在美國的課堂上，數學也可以這么學!

美國通識教育核心課程的數學標准迫使基礎教育對如何教好數學進行反思。数学课孩子們可以做些什么來建立對數學概念的深刻理解，建立在加法、減法、乘法和除法的基本技能之上?工程與教學相結合是解決這些問題的最佳選擇。

應用數學知識是工程思維的習慣。

在美國的 STEAM 課堂上，教師經常使用“工程思維習慣”來激發學生對數學的興趣，中文课方法是設置工程任務，讓他們參與解決問題的活動。工程學可以培養多種習慣，其中最有益的是運用數學知識解決問題的能力和意識。每個孩子都是修補匠，每個孩子都有創造性的激情，工程學課程就是要迎合這種天性。

比如下面這位老師，他的任務是設計、制作、測量降落傘，讓學生自己參與，從而激發孩子的數學潛能，鍛煉解題能力。

工程思維習慣：

思考並分步驟解決問題

基於背景綜合思考問題

構思多種解決方案

流程進行創新、方法創新、設計技術創新

在維持標准和限制條件之間保持平衡

全局思考

運用數學知識解決問題

運用科學知識解決問題

研究材料的性質和用途。

構建模型和原型

以事實為依據做決策

永遠不要放棄，從錯誤中吸取教訓

評估可能的解決方案。

與團隊高效協作

溝通能力強

把自己可以看成一個工程師的一員

現實工程中的數學原理

視頻中，老師沒有讓孩子量課桌、鞋子、書等。隨意喜歡傳統的教育方式，卻讓孩子扮演航空工程師的角色，參與長途送貨。

在整個過程中，他們都有一個明確的目標:做一個降落傘，盡可能的減輕載荷。

當孩子們不斷改進降落傘設計時，他們需要反複測量傘蓋的直徑和降落傘繩子的長度。這不僅增加了孩子的參與意識和學習興趣，而且在不知不覺中獲得了測量技能和大量使用數學的機會。

比如，為了讓降落傘小到能裝進飛船，孩子們會計算“打包指數”，為了測量降落傘的空氣速度，他們會計算“平均下降速度”。

發現測量背後的意義

在視頻中，老師和孩子們通過討論分析兩種方法測量的量：降落傘的傘蓋直徑和傘繩的長度。這與通識教育發展核心技術課程設計標准中“測量與數據”部分企業剛好契合。例如，二年級標准中要求我們學生能學會用尺子等工具方面進行選擇正確的測量。

傳統的課堂教學，老師會讓孩子們在課堂上隨機測量一些項目。學習測量對於孩子們來說太抽象了，他們無法理解為什么要測量鞋子、黑板或者桌子。

工程學讓數學在現實世界中熠熠生輝

同時，在現實世界中，精確測量是工程師每天都要做的事情。在上面的視頻中，孩子們以航空工程師的身份參加了一個名為“長降落傘: 設計降落傘”的課程.在設計、制造和測試降落傘的過程中，他們有一個明確的目標: 制造一個能盡可能緩慢地運送有效載荷的降落傘。

教室配備了一本故事書《保羅的空投任務》，將課堂挑戰與一些真實事件緊密聯系在一起。例如，美國宇航局允許科學儀器在行星和小行星上安全著陸，包括著名的火星探測器。

在孩子們進行改進教學設計的過程中我們需要通過反複測量降落傘蓋的直徑和傘繩的長度。這不但強化了孩子們的測量技術技能，也讓孩子們獲得了大量運用學習數學文化知識的機會，並在此發展過程中沒有達到通識教育的標准。

在視頻中，老師還帶領學生檢查所獲得的數據。學生們解釋了數據中的趨勢，使他們達到了“算術和代數思維”的一般教育標准.在這個過程中，孩子們對數學有了更深刻的理解。

中國著名數學家陳省身曾說:“我們每個人一生都在數學上花費了大量的時間，但實際上我們只學會了計算，而不是數學。

事實上，對於今天中國的許多學生來說，數學意味著公式和精確的計算，而數字背後的邏輯並不被理解。

STEM教育則是寓教於樂，解決實際問題，讓孩子參與其中，真正學到數學的實際應用水平。