基于STEM教育理念的初中数学“综合与实践”课程教学研究

STEM教育理论是当前教育改革领域中新兴的热点和前沿课题，越来越受到国内外教育界的关注和重视。

基于STEM教育理念的初中数学“综合与实践”课程教学研究，强调以学生为主体、以问题为导向，强调多学科知识融合，着重培养学生的问题意识、应用意识和创新意识，培养学生综合运用多学科知识解决实际问题的能力，既是顺应教育改革形势的需要，也是提升学生综合素质、培养全面发展的优秀人才的需要。

本项目主要围绕更新教育理念、构建课程体系、创新教学方法等方面，进行了将近8年的教学实践，受益学生数万人，并获得2020年福建省基础教育教学成果特等奖。

一、项目背景
《义务教育数学课程标准（2011年版）》（以下简称“2011年版课标”）指出：“综合与实践”是数学四大课程内容之一。

2014年，项目组有针对性地对某市48所初中校的初中生及教师进行问卷调查和访谈。

结果表明，该市师生对“综合与实践”课程的学习兴趣普遍不高，认为该课程的学习对相关能力的提高帮助不大。

究其原因，一是因为一线教师教育观念陈旧，对“综合与实践”课程的重要性认识不到位；二是因为课程内容较为简单，量少，杂乱无绪；三是因为教师的教学方法与课程内容不匹配，融合度不高。

有鉴于此，本项目要解决的主要问题有：①改变教师滞后的教育理念——
—“综合与实践”课程学习对学生数学素养提升作用不显著。

②“综合与实践”课程在每册初中数学教材中或无规律穿插安排，或仅提供一两个研究课题，缺乏系统性，编排零散，师生选择空间小。

③对于“综合与实践”课程，一线教师没有掌握针对性强的教学方法。

二、解决问题的方法与过
程
首先，项目组顶层设计研究路线，引入先进、
科学的STEM教育理念，邀请国内知名专家开设有
针对性的主题讲座，推荐骨干教师参加国际STEM
教育峰会及国内相关会议，定期组织团队集中研讨STEM教育理念，每学期均不定期聘请专家开设专题讲座，宣讲、解释STEM教育理念。

通过系统学习，项目团队成员深刻认识到：创
设与现实生活紧密联系的问题可以有效激发学生学
习数学的兴趣；应用所学知识解决融合科学、技
术、工程与数学的实际问题能避免学生知识运用的
碎片化，让学生将所学知识融会贯通，提升综合素
质；如果教师能够充分引导学生主动参与教学全过
程，亲自动手实践，自觉应用STEM理念解决实际
问题，那么教学质量将会极大提高；教师积极地挖
掘现实世界中隐含的数学问题，研发具有STEM教
育理念特色、有利于实现“综合与实践”课程目标
的好问题，自身的教学能力、教研能力也会得到极
大程度的提升。

经过不间断的、方式各异的学习，
项目组教师深刻地认识和理解课程标准精神、STEM教育理念的内涵和本质，自觉更新教育理念，实施更加科学有效的教学。

中数学教科书“综合与实践”课题为蓝本，收集与之相近的、来源于生活实际的问题，从中挑选出符合学生认知水平和知识水平的典型案例，组织教学骨干进行教学设计，在年段数学成绩相对较好的班级开展教学实践。

课后，项目组对教学设计、教学目标、重难点突破、师生互动、评价反馈等环节展开深入的研讨交流，肯定优点，指出不足并提出改进意见，然后
基于STEM教育理念的
初中数学“综合与实践”课程教学研究
文/黄雄
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再进行实验教学，如此反复，逐渐形成较成熟的教学案例。

截至2014年底，项目组积累了10多个相对成熟的教学案例。

同时，项目组还吸收其他版本教材中的设计优点，再次对已有教学案例进行适当的补充、改进和完善。

2016年，项目组在研发案例中麟选出30个案例汇编成《生活中好玩的数学》，供一线教师使用，经过近两年的教学实践检验，于2018年为七、八、九年级各设置了12个课题（共36个课题），汇编成2018年版《生活中好玩的数学》。

