基于STEAM教育理念的初中数学教学设计

基于STEAM教育理念的初中数学教学设计

□张超

摘

要：在“互联网+”时代下，STEAM新型教育理念如何在K12教育市场中推广并融入到课堂教

学中，成为当前教学难题和教学热点话题。文章以初中数学“平面直角坐标系”为例，让学生在课堂中不仅学到课本知识，还能体会到科学、技术、工程、艺术、数学有机结合下的学习乐趣并提高知识的深度和广度，形成基本的科学素养和对知识学习的探索创新精神。关键词：STEAM；初中数学；教学设计；平面直角坐标系；HTML5

作者简介：张超，西北民族大学，研究方向为教育技术学。（甘肃兰州730124）中图分类号：G633.6

文献标识码：A

文章编号：1671-0568（2020）04-0109-03开放科学（资源服务）标识码（OSID)：

ence）、技术（Technology）、工程（Engineering）和大学学者格雷特·亚克门（GeorgetteYakman）提出，STEM教育只关注理工科式的项目培养，而忽

STEAM教育最初的形式是STEM，即科学（Sci⁃

构，即教师备课后直接给学生讲授知识点，然而一些教师备课中只注重“情景”的架构或者选择不能有效地推动课堂教学进展的“情景”，并在媒体素材的选择上大费周章，忽视了数学知识和学生本身。皮亚杰认知发展理论告诉我们初中生已经初步到达形式运算阶段，拥有一定的抽象逻辑推理水平，因此，利用STEAM教学策略让学生能融入到教师架构的“情景”中动手操作，既调动学生学习的积极性，又让学生在“作品创造”的过程中理解和巩固数学知识，形成基本的数学学科素养，并在此基础上初步理解科学、技术、工程、艺术的概念和形成跨学科知识整合的思维方式和学习方法。

二、基于STEAM教育理念的初中数学教学设计案例

教学内容：平面直角坐标系；教学对象：七年级下册学生；课时：2课时；教学环境：带多媒体演播功能的计算机教室。

出版社义务教育课程标准实验教科书《数学》七年

1.教材分析。“平面直角坐标系”是人民教育

数学（Mathematics）的简称。由美国维吉尼亚科技

略了个体背景的关注，因此STEM在跨学科知识的广度和深度上仍存在着一定的局限性，并在其教学过程中缺乏一定的趣味性、情境性和艺术性。因此，她将艺术（Arts）与STEM进行有机融合，并在2006年，提出了STEAM教育理念。STEAM教育以工程实践为桥梁，连接了科学、技术、工程、数学、艺术等学科的抽象知识与真实的社会环境，在教师的引导下，让学生帮助学生摆脱单一学科知识体系的束缚，自主构建出一种新的知识框架并激发出创造精神去解决问题、学习知识并达到提升综合能力素养的目的。因此，STEAM旨在培养“互联网+”新时代下的“懂知识、会技术、善创新”的复合型人才。

一、STEAM教育理念在初中数学中的重要性传统的数学课堂是“以教师为中心”的教学结

级下册的内容，主要包括平面直角坐标系的有关概

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新课程研究

2020.04

念、点与坐标的对应关系等。通过本章节的学习，学生能够初步搭建起数与形之间的桥梁，本章节为学生后续学习函数的图像、函数与方程和不等式的关系等问题打下基础。

析：就读于七年级下册的学生已经具备初步形成一种抽象思维和逻辑思维，易接受新鲜事物，对信息技术敏感度高，在教师的合理引导下，容易产生浓厚的学习兴趣。

学情分析：所有学生在之前学习过数轴，已经有了初步的数形结合意识，知道了数轴的作用和意义，同时在前一节学习有序数对去“确定位置”，明白了平面上的点用两个数据表示。新课程标准下，部分地区的学生接触了Scratch、Python等编程语言，已经形成了数形结合的数学思想。本节课使用HBuilder作为编程IDE，选择HTML5中的Canvas标签开展STEAM教学，Canvas标签相关属性和函数与Python语言Turtle库里的命令相似，所以想让学生完也不会是太困难的事。

标系及横、纵坐标、原点、坐标等概念；能画出平

3.教学目标。①知识与技能：理解平面直角坐全理解平面直角坐标系并运用平面直角坐标系绘图

2.学习者特征分析与学情分析。学习者特征分

标签。

难点：①明确平面直角坐标系产生的过程及其必要性。②区分教材中较为琐碎的知识点，如平面直角坐标系、坐标轴、坐标原点、坐标平面、象限、点在平面内的坐标等概念及其特征等。③理解Canvas标签结合JavaScript脚本语言的使用方法。Canvas标签相关属性和函数多而琐碎，涉及的英语单词会难以理解。

