摘 要：高中数学中的立体几何空间构建理解一直是学生所头疼的一个难点，与其他考点相比，不仅是数字的加减乘除运算或是公式的套用，还需要学生的空间想象能力、动手绘图等。不难看出，STEAM教育理念与立体几何理解难点是“相辅相成”的关系，因此，在这一难点问题上，教师应该发挥STEAM教育理念的优势，从而提升高中数学的立体几何理解能力。
关键词：高中数学;立体几何;理解能力
随着时代的日新月异，教育需要对自身进行改革以适应社会的发展，教育理念的不断创新是所有教育部门、教研人员和教师所关注的焦点。从教育部《关于“十三五”期间全面深入推进教育信息化工作的指导意见〈征求意见稿〉》首次明确提出STEAM教育以来，多省将STEAM教育科目列入教学、考试体系，把“软任务”升级“硬指标”，成为必修课，形成同步辅助应试教育的K12+教育新赛道，是融合了科学、技术、工程、艺术、数字等多元学科的综合教育。
一、 STEAM教育理念的概念
STEAM教育理念最早是美国政府提出的教育倡议，STEAM是五个单词的缩写：Science（科学），Technology（技术），Engineering（工程），Arts（艺术），Maths（数学）。STEAM教育理念是一种注重实践的超学科教育理念，有別于传统的单学科、重书本知识的教育方式。STEAM教育理念打破常规学科界限，不同学科不再是分割的一座座孤岛，而是注重跨学科学习。STEAM课程不是简单的五门（多元）学科课程单纯叠加，课程建设必须要在“融合”两个字下功夫。相比于传统的教育理念，STEAM教育理念具有跨学科、趣味性、体验性、情境性、协作性、设计性、艺术性、实证性、技术增强性等特点。
二、 高中生解数学立体几何空间题所存在的问题
（一）缺乏空间想象能力
平面图形是直观的，学生较为容易理解，而对立体几何的抽象性和复杂性却无从下手，只能停留在表面浅显的文字理解。由于缺乏对立体几何空间的想象能力，学生大脑很难准确地构建立体几何模型，进而在解题过程中，出现不会作图或者是作图有误的现象，比如“空间四边形”，空间想象能力弱的同学，就会认为两组相对的棱是平面四边形中相交的对角线。
（二）思维逻辑能力较差
语文是考查学生阅读理解的能力，而数学专注的是学生思维逻辑的能力，相比之下，数学是不少学生从小学到高中的一个老大难问题。学生往往需要从已知的条件中推导出隐藏的条件，这是立体几何空间构建理解的关键点，但由于思维较为混乱、逻辑层次欠缺，这个关键点成为学生的难点，学生解题时无法顺利进行。长此以往，理解立体几何空间构建，从而解决立体几何相关问题作为高中数学必考重点，成为高中生高频率失分、空题的部分。
（三）以往相关知识的负面影响
学无止境，不管哪门学科，知识都是随着年龄增长不断累积的，高中数学的立体几何知识是在初中数学相关知识上的一个延伸、拓展。因此，学生在做立体几何空间题时，会受到以前所学知识的影响，尤其是平面图相关知识局限了学生学习立体几何知识。
三、 STEAM教育理念对提升立体几何空间构建理解能力的重要性
（一）提高教学质量，深化教学方式
对于讲解立体几何的相关知识，传统的教学模式和STEAM教学模式可谓是“天壤之别”。传统的教学是一种灌输式教学方法——将课本中晦涩难懂的例题展示在黑板上，循规蹈矩地讲解并得出结论传送给学生——极其地注重课本。立体几何空间是一种三维空间，简单的板书和生硬的知识点让学生在解决立体几何的基础题会出现“卡壳”和“无从下手”的情况。而STEAM教学是一种综合教育，尤为重视实践参与，是对学生综合素质能力的培养。STEAM教育将科学、技术、工程、艺术与数学融合，使高中数学中的立体几何知识更加生动化、具体化，枯燥无味的知识转化为活灵活现的虚拟模型。STEAM教育理念推动了现代信息化教育的发展，推进了教育资源的优化整合，教学方式也随之不断创新、深化以适应不同时期的社会发展，进而提高了教学质量。
（二）激发学习兴趣，促进全面发展
数学是不少学生最为薄弱的学科，也是不少学生最为害怕的学科。数学是一门逻辑思维的学科，可以说是偏理科类，但不同于物理、化学，数学学科几乎没有实验课，这就导致大多数学生对数学学科产生畏惧心理。STEAM教学是一种多元化教学，使数学学科和其他学科融合——以数学学科为主，以其他学科为辅，甚至利用某些教学工具或者是现代信息技术将某些数学例题（例如：立体几何题）以实验课的形式讲授，让每个学生能动手参与，有利于激发学生对数学学科的积极性，推动学生由“学习机器”向“学习攀登者”转变，同时，促进学生思维发散、实践能力等综合素质的培养。
（三）推动信息技术现代化教学，培养综合素质型人才
科技是第一生产力。随着电子白板、投影仪等现代仪器进入教室，我国教学方式逐步依赖现代信息技术，随着教育的改革和科技的创新，大部分地区已实现信息技术现代化教学，而这种教学方式与STEAM教育理念可谓是“不谋而合”。不仅仅只在于讲解立体几何的相关知识，甚至于其他知识，教师都不可避免地需要运用到信息技术对知识进行演练、延伸，STEAM教育理念与信息技术教学正好“吻合”，双管齐下，必然会取得事半功倍的良好效果。在知识经济时代，人才强国战略、创新驱动发展战略成为推动国家发展、提高综合国力的重要保障。STEAM教育理念是培养综合型、创新型、应用型人才，相比于“只会考试”的学生，我国（就目前发展状况及国际环境影响）更需要综合素质型人才。
