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摘要：“田园STEM+”是一个融合了STEM教育、田园劳动教育和环保教育的课程，注重通过项目式学习培养学生的实践能力和创新精神。本文以“穴植韭菜”项目课程为例，探讨了“田园STEM+”课程在小学数学思维培养中的意义、特征、实践和效果。希望这个实践探索能为教育工作者提供一个新的范例，在小学生数学思维培养方面提供新的途径。

关键词：田园STEM+，项目式学习，数学思维

一、“田园STEM+”数学思维培养的意义

“田园STEM+”课程是以“创造·生态”为核心，以“培养能创造性地解决劳动生活中真实问题的人”为价值引领，以项目式学习为主要学习方式，以STEM教育、田园劳动教育和环保教育深度融合的课程。[1]当前，《义务教育数学课程标准（2022年版）》强调，在综合与实践领域的教学活动中，以解决实际问题为重点，以跨学科主题学习为主，以真实问题为载体，适当采取主题活动或项目学习的方式呈现，通过运用数学和其他学科的知识与方法解决真实问题，着力培养学生的创新意识和实践能力。“田园STEM+”课程与数学课程理念在培养学生综合运用跨学科知识解决实际问题方面有着高度的一致性。

可见，“田园STEM+”课程对小学生数学思维培养具有重要性和积极作用。首先，通过实践活动，学生能够在操作中体验数学思维的力量，将抽象的数学知识与实际情境相结合，加深理解。其次，小组合作和跨学科学习可以激发学生的创造力和解决问题的能力，培养团队合作精神。此外，解决实际问题的过程可以让学生学会将数学知识应用到实际生活中，增强他们的问题解决能力。最重要的是，参与创造性劳动可以锻炼学生的逻辑思维和创新能力，使他们成为具有批判性思维的终身学习者。

二、“田园STEM+”数学思维培养的特征

（一）在动手实践中体现数学思维的灵活性

在“田园STEM+”项目课程中，学生通过参与各种田园劳动，得以展现数学思维的灵活性。例如，在“穴植韭菜”项目中，学生亲自种植韭菜、调配环保农药、制作韭菜棚架等。他们在动手实践中，观察和记录植物生长情况、测量和计算浓度比例、统计和分析试验结果等。通过测量、画图、计算、估算、猜测和验证等数学知识和技能的应用，学生不仅扩展了思维的灵活性，还培养了运算能力、推理意识、数据意识和创新意识。

（二）在小组合作中体现数学思维的结构性

“田园STEM+”项目课程中，小组合作是体现数学思维结构性的重要方式。例如，在“穴植韭菜”项目中，学生合作进行简易植物补水器制作，每个小组成员分工合作，负责不同部分，如图案设计、材料选择、数据整理与分析、方案调整与测试等。这种分工合作要求学生将各个部分有机结合，形成整体解决方案，体现了数学思维的结构性。通过团队协作和沟通，学生学会将各种数学概念和技能有机结构化，形成完整的解决问题的框架，培养他们的系统性思维和抽象思维能力，从而促进数学思维的发展。

（三）在问题解决中体现数学思维的严谨性

在“田园STEM+”项目课程中，问题解决过程体现了数学思维的严谨性。例如，在“穴植韭菜”项目中，学生面对病虫害问题，需要分析病虫害原因并制定多种解决方案。通过设计方案、跟踪试验，并持续调整和改进，最终确定最有效的防治方案。他们不断运用数学知识和技能分析和解决问题，确保所提出的方案符合数学原理和实际情况，以保证病虫害防治的有效性和可靠性，培养了学生对数学思维的严谨性理解。

（四）在跨学科融合中体现数学思维的创新性

STEM作为融合技术、科学、数学、工程等诸多学科的跨学科项目式教育，其核心是跨学科融合教育。[2]“田园STEM+”项目课程通过跨学科融合的方式，引导学生在田园劳动实践中发挥数学思维的创新性。例如，在“穴植韭菜”项目中，学生进行环保厨余堆肥——波卡西堆肥。他们运用数学的比例和百分比知识计算EM菌和面粉的配比质量，确定最佳的配比方案。为确保配比方案的科学性和可行性，他们还需要深入理解科学、化学和生物等学科知识，从而更有效地控制堆肥反应过程中的温度、湿度等因素，制定出更加科学合理的堆肥方案。

