ＳＴＥＡＭ教育理念下如何创设小学数学学习情境
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摘要：STEAM教育理念下小学数学学习情境的创设，应该具有真实性、问题性和整合性的特点。在STEAM教育理念下创设小学数学学习情境，应注重激发学生的学习情感、引发学生的深入思考、促进学科的融合贯通，从而培养学生的应用意识、提升“四能”、发展融合素养。
关键词：STEAM教育 ;小学数学;学习情境
STEAM教育指的是科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、人文艺术（Art）和数学（Mathematics）学科相关的教育。STEAM教育越来越受到教师的关注，是受历史发展推动的结果。STEAM教育理念支持学生以学科整合的方式认识世界，以综合创新的形式改造世界，培养学生解决问题的创新能力。
STEAM教育的核心理念之一是跨学科的融合。基于此理念设计小学数学学习情境，就是将看似和实际生活无关的深奥、复杂的数学公式、概念、原理和问题，以生动有趣的现实情境来呈现;就是让学生明白这些其实正是基于人类的需求而创造或发现出来的，数学不是浮在空中的抽象符号而是随处可见、触手可及的真实生活。STEAM教育理念下的小学数学学习情境的创设，应该具有真实性、问题性和整合性的特点。
一、以真实情境激发情感，培养应用意识
在很多小学数学的课堂中，教师创设的学习情境注重了生活化，却忽略了真实性。有时候，我们创设的情境是生活中的情境，但往往只是为教学内容服务的，而不是学生身边真实存在的。而STEAM教育理念注重学习与现实世界的联系，主张以真实问题的解决为重要导向。因此，以此理念为指导的小学数学学习情境的创设必须是真实的。在当前的数学教学中我们经常注重引导学生用“数学的眼光观察世界”，也是同样的道理。真实的情境不脱离真实的生活，才能体现数学的价值。创设与学生的学习、生活息息相关的真实情境，可以激发学生的学习兴趣，同时也能培养学生的应用意识。
首先，要构建真实情境来提升学生的学习兴趣。人的大脑是在与环境的交互作用下才产生的认知。当交互发生在真实的、熟悉的环境之中时，更易促发经验与新知的联系，使学生把学习内容与其自身的认识融为一体，引起情感的互动，激发兴趣、增强动力。所以，构建真实的生活情境，学生容易把学习内容与自己的生活经验联系起来，进而引发学习兴趣，产生学习动力。
其次，要构建真实情境来培养学生的应用意识。《义务教育数学课程标准（2011年版）》对数学应用意识作了具体化的描述：“应用意识有两个方面的含义，一方面是要有意识地利用数学的概念、原理和方法解释现实世界中的现象，解决现实世界中的问题;另一方面是要认识到现实生活中蕴涵着的大量与数量和图形有关的问题，这些问题可以抽象成数学问题，用数学的方法予以解决。”
应用意识表现为主动从数学的角度解释现实中的现象、解决现实中的问题的尝试愿望，以及试图沟通数学知识与现实联系的主动思考。因此，教师要构建真实的情境，让学生自主、自觉地运用恰当的方法去解决与实际生活相关联的问题，让学生去感受数学思想蕴含于生活之中，从而在内心深处理解数学知识的现实意义，并且在遇到相似的情境时，能够产生应用数学知识解决生活問题的主动性。
例如，在“学校开展春（秋）游活动，四人小组应准备怎样的午餐才符合营养标准（营养午餐）”的学习情境中，学生通过课前查阅，了解了蔬菜、面、米饭、水果、饮料等所含的热量、脂肪和蛋白质以及他们这个年龄段所需这些东西的量，并进行了选购、安排，评选出了饮食健康小队。
在这个学习情境中，小组的四个成员都是主人翁，都有“今天我当家”的荣耀与责任。这样，学生的学习兴趣与动力被调动了起来，他们积极主动地参与活动：了解每个人喜欢的食品，查找这些食品所含的能量;了解需要带多少，探索如何搭配才符合营养标准。在此基础上，有的学生甚至会考虑色、香、味等等，然后进行分工合作，共同完成。这样的学习情境，会引发学生思考相应的问题——自己吃的早餐如何搭配，家里的晚餐如何搭配;一般一个成人的三餐要如何搭配才营养健康，老人又需要哪些营养……他们甚至会联系实际，拓展延伸到每天该喝多少水，该做什么运动，该睡几个小时等问题，进而自主地运用所学知识解决生活中的问题。
二、以问题情境引发思考，提升“四能”
STEAM教育理念最明显的优势就是带给了学生“问题意识”，其本质上是一种基于建构主义的情境化教学模式，关注的是真实情境中的实际问题。当前的小学数学教学则强调以问题解决为重要导向，强调基于问题的学习（Problem-Based Learning，简称 PBL）。因此，STEAM教育理念下我们所构建的小学数学学习情境必须要具有探究的意义。只有具有探究意义的问题情境，才能以问题为导向，为思考提供支撑，进而引导有效的学习过程。