随着教育理念的持续更新，项目组教师在教学案例及课题教学中逐步有意识地渗透STEM教育理念，从数学知识与生活实际的联系出发，结合学生状况，对案例集中研讨，评判得失，不断实践、完善、修改、创新，最终形成较为理想的课程知识体系。

体系成熟后，原书更名为《生活中有趣的数学》，于2019年由厦门大学出版社出版，具体见图1。

为探索“综合与实践”课程的教学方法，项目
组组织骨干教研力量，认真学习建构主义理论与杜
威教育理论。

针对初中数学“综合与实践”课程特
点，项目组教师从项目式学习（Project-based
learning）和问题导向学习（Problem-based learn-
ing）理论中寻求启发，将情境吸引(Circumstances
Engage)、模型探究(Models Explore)、协作解释
(Coordinate Explain)、成果展示(Achievement Ex-
hibit)和反馈评价(Respond Evaluate)确定为指导
开设“综合与实践”课的教学方法。

此后，在实际
教学中，项目组每位成员都有意识地将每个课题的
教学过程设置成情境吸引、模型探究、协作解释、
成果展示四个相互独立又彼此紧密联系的环节，并
对全过程开展反馈评价。

2015年8月，在课题教学
法专题研讨会上，与会教师对应用该教学法指导开
展初中数学“综合与实践”教学表示了极大的认
同，普遍认为该教学方法具有可模仿、可借鉴的优
点，并建议以教学法5个环节的英文字母特点命名
为“5E”教学法（如图2）。

至此，涵盖教学设计、
实施、评价及管理的“5E”教学法正式推出。

三尧成果的
主要内容
在8年的教学实践中，项目组根据2011年版
课标有关目标的指导意见，研发了蕴含STEM教育
理念的系列“综合与实践”课程《生活中有趣的数
学》。

研发的课程体现了“数学来源于生活，又服
务于生活”的教育思想；注重从科学、技术、工程
和数学的角度切入并贯穿教学全过程，体现了
STEM特色。

《生活中有趣的数学》为项目所在校
及18所实践单位师生使用，还被省内外兄弟学校
借鉴使用，成功解决了“综合与实践”课程内容缺
乏系统性、编排零散、选择空间小的缺陷。

“5E”教学法从“情境吸引”入手，以从生产
生活中提炼出来的实际问题引发学生主动学习的兴
趣；“模型探究”环节，要求学生探究问题中蕴含
的数学、物理、化学、地理、历史等学科背景，构
建数学模型，完成数学建模；“协作解释”环节，
要求学生相互探讨、解释解决问题的思路和障碍；
“成果展示”环节，要求以小组代表或集体合作的
方式进行，宣讲每个小组解决问题的过程与方法、
收获与不足；对学生的学习情况则进行教学全过程
的“反馈评价”。

项目组教师8年的教学实践表明：图1初中数学“综合与实践”课程知识体系
图2“5E”教学法流程
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应用“5E”教学法开设初中数学“综合与实践”课程可借鉴、可复制，解决了一线教师以往针对该课程难以选择有针对性教学法的困境。

项目主持人申报的课题“基于STEM教育理念
的初中数学‘综合与实践’课程教学研究”成功立
项全国教育科学“十三五”规划2018年教育部重
点课题。

项目组另外两名成员2019年也成功立项
相关教育部重点课题。

此外，项目相关子课题7个
被立项为省级课题，8个被立项为市级课题，部分
课题通过“优秀”等级鉴定。

此外，随着教研的不断开展，项目组不断总
结、完善和提升研究成果。

大量与项目成果有关的
论文相继发表。

项目主持人撰写的专著《初中数学
“综合与实践”课程教学改革研究》由厦门大学出
版社正式出版，独撰的论文《STEM视域下的初中
数学“综合与实践”教学》在《教学月刊·中学版》
发表。

