [2]梅浩，袁智强，郑柯.基于数学实验的STEM教育：以“探究金属的冷却模型”为例[J].教育研究与评论：中学教育教学，2019（3）：38-44.

    [3]黄雄.STEM视域下的初中数学视域下的初中数学“综合与实践”教学：以“反比例函数问题”为例[J].教学月刊·中学版：教学参考，2019（5）：11-15.

    作者：林彬，广州大学教育学院硕士研究生，研究方向为数字化学习环境与资源（510006）。