STEM教育理念与高中数学教学融合的策略

STEM教育理念旨在打破传统学科界限，实现科学、技术、工程和数学的有机融合，引导学生在发现、探究、解决问题的过程中形成跨学科意识与综合能力。高中数学教学强调学生建模能力的培养，提高学生运用数学知识解决现实问题的综合能力。由此可见，STEM教育理念与高中数学教学融合具有可行性，能够锻炼学生的数学思维，帮助学生构建系统认知体系，提高学生的知识应用能力与问题解决能力。

教师应立足STEM教育理念与高中数学课程理念的融通性，通过资源整合与模式创新，设计跨学科教学、项目式驱动教学、情境体验式教学，从而丰富学生的知识储备，锻炼学生的高阶思维，提升学生的综合素养。本文通过分析STEM教育理念与高中数学教学融合的策略，以构建高效数学课堂，提升学生综合素养，推动学生的综合能力全面发展。

一、STEM教育理念融入高中数学教学的重要性

（一）有助于丰富学生的知识储备

STEM教育理念的跨学科特征显著，旨在打破传统学科界限。将STEM教育理念融入高中数学教学，能够促使教师立足STEM教育理念的跨学科特征，找准科学、技术、工程等学科与数学知识之间的内在关联，搭建多维度互动式的知识探索平台；可以打破学科壁垒，促使学生在解决实际问题的过程中感知数学概念的内涵，帮助学生理解数学知识在不同学科中的通用性；能够加深学生对数学知识本质的理解，丰富学生的知识储备，帮助学生构建系统认知体系。

（二）有助于锻炼学生的高阶思维

核心素养背景下，高中数学教学旨在培养学生数学抽象、数学建模、数学运算等能力。将STEM教育理念融入高中数学教学，能够促使教师以学生学情为根本，以项目任务为驱动，以工程思维为引领，以实践活动为基准，设计启发性任务与生活化情境；可以推动学生沉浸到情境中深入思考，并借助任务支架梳理解决问题的思路。同时，权衡不同问题解决方案的优缺点，不断调整思路修正方案，有助于锻炼学生的高阶思维，提高学生的逻辑思维、创新设计和问题修正能力。

（三）有助于增强学生的综合能力

STEM教育理念强调引导学生在真实问题情境或现实体验活动中灵活运用数学知识解决现实问题。将STEM教育理念融入高中数学教学，能够促使教师基于现实场景，合理创设生活情境或开展实践探究活动，不仅可以利用全新的方式激发学生的探究兴趣，促使学生经历数学知识形成全过程，而且可以帮助学生明确数学知识在现实生活中的应用场景与价值，使学生形成“从现实需求出发—建立数学模型—验证修正方案”的问题解决链条，有助于提升学生的综合能力。

二、STEM教育理念与高中数学教学融合的策略

（一）设计跨学科教学，丰富学生的知识储备

STEM教育理念以多学科融合为核心，强调通过跨学科知识解决现实问题。在推动STEM教育理念与高中数学教学的融合过程中，教师要找准融合点，科学设计跨学科教学，融入科学、技术、工程等方面的知识与方法，以拓宽数学教学边界，丰富学生的知识储备，帮助学生构建系统认知体系。同时，使学生理解数学知识在不同学科中的通用性，以激发学生探究数学知识、数学方法、数学问题的积极性与主动性。

以人教A版高中必修第一册中的第三章“函数的概念与性质”为例，教师既可以引入“某一地区空气质量指数变化图”“我国城镇居民恩格尔系数变化情况”“桥梁结构稳定性测量数据分析”等数据图表，利用熟悉的事物消除学生对数学知识的陌生感，引导学生明确数学知识与现实生活之间的关联，又可以利用多媒体技术放大展示函数图像的画法，鼓励学生运用交互式电子白板绘制函数图像，并尝试运用函数构建模型的方式分析“荷载与结构稳定性的关联”，以解决“桥梁承重设计问题”，进而使学生直观体会到函数作为描述变量关系工具的核心作用，帮助学生融会贯通数学、科学、技术、工程等多学科知识。

（二）项目式驱动教学，锻炼学生的高阶思维

STEM教育理念要求教师通过设计促进知识的融合与迁移应用。在推动STEM教育理念与高中数学教学的融合过程中，教师要落实“以学生为主体”这一理念，根据学生最近发展区，以“问题”为起点，以“探究”为核心，灵活开展项目式驱动教学，促使学生在问题启发与项目推动过程中深入探究，帮助学生理解和掌握数学知识。同时，帮助学生搭建探究任务的支架，以进一步锻炼学生的高阶思维，培养学生的跨学科意识，使学生从“解题者”变为“问题解决者”与“工程建设者”。

以人教A版高中必修第一册中的第五章“三角函数”为例，为锻炼学生的高阶思维，教师既要利用多媒体技术展示斜拉桥图片，引导学生观察斜拉桥中的吊索和桥面形成了一系列三角形，又要结合学生的认知特点，围绕教学内容设置“结合桥梁的几何形状和物理力学原理，计算吊索的张力和角度”的项目任务，以激发学生的思维活性。同时，提出“物理学中的哪些力学因素支撑着桥面”“斜拉桥对桥面施加的斜向拉力如何帮助桥面抵抗向下的重力”“如何利用三角函数进行力的分解与计算”等问题链，帮助学生搭建探究现实问题的支架，实现数学、物理与工程的跨学科教学，培养学生的工程思维与数学思维能力。

（三）情境体验式教学，提升学生的综合素养

STEM教育理念具有较强的情景性，能够为学生提供融入真实情境的学习体验。在推动STEM教育理念与高中数学教学的融合过程中，教师要结合学生的现实经历与知识储备，根据课堂教学内容，围绕社会热点话题，合理开展情境探究式教学，利用熟悉的场景唤醒学生已有认知。同时，将数学、生物、技术等知识与方法相融合，促使学生沉浸到情境中深入思考，进而帮助学生深刻体会数学作为科学工具的应用价值，为学生灵活应用数学知识解决现实问题奠定基础。

以人教A版高中必修第二册中的第九章“统计”为例，为引导学生形成数学眼光、数学思维与数学语言，教师可以结合教材中“公司员工的肥胖情况调查分析”案例，创设“肥胖人群存在很大的心血管安全隐患。随着人们生活水平的提高，我国肥胖人数急速增长。你作为健康专家，如何分析全班学生的健康状况，并提出相应建议”的教学情境，引导学生根据调查，收集整理全班学生的身高和体重数据，并选择频率分布表和频率分布直方图来表示数据。同时，与生成式人工智能进行人机交互，根据个体差异提出科学的生活与饮食建议，进而融合数学、生物、技术等知识与方法，培养学生的数学素养与健康意识。

三、结语

STEM教育理念以多学科融合为核心，要求教师通过设计促进知识的融合与迁移应用。在推动STEM教育理念与高中数学教学的融合过程中，教师要树立现代化理念，明确STEM教育理念融入高中数学教学的重要性，并结合教学内容，根据学生知识储备、生活经验与认知思维特点，通过设计跨学科教学、项目式驱动教学与情境体验式教学，推动实现数学与科学、技术、工程等知识和方法的融合。同时，帮助学生明确数学知识在现实生活中的应用场景与价值，进而丰富学生的知识储备，锻炼学生的高阶思维，提升学生的综合素养。

（作者单位系商河弘德中学）