四、 STEAM教育理念在提升立体几何空间构建理解能力中的应用
（一）整合教学资源，创设STEAM情境
在高中数学立体几何的教学中应用STEAM教育理念，教师需要将教学知识同科学、技术、工程、艺术等学科知识相结合。因此，基于学生的认识基础和认识能力，从实际情况出发，教师不单单局限于立体几何知识的牢笼，而是整合、优化资源，建设课堂课程多元化，创建良好的教学情境，培养学生主动联系知识的意识，促进学生数学素质的发展。在教师的指导下，学生利用现代信息技术操控立体模型，并发现立体几何的特点，自身参与、感受，在STEAM教育情境下，学生自身的空间想象能力也会逐步提高。
（二）科学分组，发展思维能力
随着经济、文化的不断发展，社会需要的不仅仅是具有深厚知识储备的人才，还需要团队合作能力。在STEAM教育理念的指导下，教师需要培养学生的合作意识和合作能力，积极引导学生开展合作研究，这样学生既能独立思考问题，也能合作分析、解决问题，能够锻炼学生的数学思维，有利于学生综合素质的发展。比如，在讲解对立体几何空间构建的理解时，教师将学生分成若干小组（分组需要平衡各组成员能力，实现“以优带差”的效果），“三个臭皮匠，胜过诸葛亮”，教师一步步地指引学生去发现题目中的隐藏点，让学生在合作、交流中自我发现解题思路，尤其对于需要作辅助线的题，许多学生对“作辅助线”感到困难，而小组中成员之间的互帮互助，会让学生逐步找到“作辅助线”的一些好的方法。这种以“学生自我主导”的方式不仅锻炼了学生的动手能力，也让学生意識到合作学习可以共同推动数学学习的进步。
（三）贴近生活，激发创新能力
大多数学生觉得数学离生活过于遥远，除了小学所学的“加减乘除运算”能运用到生活之中，似乎其他所学的数学知识与生活毫无相关。STEAM教育理念中的科学、技术、工程、艺术与生活息息相关，唯独数学让人觉得格格不入，这是一种错误的思想。因此，教师需要将数学与生活的距离拉近，让学生意识到数学与生活紧密相连。对于提高立体几何空间构建理解能力，许多学生因为基础知识的混乱而遇上瓶颈，所以，教师需要夯实好学生学习立体几何的基础点，运用STEAM教学，让学生课前准备一些立体几何模型（例如：乒乓球、魔方等），让学生从生活中发现立体几何模型，这样一来，学生对立体几何的结构认识、空间几何的三视图等内容就会有较为深刻的印象。学生每时每刻都能从生活中感受到立体几何的魅力，激发了学生的求知欲望，促进学生在自我探究的过程中思考，发散自我思维。
五、 STEAM教育理念在提升立体几何空间构建理解能力中面临的挑战
（一）STEAM教育理念的发展现状
STEAM教育的发起者美国在1986年提出“使美国下一代成为世界科学和技术的领导者”，显而易见，美国各大高校积极运用STEAM教育理念培养人才并取得了显著的成效。德国、英国、日本等发达国家也纷纷效仿，我国也已迈入STEAM教育的课程改革国际行列。但我国长期以来一直处于应试教育的模式下，发展STEAM的教育模式还是“道阻且长”。
（二）STEAM教育理念实施的困境
尽管STEAM教育理念与高中数学立体几何知识较为吻合，但在实际操作中，不可避免会受到客观条件的限制。首先，STEAM教育理念作为新事物，教师和学生需要时间去接受它，在未形成一个较为完整的STEAM教育体系之前，这种新方式存在一定风险，将数学与科学、技术、工程、艺术相结合，并不是一个简单的事，教师或者教研人员需要花费时间和精力去达到不同学科的平衡点。第二，教师在STEAM教育理念的指导下，带领学生破解立体几何空间构建理解难题的过程中，需要依靠信息电子技术，但对于某些教师而言，信息技术是需要学习才能知道如何去操控、如何去更好展示几何空间模型，这需要教师对操控电子设备进行学习，然而，对年纪较大的教师，这无疑是一种挑战。最后，我国教育虽然已经整体现代化，但在某些落后地区仍存在没有电子设备教学的情况，久而久之，地区之间的差距会越拉越大。
六、 总结
学生是教育的主体，教师是教育的引导者，STEAM教育理念深刻体现了这一特点。在高中数学阶段，立体几何空间构建难题是常考点，也是大多数学生的难点，但是学好立体几何对学生的空间想象能力、思维逻辑能力起到了良好的锻炼作用。因为两者的相似点，高中数学教师可以将STEAM教育理念运用到破解立体几何空间构建理解难题之中，学生在学习的过程中也能推动自身全面发展。
参考文献：
[1]常振亮，孟建业.构造法解立体几何问题[J].高中数学教与学，2010（9）.
[2]吴希.基于STEAM教育理念的课程整合与创新：以信息技术基础课程为例[J].湖北开放职业学院学报，2020（12）.
作者简介：陈丹，福建省福州市，福州铜盘中学。
