STEM在《认识钟表》中的应用

STEM在《认识钟表》中的应用

袁琛璐

天津外国语大学附属滨海外国语学校 300467

摘要：

随着STEM理念的不断发展，小学数学课程组织方式中对尝试STEM跨学科理念设计迫在眉睫。本文以人教版小学数学一年级上册《认识钟表》为例，通过对STEM创造型课程组织方式在小学数学中的应用开展研究性学习。信息技术与小学数学的融合以及STEM在小学数学中的跨学科融合，让学生在学习数学知识的同时提高数学应用能力，实现从验证到创新的突破。

关键词：STEM 跨学科 创造型课程组织方式 《认识钟表》

一、STEM

（一）STEM简介

STEM教育理念是指在教学中对学生实施跨学科教育，从而培训学生使用多学科方法，思考如何解决真实情况和现实中的复杂问题，提高学生对学科知识的掌握和学生的核心素养。STEM使用科学、数学、技术和工程等制定和提出解决日常或社会问题的创新办法以满足未来社会的需要。在传统课程中，知识和技能是按学科划分的。STEM教育结合了科学(Science)、技术(Technology)、工程(Engineering)和数学(Mathematics)。课程设计师必须考虑跨学科的概念和方法，认识到每个STEM学科的特殊性和特点，课程设计必须更加全面。^[1]

（二）创造型STEM课程组织方式

有笔者认为STEM教育分成验证型、探究型、制造型和创造型四种不同的课程组织方式。^[2]创造性运用STEM理念的目的是使学习者自主完成设计和制造物体，STEM教育上要全面实施知识创新,其核心是实现创新性的具体实施，是创新型课程组织方式在STEM上的应用。创新型STEM课程设计的目的是使学习者能够将STEM知识充分应用于创新产品的设计和制造。从本质上来说，STEM教育创新是实现从设计学习到STEM教育实际应用的创新。

二、《认识钟表》

《认识钟表》一课是人教版小学数学一年级上册第七单元的内容，本课程的教学目的是结合现实生活，让学生学会看时钟，养成观察和珍惜时间的良好生活习惯。

小学一年级学生在学前阶段接触了很多关于钟表和时间的知识，幼儿园有幼儿园的作息时间，家里有挂钟和闹钟，手机上的时间表等等，学生对钟表和时间并不陌生。但是，对于时间这个抽象的概念学生内化起来还是有困难的，认知水平有限。时钟作为一个测量工具，表盘设计也有很多种类，所以识别起来也有一些障碍。

三、STEM在《认识钟表》中的应用

（一）信息技术与STEM的结合

小学数学教师在常态教学存在很多教学重点和难点，为了更好地克服教学困难和提高学生的学习兴趣，信息技术可以发挥重要作用。信息技术的使用可以使知识可视化，信息丰富化，学生接触知识更加直观，更好的理解学习内容。尤其是对于小学数学学科来讲，思维性和逻辑性使得很多学生望而生畏。在新课程标准中，要求每一位教师熟练掌握信息技术，教师的继续教育中也把信息技术2.0的学习纳入到了很重要的一部分，信息技术已经成为新时代教师的必备技能。小学数学教学中应该发挥信息技术的最大优势，在学习《认识钟表》中，传统的教学方式是数学教师拿一个真正的钟表让学生识别整点时刻，如8:00、3:00和6：00，本来一节可以生动有趣的创造型课堂被教师灌输的枯燥无味，多媒体动画可以用来实现这一教学难题。另一方面，时钟与生活的结合使学生更想多去了解。还可以在学习时钟的过程中，利用多媒体给学生创造情感环境，允许时针、分针和秒针呈现各自单独的动画，让学生思考时间的获得与时针、分针、秒针的存在缺一不可。通过不断比较和分析，学生可以认识时钟，认识时刻，信息技术与STEM的结合有效地提高了课堂教学的效率。