项目组核心成员的大量教研论文分别在《教
育评论》《人民教育》等刊物发表。

众多项目课题成功立项并启动研究，促进项
目组全体成员积极投身教学实践，认真学习STEM
理念，深刻领会STEM理念的精神实质，深化项目
改革研究，从而带动身边其他学科教师积极参与
教研——
—以教研促专业成长，以教研出教学成果。

四尧效果与反
思
项目组以STEM理念为引领，始终坚持以学生
“学”为中心，以问题为导向，注重多学科知识整
合，强调学生自主参与，注重培养学生发现与提出
问题、分析和解决问题的能力，提高学生的应用能
力、创新能力和核心素养水平，促进学生综合素质
提升。

8年来，我校对6000多名在校初中生实施
“综合与实践”课程教学，学生问题意识、创新能
力显著提高；中考数学学科成绩一直位列全市前
茅；累计303名学生在各级各类初中数学竞赛中获
奖（43人在国际赛事中获奖）；61名学生在省、市
科技创新赛中获奖。

2018年，我们就“综合与实
践”课程的喜欢程度、建构数学模型、上课各环节
及跨学科知识融合等9个指标对学生展开问卷调
查，利用两个正态总体（方差未知）均值差的t检
验，发现各项指标均存在显著差异。

这充分说明：
“综合与实践”课程对学生问题意识、创新能力和
核心素养水平的提升作用明显。

团队坚持以STEM教育理念为主体、以课题研
究为载体、以校本课程研发为共同体、以课程教学
为核心体，通过教改带动、教研推动和实践活动，
推进成果应用研究。

教师的教育理念不断更新，教
学能力不断提升，一大批项目成员成长为学校教学
骨干力量。

项目核心成员中，多人次获评或被确认
为全国五一劳动奖章、福建省最美劳动者、省骨干
校长、市“三八”红旗手、省（市）学科带头人、
市专家型教师、市拔尖人才，有2人在市级课堂创
新大赛中获奖。

本项目团队成员13人次在省市级
教师技能大赛或课堂创新大赛中获奖，多人次获国
家级、省级优课等荣誉。

项目组先后与厦门双十中学海沧附属学校、甘
肃积石山高关中学、泉州丰泽区等18个学校和地区
协作，共同推进项目实践。

项目组借助教育部名师
领航工程名师工作室、省级教学开放活动、省名师
“送培下乡”、省教科所“送培送研下乡”活动等平
台推广辐射教学成果，在全国各地开设相关讲座、
公开课200多节（其中省级以上37节）。

除此之外，
我校接受5期国培班、广东等9个省份53所学校观
摩学习，教学成效获广大一线教师认同和肯定。

项目研究虽然取得出色成绩，但还有需要进一
步完善和提升的地方。

下一阶段，项目组成员将紧
密结合即将推出的义务教育阶段新课标的要求，继
续立足研发校本课题、完善教学方法、创新教学评
价、指导教学实践、引领舆论等，促进本校及兄弟
学校的教改、教研工作更好开展。

一是推动各实践单位围绕“综合与实践”课题
研发开展协同攻关研究，研发、生成落实新一版课
程标准要求的课题。

二是进一步发挥示范引领作
用，在进一步总结各实践单位成功经验的基础上，
继续借助各种平台，使成功经验惠及更多的学校、
教师。

三是以更加深入的贴地式指导培养参与研究
的一线教师，让STEM教育理念根植于每位教师心
中。

四是随着研究深入，逐步将项目的探究思路、
成功做法，应用于高中数学探究与数学建模课程教
学，进一步扩大教学成果的影响力。

注:本文系全国教育科学“十三五”规划2018
年度教育部重点课题“基于STEM教育理念的初中
数学‘综合与实践’课程教学研究”(课题批准号
DHA180438)研究成果。

(作者单位系厦门双十中学)
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