STEAM理念提升数学素养3D打印助力课堂教学

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  创设项目学习情境,提高数学意识
  STEAM理念下的《三角形三边关系》教学,我们提供给学生项目学习情境,将数学与科技、数学与工程、数学与艺术融合起来,给学生一个真实的任务,以问题驱动探究,以任务推动进程,以真实解决问题为归宿。
  项目:用3D打印笔设计以三角形为基础结构的建筑框架
  项目准备:1.发现问题:有的小组打印出来的小棒无法拼摆成三角形;2.提出问题:能不能围成三角形跟什么有关系呢?3.探究问题:观察、比较各组的数据;4.得出结论:三角形的任意两边之和大于第三边;5.解决问题:出现问题的小组需要拿到什么长度的小棒才能围成三角形?
  项目实施:用3D打印笔完成作品
  以巴黎卢浮宫为例引入,用数学的眼光来看,其基本结构特征就是三角形。以“设计三角形为基础结构的建筑框架”项目学习,任务明确,切入点小,符合四年级学生的年龄及能力特点,更是从心理上实现“要我学”为“我要学”的转变。该项目的完成,需要从最基础的“一个三角形”做起,在任务推动下,学生开展项目研究,这是一个真实而具有挑战性的情境。学生在做三角形的三条边时,并不会去考虑需要打印多长的小棒,但在将小棒围成三角形的过程中,出现有的小组能围成三角形,有的不行,“问题”就在这真实的情境中自然产生了。为了能够完成项目,必然要弄明白需要怎样的三根小棒才能围成三角形,这种探究的内在驱力不断驱使着学生去观察、分析数据,再通过推理和想象找到规律。
  使用3D打印技术,贯彻数学思想
  三角形三边关系的探究,探究工具的使用必不可少。我们使用3D打印笔打印材料(工具),除了能激发起学生学习的兴趣,调动学生做项目的主动性,3D打印笔的使用在本节课中还起到了非常有价值的作用。
  1.新技术助力课堂教学
  在“做中学”的项目学习课堂中,项目学习的完成以作品形式展示,这就需要学生有能够完成项目的工具,使用3D打印笔助力“三角形三边关系”的课堂教学,让探究成为真正的需求,让项目创意落地。搭建三角形建筑框架,使用3D打印笔打印作品能够提升学生对三边关系知识的理解和掌握的契合度,提升创造性空间和艺术化效果。
  2.新技术提升数学素养
  新技术的应用,有助于培养学生用数学的眼光看待问题。用3D打印笔完成作品过程中遇到的问题“为什么有了三根小棒却无法做出一个三角形?”“究竟要怎样的三根小棒才能做出一个三角形?”“我还需要多长的小棒就能做出一个三角形?”“如何运用发现的规律去做出更多的三角形?”“各个面三角形之间的关系是什么样的?”“工程的顺序怎样更合理?”,这些问题驱动着学生去观察、思考,这就形成了“数学化”过程,并在解决问题的过程中清楚有条理地用数学语言表达自己的观点,描述身边的世界。
  3.新技术的应用,有助于发展学生思维的灵活性
  由3D打印笔打印出小棒进行三边关系的探究,各个小组多样化的数据呈现,为学生的观察与对比、分析与思辨提供了真实而丰富的素材,学生需要调动眼、耳、手、口等各种感官系统来刺激思维的展开。在发现三根小棒得符合“任意两边之和大于第三边”的条件才能围成三角形后,学生需要思考如何进行替换,要用自己小组的哪根小棒与素材箱里教师事先打印好的小棒进行交换,才能使自己的小组完成做出一个三角形的任务,灵活的交换方式,促进了学生思维灵活性的发展。
  构建过程评价,培育数学人文
  《数学课程标准》中提出:数学是人类的一种文化,它的内容、思想、方法和语言是现代文明的重要组成部分,使学生在思维能力、情感态度与价值观等多方面得到进步和发展。STEAM理念下的数学教学,评价环节是项目学习情境的终端环节。打破传统的评价方式,更多的鼓励团队合作进行过程性的评价展示。让学生在发展自我认知的过程中认识他人,提高对自己和身边人的關系、自己和环境的关系的感受力,培育数学人文。
  在《三角形三边关系》一课的评价内容上,我们不仅关注学生对学科知识的深度理解、科学性解释及其迁移运用,还关注学生的劳动意识、技术运用、人文积淀、审美情趣等素养。我们通过让学生进行作品的展示、介绍环节和活动的自评互评环节,促进了学生对自己、自己和项目、自己和他人的感知力提升。在小组作品互评的环节中,通过对对方作品“说优点”与“说不足”的评价,培养学生的思辨能力、创造性思维、感受美和精益求精的能力。在这节课的产品评价中,通过写出“在本次项目中你所掌握的主要知识”来考察知识构建目标的达成,通过“作品评分”来反应技术能力,通过自评中的“沟通”“协作”“情感与态度”和小组成员互评的几个项目来促进提升学生综合素养的目标达成。
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