數學“項目化學習”與“STEAM教育”的深度融合

謝仁松

摘 要：“STEAM”視角下的數學“項目化學習”是一種無界學習，采用跨界融通的方法，指向學生的數學核心素養。教學中，教師要聚焦數學思想，整合多元課程目標。通過設置綜合學習內容，融合現代教育技術，發展學生的數學核心素養。

關鍵詞：數學課程；STEAM教育；深度融合

當下中國的數學教育，更多關注的是數學的概念、判斷和推理，很少將數學的“出口”和數學的應用、力量等向學生展示，導致學生數學應用意識不強，創造性應用能力缺失。而在國外，數學與其他學科，與學生生活整合、跨界已經成為一種趨之若鶩的潮流，此即“STEAM”教育。學生數學課程跨界與統整學習能力是實施“STEAM”教育的出發點和歸宿?！癝TEAM”教育應該而且必須在數學教學中落地生根，與數學課程進行深度融合。

一、 項目化學習：基于“STEAM”教育視角

所謂“STEAM”，是科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）和數學（Mathematics）這五門學科首字母的組合?！癝TEAM”教育幾乎囊括了與科學技術工程及數學相關的所有領域，甚至與心理學、社會學和政治學也有關。這是一個偏理工的多學科交叉融合課程?！癝TEAM”是由美國弗吉尼亞理工大學學者Yakman首次提出。在小學“項目化學習”數學課程中實施“STEAM”教育，其主要目的是培育學生“創客精神”，發展學生數學核心素養。

1. 破壁無界：“STEAM”教育理念

“項目化學習”提倡培養學生綜合學習能力。正因為如此，在語文學科中我們看到了“非連續性文本”的學習倡導；在數學學科中我們看到了“綜合與實踐”活動課程的安排?？梢哉f，破壁、無界已經成為學科教學的一種教育理念。世界是復雜的，事物是多變的，現實的技術運用往往是多元學科的交叉。具體而言，在小學數學“項目化學習”中，教師要重視學生發現問題、提出問題、綜合運用數學知識和方法解決問題的能力。在整個“STEAM”教育中，數學是基礎性工具。

2. 跨界融通：“STEAM”教育方法

在小學數學“項目化學習”中，實施“STEAM”教育，主要是跨界、融通。將“STEAM”教育融入數學課程，在內容上豐富多彩，在時間上長短相間，在空間上因地制宜。教師可以展開跨學科、跨學時（如微課、常規課、長課等）、跨地域（如課堂課、課外學習等）的課程設計。例如蘇教版教材五年級上冊的《蒜葉的生長》就是融通了“數學”與“科學”；蘇教版教材四年級上冊的《美妙的杯琴》就是融通了“數學”與“音樂”；蘇教版教材五年級下冊的《球的反彈高度》就是融通了“數學”與“體育”；……需要注意的是：在數學教學中，教師實施“STEAM”跨界教學，要充分尊重學生的認知特點和數學學科本質。

3. 指向素養：“STEAM”教育目的

實施“STEAM”教育的出發點和歸宿是什么？是培養學生的核心素養。所謂“核心素養”，一般是指“在當前或者未來的生活中，為滿足個人成為一個會關心、會思考的公民需要而具備的認識、理解數學在自然、社會生活中的地位的能力，做出數學判斷的能力以及參與數學活動的能力”，其重要指標是“關鍵能力”和“必備品格”。此外，在實施“項目化學習”過程中，教師要融入“科學、技術、工程和藝術”中的諸多元素，讓其相互支撐、補充、碰撞，讓學生“項目化學習”從低階走向高階、從淺層走向深層。

二、“STEAM”視野：“項目化學習”教學建構

數學是“STEAM”的基礎性工具，數學教育是“STEAM”教育的重中之重。在小學數學教學中實施“項目化學習”，就是要讓數學滲透、融通科學、技術、工程、藝術等學科中的多重元素，發展學生的STEAM素養，培養學生運用各種知識進行綜合性問題解決的能力。