（二）《认识钟表》中的STEM跨学科融合

教学《认识钟表》一课时，针对这一课的教学目标，笔者进行和STEM跨学科融合。

S（科学）：给学生用丰富多彩的多媒体展现不同钟表的操作方式，比如Flash软件让学生识别不同的时刻，ppt向学生展现不同时钟的发展历程，古代使用日晷利用太阳照射的影子计时以及利用铜漏壶滴水计时，打开学生的眼界，丰富学生的世界观和历史观，培养学生的数学核心素养。

T（技术）：借助互联网等手段，给学生查询钟表制作的相关资料，对收集到的资料进行师生之间的展示，鼓励学生自主设计钟表，向同伴识别不同时刻，用手指调整时针、分针和秒针，来展示时刻，使用信息技术和互联网技术让学生识别具有美感的钟表设计类型，将钟表制作的每一步原料进行比较。

E（工程）：让学生投入到制作钟表，体验钟表设计的全过程，知道钟表中时针最短，秒针最长，利用硬纸和剪刀制作精美的钟表，学生针对教师的意见可以改进钟表设计，使之更加精美。

M（数学）：就收集到的钟表的资料进行简单的统计和汇总，比如钟表类型有多少种，钟表的形状有多少种，钟表设计时的各个部分的长度是多少，时针分针秒针的长度有何不同，再有表带和表盘的色彩搭配怎样更好看，图形调整怎样是最好的。

（三）创造型STEM课程组织方式中生成《认识钟表》

小学数学课程目标提出：掌握适应和进一步发展未来社会生活所需的重要数学知识(包括数学事实、数学活动经验)，以及基本的数学思维方法和必要的应用技能；学会运用数学思维方式观察分析现实社会，解决日常生活问题等学习课题，增强数学应用意识；了解数学与自然、人类社会的密切关系，了解数学的价值，提高对数学的理解和学习数学的信心；具有初步的创新精神和动手能力，能充分发展情感态度和综合能力。^[3]

新时代对小学数学的应用价值更为重视，学生通过学习数学知识认识到能够给社会和国家做出贡献，利用创新型知识进行创造，有意识地进行创造型劳动。创造型STEM课程组织方式强调培养学生的创新精神和实践能力，与课标的要求高度一致。

在《认识钟表》的创造型 STEM课堂上，数学教师先以引导学生欣赏丰富多彩的钟表导入，领略数学史上钟表的形成历程，让学生感受钟表造型和色彩不同带来的美觉感受。学生制作的钟表表盘材料、直径、厚度不同，会带给观者不同的视觉体验。指针大小对整个钟表造型起着重要影响，教师指导学生设计时，让学生可以根据表盘上数字的大小追随外圈宽度的不同进行设定。关于时钟的颜色，针对不同的观者视觉体验提出了不同的制作要求。例如，为了突出时钟的显示时间，方便用户观察，时针和分针设置为黑色，这样时钟和表盘和数字之间就有很大的差异。时钟的颜色搭配可以赋予它亲密、温暖和生动的视觉特征。学生在学习之后自主设计的钟表每一份都是独一无二的作品。

STEM教育理念在中国虽然处于初级阶段，但是很多研究者正在预测它的历程和发展，因此STEM教育有着非常广阔的应用前景。在发展和创新的时代，STEM教育和信息技术教学相辅相成，互相促进，不可或缺。STEM课程组织方式根据研究者的不同方向，也可以有所不同，本文主要探讨创新型STEM课程组织方式在小学数学教学中的应用，突出STEM教育理念在学生创新性思维和创新性发展上的重要指导作用，学生通过STEM创新型课程组织的系统学习，提高了学习效率，也符合新课程改革的发展要求和新时代“双减”背景下对学生“减负增效”的学习要求，培养了学生的创新精神和实践能力，提高了学生的数学核心素养，为新时代创新型人才发展提供储备力量。

参考文献：

[1]金旭球.能力本位的STEM课程设计——联合国教科文组织国际教育局STEM能力框架及启示[J].中国电化教育,2020(12):90-98.

[2]傅骞,刘鹏飞.从验证到创造——中小学STEM教育应用模式研究[J].中国电化教育,2016(04):71-78+105.

[3]中华人民共和国教育部.义务教育小学数学课程标准[M].北京：北京师范大学出版社，2017.