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标题 基于数学核心素养的STEAM校本课程设计
范文

    韩慧

    

    

    【摘要】本文对steam校本课程设计进行初步探索,形成了基于数学核心素养的STEAM校本课程教学模式,并给出了一个具体的课程设计实施案例,为STEAM课程的开展和数学核心素养的落地提供了现实途径.

    【关键词】数学核心素养;STEAM;校本课程

    随着高科技与计算机技术的发展,数学应用不仅在自然科学、工程技术等领域发挥着越来越重要的作用(如大数据、物联网、人工智能),而且以空前的广度和深度向经济、生物、医学、环境、交通等领域渗透.

    一、基于数学核心素养的STEAM校本课程教学初探

    STEAM是 Science(科学)、Technology(技术)、Engineering(工程) 、Arts(艺术)、Maths(数学)的缩写,是跨学科的综合性素质教育,STEAM教学是将上述各学科知识有机融合到某一核心任务中,引导学生综合运用各学科思维解决实际问题的教学活动,在此过程中既提升了学生的逻辑思维能力,又培养了分析、解决问题的能力以及沟通合作能力.

    基于数学核心素养的STEAM校本课程是指以数学为基础,用工程和艺术解读科学和技术,将人文艺术中的“谁来做”和“为什么”加入STEAM 教育的“做什么”和“怎么做”,充分发挥学生的主体性,逐步提升学生的数学核心素养和各项素质[2].

    在以往的STEAM教學中,往往存在以下问题:缺乏准确而又宏观的定位以及规划,学科之间的整合浮于表面,难以加强不同学科间的内在联系;硬件资源和课程资源严重匮乏;学生原有的知识体系结构不良等,种种原因导致STEAM教学流于形式,没有达到应有的效果.

    我们将STEAM教育理念引入课程创新实践,在基于数学核心素养的STEAM校本课程教学实践中,探索出以问题项目为核心的学习方式[3],研发了一系列基于项目的探究式课程,关注学生的过程性体验,推进创意设计活动的开展,培养学生的多学科综合应用与科技创新能力,构建师生共同可持续成长的平台,营造了一种新的教育生态,提升了学生的综合素养.

    二、基于数学核心素养的STEAM校本课程设计案例

    ◆设计任务

    元旦就快到了,为我们的晚自习值班老师送上一个平行光手电筒吧.手电筒设计制作的要求如下:

    1.运用圆锥曲线(抛物线)的光学性质,制作平行光手电筒.

    2.小组合作,利用身边现有的材料,手工制作完成.

    3.做到方便实用,且筒身制作精美.

    ◆工程约束

    1.材料的选择:塑料饮料瓶、铁丝、3D打印机、抛物面灯罩、硬纸盒、一次性纸杯、冰棒棍、彩纸、拉花、灯泡、电路、电池.

    2.工具的准备:胶枪、胶棒、剪刀等.

    ◆课程目标

    1.掌握抛物线的光学性质,能运用该性质解决实际问题.(数学)

    2.能利用现有技术或材料制作抛物面.(技术)

    3.了解电路的连接方式,能运用现有材料正确组装、连接电路.(物理)

    4.能够利用美学知识制作精美的手电筒手柄.(艺术)

    ◆学科领域

    数学、技术、物理、艺术.

    ◆核心技能

    1.学会使用传统工具(胶枪、剪刀等)和现代工具(计算机、3D打印机)帮助解决问题,提高效率.(科技应用)

    2.掌握科学探究的方法,能够独立设计制作方案并完成.(科学探究)

    3.掌握设计制作的方法,并运用方法有效地完成任务.(工程设计)

    4.树立团队合作意识,进行合理分工,与小组成员合作完成任务,愿意为团队贡献自己的力量.(团队合作)

    5.在项目制作的过程中,学会灵活运用既有知识、方法和经验,分析与解决

    跨学科问题.(问题解决)

    ◆项目实施过程

    ●引入的问题

    平行光手电筒是利用抛物线的光学性质制作而成的,实际生活中有许多抛物线光学性质的应用实例,如汽车的远光灯也是利用了抛物线的光学原理,远光灯的光线平行射出,集中且亮度较大,可以照到更高、更远的物体,对于夜间驾驶员的视线有很大的帮助.然而目前滥用远光灯的现象相当严重,错误地使用远光灯会增加危险事故的发生率.

    那么抛物线的光学性质是什么?如何证明?其在生活中还有哪些实际应用呢?

    ●探究活动集

    1.模拟实验

    学生观看实物小球模拟抛物线光学原理的实验,理解并尝试总结抛物线的光学性质.

    2.归纳原理

    过焦点的光线经抛物线反射后,反射光线都平行于抛物线的对称轴;反之,平行于抛物线对称轴的入射光线经抛物线反射后必过抛物线的焦点.(教师动态图模拟展示)

    3.合作探究

    (一)数学证明

    学生小组合作,用多种方法进行证明:

    (二)软件模拟

    利用皓骏软件动态模拟抛物线的光学性质.

    (三)教具验证

    学生自制抛物面对抛物线的光学性质进行验证.

    ●问题解决

    ○制作模型的一般步骤:

    1.选择合适的材料;

    2.准备适当的工具、加工设备;

    3.按设计图样画线;

    4.对材料进行锯割、切削等加工;

    5.装配;

    6.对产品外观造型、色彩进行设计;

    7.完成制作.

    ○安全操作规程:

    1.清点工具箱5种工具是否齐全:美工刀、剪刀、钢锯、热熔胶枪、直尺.

    2.热熔胶枪的正确使用方法:

    ①热熔胶棒插入胶枪内;

    ②打开支架,使胶枪立在桌子上,并在胶枪口处垫一个废旧纸板,以防胶枪滴漏;

    ③插入电源通电,1分钟后即可使用.

    注意:出胶口金属部分的温度很高要注意别烫伤!使用完毕后及时拔出电源插头!

    3.注意用电安全.

    4.注意不要直视灯光!

    ○产品制作

    第一阶段:材料初加工.

    1.抛物面的制作.

    方法一:利用3D打印技术制作抛物面.

    方法二:用铁丝制作抛物面状的铁丝外罩.

    2.进行手电筒外观造型、色彩的设计.

    第二阶段:材料组装成型.

    1.灯罩与电池电路正确组装.(注意正、负极)

    2.灯罩粘接在手柄上.(使用热熔胶枪)

    ●分享交流

    小组展示平行光手电筒作品,分享设计意图、方法及心得,老师及同学对作品进行评价.

    作品评价依据及标准:

    1.实用:结构简单合理;

    2.经济:废物利用率高,环保;

    3.美观:主题鲜明,细致美观;

    4.创新:beautiful.

    三、总结

    在基于数学核心素养的STEAM校本课程的实施和探索过程中,我们力求使课程设计更注重关联各学科的整合学习,更好地让学生将各学科知识融会贯通,从而提高学习效率和质量;项目活动更能体现开放性、实践性、综合性、创造性,使学生学会尊重、学会交流与合作,让学生更容易了解社会,学会用数学眼光观察世界、用数学知识解决实际问题,促进数学核心素养的提升,更好地激发学生的无限潜能.

    【参考文献】

    [1]王晓霞.以STEAM校本课程推进数学核心素养培养初探[J].数学学习与研究,2019(04):160-161.

    [2]朱亚芬,董黎明,焦宝聪.基于STEAM的数学创新思维课程设计研究[J].中国教育信息化·基础教育,2018(16):14-17.

    [3]谢仁松.数学“项目化学习”与“STEAM教育”的深度融合[J].数学教学通讯,2017(22):13-14.

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更新时间:2025/3/14 5:39:24