三、“田园STEM+”数学思维培养的实践案例

项目式学习是以问题解决为导向，让学生从数学的角度去观察与分析、思考与表达、解决现实生活中的问题，提高分析解决问题的能力，发展应用意识、创新意识和实践能力的学习。[3]“田园STEM+”项目课程以学生在田园劳动实践中遇到的真实问题作为具体学习情境和任务，促使学生在解决问题的过程中培养数学思维。例如，在“穴植韭菜”项目中，研究哪种穴植方式更有利于提高韭菜的产量就是一个很好的案例。在项目实施过程中，学生会遇到各种各样的困难，独立思考、深入分析、全面判断、科学论证都是顺利完成项目探究任务的必然过程。[4]学生通过一系列具体任务，如整地、穴植、养护（浇水、施肥、除草、防虫）、收割等环节进行实际操作，在测量和设计、试验与对比、统计与分析、制作与创造中运用数学方法探究最佳的种植方式和管理策略，深入感受到数学知识的实际应用，培养他们的数学思维和解决问题的能力。

（一）在测量和设计中培养数学思维

在“穴植韭菜”项目中，测量种植箱长宽并计算比例，是制定合理种植方案的前提。学生首先使用测量工具（如卷尺或直尺）测量种植箱的长宽，计算比例，然后根据数据确定最佳的种植行距和株距，制定合理的种植方案（见图表1）。

在绘制种植设计图时，他们根据测量得到的种植箱长宽比例，运用数学符号准确标注每个穴植位置。在确定不同种植方案时，学生综合考虑行距、株距和穴植数量，通过实地观察种植箱，形成几何直观，利用空间想象将实际物体结构和空间关系转化为设计图上的图形和尺寸。举例说，针对密植方式，学生选择小的行距和穴距，以充分利用种植箱空间，每穴栽种5株，行距25cm，穴距4cm。对于疏植方式，学生选择大的行距和穴距，确保韭菜有足够的生长空间和养分供给，每穴栽种10株，行距20cm，穴距10cm。在第三种方案中，学生采用更大的行距和穴距，每穴栽种20株，行距20cm，穴距15cm，以确保每株韭菜都有充足的空间成长。此外，学生还考虑了种植箱整体布局，采用对称布局方式，在设计过程中使整个种植方案既美观又实用。通过这个项目，学生综合运用数学知识和方法，思考不同穴植方式对行距和株距的影响，并将其转化为具体的种植方案。这样的实践项目促进了学生的创造性思维和实践能力的培养。

（二）在试验与对比中培养数学思维

“穴植韭菜”项目的主要研究问题是“哪种穴植方式更有利于提高韭菜产量？”学生们以研究种植密度对韭菜产量的影响为切入点，制定了一系列具有挑战性和启发性的试验方案（见图表2）。

学生设置了5种不同的种植方式，并通过调整变量如每穴株数、行距、穴距等，系统地探索韭菜生长规律。学生们不仅简单地进行种植，还精心设计了多组实验方案，并记录了详细的实验数据，包括穴点株数、行距、穴距以及最终收获量等。通过比较不同组别的韭菜产量，他们发现第4组的种植方式（每穴10株，行距20cm，穴距10cm）取得了最高产量，达到445克，而其他组则在260—320克之间。同时，他们观察到种植密度与韭菜产量之间的关系，指出适当增加每穴株数可提高单位面积产量，但过高密度可能导致植株竞争激烈，从而影响产量。通过设计实验、分析数据、得出结论，这些学生培养了数学建模、数据分析和逻辑推理等关键数学思维能力。