构建以探究性问题为载体的情境，可以有效地启迪学生的思维。探究性的问题情境将学生的学习置于开放的、复杂的、有意义的问题情境中，使学生根据自身的能力和兴趣，通过运用不同的路径、不同的方法进行研究，引发其广泛的类比、联想、猜想等思维活动，从而有效地提升了解决问题的能力。具有探究性的问题情境，应以发现问题、提出问题、分析问题、解决问题为教学实施的主线。通过问题激发出学生自主学习的动机和欲望后，可以先发现问题、提出问题，再把问题置于探究活动中，最后利用思维活动，分析解决问题所需要的信息，从而达到解决问题的目的。
例如，在以“制作一个长方体框架”为任务的STEAM课程中，一位教师创设了让学生探究“如何才能制作好一个长方体框架”的问题情境。此问题的探究性在于，它能串联起长方体的各部分特征，让学生在探究问题的过程中，自主建构长方体的相关知识。学生要利用材料制作好长方体框架，一开始时可以是漫无目的地拼搭，从中发现不是任意长度的小棒都可以搭成长方体，从而提出“长方体的框架每条边的长度有什么关系”的问题。接着，学生可以通过观察身边的长方体或者用材料中不同长度的小棒进行尝试拼搭，分析出长方体的12条棱可以分成3组，每组长度相同，也就是4条长、4条宽、4条高。只要将相同长度的4根小棒拼接在相应的位置，就可以制作好长方体框架。通过这个活动，学生还能发现只要长、宽、高三根小棒确定，这个长方体的大小就能确定等等长方体的特性。 在这个问题情境下，学生在活动中经历了如下的学习过程：发现搭一个长方体框架需要多少根小棒;思考这些小棒由几组组成，且每组长度为什么要相同;分析搭长方体框架每根小棒应放的位置;理解长方体的特性等等。在这个过程中，学生的“四能”都得到了提升。
三、以整合情境促进贯通，发展融合素养
STEAM教育理念是融合性的教育理念，它将科学、技术、工程、人文艺术和数学等不同领域的学科整合在一起，强调的是学生要有融合素养，即要有利用多样的知识解决整合型问题的能力。
融合素养不是单靠一个学科的学习就可以完成的，因此它是STEAM教育理念区别于其他学科的最明显特征。纵观不同学科的知识，它们并非孤立的存在于单一学科本身的，可以在教学过程中通过“跨学科整合”实现“跨界”。但这里的“整合”并不是简单地将各个学科知识组合起来，而是强调要将本来分散的五门学科自然地组合形成新的整体，而模糊各个学科之间的界限，最后能够运用各学科互动的方式跨学科地帮助学生解决问题。因此，这就要求教师构建的学习情境，不能是单一的情境，而应该是多学科有机整合的情境。
整合性情境应具有两个特征：第一是承载多学科知识。STEAM教育理念要求构建的情境要蕴含科学、技术、工程、数学和艺术等多学科知识，使原有双向多线型知识结构成为多向网状知识结构，从而体现出不同知识综合、跨学科融合的特点，进而使得各学科相互支撑，相互补充，共同发展。第二是促进学生的融合意识。要将多学科的理念融于一个情境中，让知识在学生心中不再割裂开。学生在学习中，可以自觉地应用多学科的知识解决问题。
例如，在学习三角形的知识时，教师可以构建“如何设计一个又稳又美观的秋千模型”的学习情境。秋千包含了数学、科学、工程、技术和艺术的知识，比如秋千的支架要支撑住整个秋千，需要具有稳定性。因此，学生在进行设计的时候，要了解“三角形具有稳定性”的数学知识。同时，秋千也是一个力学系统，包含了惯性、离心力、向心力、重力等工程技术原理，要让秋千荡得高，就要初步了这些简单知识。此外，要使秋千美观，就要发挥学生的艺术能力，让他运用美术学科的知识进行装饰和改进;最后，在设计完秋千、学生进行展示之后，教师还可以加入一些与秋千相关的知识，发展学生的人文素养。
通过设计、建造、实验等一系列的活动，学生成为了一名真正的工程师，设计的秋千模型既安全、高效，又美观、大方。学生一边完成设计活动，一边思考秋千的构造与原理，通过发现三角形支架的稳定性，设计出了很多既合理又有创意的秋千。在整合学习的情境中，学生习得了知识，获得了技能，形成了“生活各学科是相互关联”的观念。这样，学生不仅能主动建构隐藏于“设计秋千模型”之后的新知识，还能在以后遇到相同的情境时，能将各学科的知识应用于新的情境中并加以解决。
参考文献：
[1]罗伯特·M·卡普拉罗等.基于项目的STEAM學习[M].王雪华，屈梅 译.上海科技教育出版社.2016.
[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.2018（16）.
[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（8）.
（责任编辑：杨强）
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