1. 整合多元課程目標，聚焦數學思想

基于“STEAM”教育視野，數學“項目化學習”整合了多門學科的課程目標，充分體現了開放性、綜合性、探究性、實踐性和創造性的品格。其中，要聚焦數學的思想方法，正如《義務教育數學課程標準（2011年版）》所明確指出的，“課程內容不僅包括數學的結果，也包括學生學習數學的過程及其蘊含的數學思想方法?！薄绊椖炕瘜W習”從學生整體的生命成長視角出發，注重學生數學活動經驗的累積。例如《解決問題的策略——轉化》（蘇教版小學數學教材第10冊）可以設計成項目化活動，因為對于學生來說不僅僅是數學思想的轉化，同時還包括生活的轉化技巧、科學的轉化思維以及歷史故事中的轉化智慧等?；顒忧?，可以引導學生思考如何計算不規則的石頭的體積，引導學生感悟轉化，進而引出歷史故事“曹沖稱象”，引出寓言故事“烏鴉喝水”。通過思考、感知，初步形成“化繁為簡”的轉化思想。在此基礎上，第一課時可以幫助學生系統梳理小學階段的“平面圖形的面積轉化”；第二課時可以系統梳理“數的轉化”，如“小數乘法轉化成整數乘法”“除數是小數的除法轉化成除數是整數的除法”“異分母分數相加減轉化成同分母分數相加減”“解方程”等；第三課時可以教學“數形轉化”。通過項目化活動，讓學生系統生成“化未知為已知”“化復雜為簡單”的數學思想，集體展現數學轉化智慧。同時可以將“轉化”的策略予以放大，對“轉化”的策略運用予以拓展，形成普適性的轉化意識、轉化思想。

2. 設置綜合學習內容，發展數學素養

在數學“項目化學習”過程中，教師可以整合、運用科學、體育、音樂、美術等相關學科課程中的知識，發展學生數學素養。通過對比、甄別、糅合、改編、刪補，形成項目化學習活動主題。在設計、實施項目化學習過程中，教師要眼中有“學生”，腦中有“目標”，心中有“場域”。

例如教學《用數對確定位置》（蘇教版小學數學四年級下冊），在學生經歷了從“不能確定位置”到“能用數對確定位置”的過程后，對于“如何準確確定位置”“如何用規范統一的辦法來確定位置”“如何表達更簡潔”等有了體認、理解、掌握后，筆者將計算機“wps”中的插入表格融入其中，讓學生在計算機上設置三列二行的表格。通過信息技術與數學課程的整合，學生了解到數學知識在信息技術中的運用，感受到數學知識的意義和價值。不僅如此，在教學中，筆者將這一部分知識與學生的生活實踐聯通起來，引導學生思考生活中的數對運用，發展學生的數學核心素養。

師：生活中有哪些地方運用了數對的知識？

生1：我看到電影院的電影票上的座位是第幾排、第幾座，好像是數對。

師：對的，生活中第幾排、第幾座的數學本質就是數對。

生2：動車上的座位用的是數字和字母，我覺得也有數對表示的意思。

生3：地球儀上的經線和緯線確定位置，我覺得也有數對表示的意思。

……

師：同學們，只要我們用數學的眼光打量生活，用數學的大腦思考生活，就能感受、體驗到數學的價值和意義。

教學中，教師注重數學與其他學科課程的整合，向學生提供豐富的課程資源，將信息技術課程內容融入數學課程，能夠讓學生投身到探索性的數學活動中去。

3. 融合現代教育技術，開發綜合潛質

“STEAM”視野下的數學“項目化學習”聚焦于學生的綜合素養。教學中教師要融入互聯網、信息技術、多媒體技術等，打造學生的創客學習平臺、云學習平臺。從某種意義上說，STEM視野下的數學教育，其本質就是“互聯網+”“信息技術+”“多媒體+”等?，F代教育技術的融入，讓數學“STEAM”教育如虎添翼，開發了學生綜合學習潛能，形成了學生的綜合素質。

例如一位教師教學《圓的認識》（蘇教版小學數學五年級下冊），設置了一個大問題，即“車輪為什么做成圓形？”應該說，這不僅是一個數學問題，而且是一個涉及科學、信息技術甚至藝術、工程領域的問題。教學中，教師將學生帶入信息技術館展開研究，通過3D打印技術，打印出各式各樣的車輪，如長方形、平行四邊形、三角形、橢圓形、圓形等。通過數學實驗，學生發現，3D打印機打印出來的車輪，隨著邊數的增加（正四邊形、正五邊形、正六邊形……），中心點到邊的距離相等的線段越來越多。同時，輪胎也行駛得越來越平穩。在這個過程中，學生自然體驗到“圓出于方，方出于矩”“圓，一中同長”的極限思想、轉化思想。不僅如此，通過現實的3D技術、測量知識以及相關的科學知識，學生發現，只要設置相應的路面，所有的車輪都能平穩地運行。應該說，這是一個了不起的想象，學生不僅關注了車輪的形狀，而且開始關注軌道，具備了對問題進行解決的整體思維能力、想象能力甚至實踐能力。

當前，我國的課程正經歷著由分科到綜合的發展改革趨勢。在數學教學中，將科學、技術、藝術、工程等相關知識進行統合，實施數學的“項目化學習”，需要教師具備較強的課程開發、課程跨界實施能力。在具體實施時，教師應該注重學生數學知識的前接后連，注重學生關鍵能力的前沿后續，注重學生跨界經驗的前承后啟，注重學生核心素養的前通后至。