（三）在统计与分析中培养数学思维

在“穴植韭菜”项目中，持续的关注和精细的管理是确保韭菜生长良好的基础。数学的统计与分析在这个项目中发挥着至关重要的作用。通过对韭菜生长过程中各项因素进行数据统计与分析，学生能更深入地了解各因素之间的关系，找出最佳的生长环境和管理方式，从而提高产量并改善质量。举例来说，学生利用土壤检测仪监测土壤的酸碱度、湿度和温度等参数。通过持续的数据统计、转化为统计图表，并运用相关性分析，能找出对韭菜生长最为关键的环境因素，进而改善生长环境，确保韭菜生长处于最佳状态。例如，学生通过监测土壤的水分含量和酸碱度，运用数学模型优化浇水策略，详细记录施肥次数和质量，可以帮助确定最佳的施肥策略，以保证韭菜获得充足的营养，从而健康成长。这种实践不仅培养了学生们的数学思维，也让他们体会到数学在解决现实问题中的重要性和实用性。

（四）在制作与创造中培养数学思维

在“穴植韭菜”项目中，学生还展开的创造性探索，尝试促使韭菜生长成韭黄，体现了他们在解决实际问题时的创新思维和数学运用能力。他们探索到两种遮光方案。一种是他们大胆尝试搭建遮光大棚覆盖整个种植箱，以创造温暖、湿润的生长环境。另一种思路是制作针对每个穴位的定制遮光器，确保每株韭菜得到合适的遮光。制作这些遮光器的过程中，学生们需要运用数学知识和思维，精确测量、计算每个遮光器的尺寸和形状，以确保完美覆盖并有效利用材料。透过数学模型的优化，学生们可以提高遮光效果同时减少浪费，展现了他们的逻辑思维和创造力。

四、“田园STEM+”数学思维培养的效果

（一）激发了学生的学习兴趣

参与“田园STEM+”项目课程相关的实践活动，将数学理论转化为具体操作，使学生更直观地理解数学知识。这种实践不仅增强了学习动力和兴趣，还激发了对数学的好奇心和探索欲望，使数学学习变得更有趣和有意义。

（二）促进了学生的实践能力

在“田园STEM+”项目中，学生利用观察、猜测、测量、实验、计算、推理、验证、数据分析、直观想象等数学方法分析和解决问题，体会和运用数学的思想和方法。这样的实践活动帮助学生获得真实的实践活动体验，增强了他们的动手能力和实践技能。

（三）提升了学生的应用意识

通过“田园STEM+”项目，学生直接将数学知识应用于实际问题解决。例如测量、分析植物生长数据和优化种植策略等活动，让他们认识到数学在现实中的价值。数学不仅是课本概念，更是解决问题、优化方案的工具。这提升了他们的应用意识，使他们更加认识到数学在现实世界中的重要性和应用价值。

（四）发展了学生的创新精神

在“田园STEM+”项目中，学生发挥创新思维，尝试新的方法来解决问题。例如，制作遮光器、优化施肥策略等活动，培养了他们解决问题时的创造力和灵活性。这种实践锻炼了学生的创新意识，在实践中不断探索、尝试，培养了他们敢于创新、勇于实践的品质。

总之，“田园STEM+”项目课程强调实践、合作和创新，为教育领域带来了新的启示，为学校教育提供了更为丰富的教学方式和课程设计思路。通过培养学生的实践能力、创新精神和数学思维力，“田园STEM+”教育将为培养具有全面素质和未来竞争力的学生发挥重要作用。

参考文献：

[1]李燕清.“田园STEM+”课程建构与实践探索[J] .智力，2021（23）：161-162．

[2]陆静，龚晓峰.“田园STEM”理念下跨学科课程开发实践[J] .新课程研究，2020（34） ：44-45.

[3]周莹.基于UBD理论的小学数学项目式学习的教学设计与实施——以“校园农场我规划”为例[J] .新课程，2023（5） ：91-93.

[4]魏飞艳.小学数学教学中学生数学思维的培养[J].西部素质教育，2022（17）：135-137.

注：本文为广州市教育科学规划2022年度课题“‘田园STEM+’项目课程的开发与实施研究”（课题编号：202214397）的研究成果。