导学案、练习册、评价表格，给学生布置上课准备题：如绘制衣服布料，小船航行小游戏，闪烁的LED灯等。教学用具准备：方格练习本、直尺、三角板、草稿纸。

导学案和练习册设计标准参考。经典例题：按

5.教学准备。①教师准备：多媒体课件两份、

任务：确定小组绘图主题，也可以选择教师所给主

知识层级，知识点类型划分，让学生知道考试题型、针对训练。考试真题：精选近几年中考真题，可在学科网、等网站上搜索整理，也可参考王后雄、五三系列的参考书。考试模拟题：模拟题难度一般比真题要高，主要是培养学生的解题思维，作为尖子生的拔高训练，在练习册和导学案中占比要少。

的多媒体课件内容，完成导学案对应章节部分，标注疑难内容，确定分组并思考绘图主题。

例回顾数轴、有序数对知识，引入平面直角坐标系的概念。同时出示一段五子棋视频，借助五子棋游戏，说明如何描述位置，然后抛出问题让学生回答：平面直角坐标系在生活中的应用有哪些？②讲授演示。教师结合多媒体阐述平面直角坐标系中的重难点知识、以及Canvas知识点、美术绘图知识点，解答学生预习时产生的问题，随后教师为学生们讲解展示图形案例代码，全面讲解图形案例代码。

案例代码示例：绘制一个三角形

6.教学环节。①情景导入。教师结合五子棋案②学生准备：预习课本上的内容以及教师发放

面直角坐标系；能在指定的坐标系中，由点的位置写出坐标，根据坐标描出相应的点；初步理解坐标平面内的点与“有序实数对”之间的一一对应关系。②过程与方法：经历从实际问题抽象出平面直角坐标系的过程，渗透数形结合、转化的数学思想，发展学生的符号感，在使用Canvas标签时的代码编写感和设计感。③情感与态度：通过介绍笛卡儿直角坐标创立的背景，在学习和生活中逐渐培养STEAM素养，激励学生树立敢于探索的精神，激发学习的兴趣和热情。

4.教学重难点。重点：①背诵平面直角坐标系

的概念，会建立平面直角坐标系，由点的位置能写出坐标，会根据坐标描出相应的点。②使用平面直

角坐标系和编程语言绘制图形，并在绘图过程中思考构图、色彩搭配等美术知识的运用。③了解HT⁃ML超文本标记语言，学会结合参考文档使用Canvas

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教学微观

表1评价表格

小组/评价标准

第一组第二组第N组

主题创新性

作品艺术、价值性

小组展示过程

小组导学案完成

情况

总评

过程。

练习册相关章节习题，复习教师讲解内容和多媒体课件内容。

基于STEAM教育理念设计的课堂上，学生学到的知识、掌握的技能固然相比传统课堂要多得多，但是在教学资源、教师水平参差不齐的教育背景下，开展并推广STEAM课堂仍然是一个教育领域的痛点，STEAM课堂不仅要求教师必须有丰富的知识和较强的能力，还对学生的知识水平和自学能力有较高的期望值，因此不是每一堂课都适合STEAM教学策略，但是教师可以适当运用STEAM跨学科和综合素质培养的教育理念在课堂上教学，开阔学生的视野。

参考文献：

程”的作用及其启示[J].中国电化教育，2014，（4）:18-24+86.

[1]钟柏昌，张丽芳.美国STEM教育变革中“变革方

⑤布置作业，课后答疑。作业布置参考：完成

建立一个宽度和高度为500px的画布

//路径描边，绘图完成

起点，开始路径

和（100，450）处画一条直线和（500，450）处画一条直线

才培养的思考[J].电化教育研究，2019，40（3）:27-33.2006，（8）:24-26.

[2]陈明选，苏珊.STEAM教育视角下教育技术学人[3]丁国忠.让情境拥有“数学”的脊梁[J].人民教育，

责任编辑邓小磊

每个小组选好发言展示人，发言展示的学生准备好代码，上台展示并讲解汇报。学生讲解过程中，教师在评价表格上打分记录。

每一组作品分数，总结涉及知识点，总结整个课堂

④课堂总结。教师点评每个小组的作品，公布

③合作展示。小组明确分工，开始设计作品，

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