针对高中数学学困生的STEM 项目式教学实验探索

为了验证 STEM 理念下的项目式教学对山区普通高中数学学困生核心素养提升的有效性，研究团队在粤北山区某高中开展了教育实验研究。以自愿报名参加实验的32 名高二数学学困生为实验组，参与了共计8 个课时的STEM 项目式教学实验；挑选数学成绩与实验组学生相近的32 名高二学生作为对照组，接受常规数学课堂教学。实验实施过程如下。

一、对实验组和对照组进行问卷调查（前测）

本次调查使用了《数学核心素养与综合素养》调查问卷，共 11 题，分为三个部分，第一部分为数学核心素养（1-3 题），第二部分为 STEM 相关的综合素养（4-7 题），第三部分为学习态度与体验（后测专用，8-11 题）。信效度检验均达标。

二、开展STEM 理念下的高中数学项目式教学

研究团队以“家庭储蓄与理财规划”为主题进行了项目教学设计。针对学生的数学基础薄弱、自我效能感较弱的情况，在教学时注意了加强工具使用培训，为学生提供强支架，还设计了分层任务，降低项目难度。

项目名称：家庭储蓄与理财规划——用数学规划未来

项目背景：随着经济的发展和生活水平的提高，如何合理规划家庭储蓄与理财收益，成为许多家庭面临的难题。本项目旨在通过数学方法，帮助家庭更好地规划储蓄与理财，实现资产的保值增值。

项目目标：

数据实践：通过调查家庭储蓄习惯和调研理财产品，培养信息收集与整理能力。

数学建模：运用基础数学工具（百分比、利率计算、统计图表）分析数据。

决策思维：对比不同理财方式的收益与风险，理解数学在生活中的应用价值。

团队协作：通过小组合作完成研究报告，提升表达与分工协作的能力。

1. 生活情境导入—分组与调研培训（1 课时）

（1）播放案例动画《小明的压岁钱计划》：小明有 1 万元压岁钱，存银行定期还是买货币基金收益更高？如果存3 年，差额会扩大多少？

课堂互动：用计算器现场测算两种方案 1 年收益。接着，引导学生思考长期储蓄的差异，通过计算器演示 3 年后的收益对比，让学生直观感受到复利效应的重要性。并讨论在不同时间长度下，两种理财方式的收益变化趋势，激发学生对储蓄与理财策略深入探索的兴趣。最后，总结本课时要点，强调储蓄规划对家庭资产增值的意义，为接下来的分组调研与数学建模打下认知基础。

（2）分组：5—6 人组队，教师提供角色分工卡供学生选择：

2. 问题提出与分解（1 课时）

教师提出核心驱动性问题：如何为不同家庭设计个性化的储蓄与理财方案，在控制风险的前提下实现收益最大化？

问题1 ：怎么知道一个家庭能存多少钱？他们怕不怕亏钱？

问题2 ：银行和支付宝有哪些存钱方式？哪种利息高、哪种最安全？

问题 3:10 万元存不同方式，3 年后能差多少钱？

问题4 ：急用钱怎么办？高利息但锁定期限的理财产品划算吗？

根据以上问题，引导学生设计解决方案

3. 实践探究与迭代优化（4 课时）

目标：用真实数据验证理论模型，理解风险与收益关系教师提供阶梯式任务清单：

基础任务：数据收集与单一模型计算

（1）家庭储蓄方式调查：使用标准化问卷访谈至少 3 个家庭，记录储蓄类型（活期/ 定期/ 国债）和持有期限。

（2）单利计算与图表化：给定本金 10 万元，分别计算存活期（ 0.15% ）、1年定期（ 1.35% ）、3 年国债（ 2.38% ）的 1 年利息，用Excel 生成柱状图。

拓展任务：多因素分析与风险决策

（1）复利对比实验：计算10 万元连续存3 年定期（自动转存，复利）与一次性买3 年期国债的总收益差异，用折线图展示逐年收益变化。

（2）设计一份“家庭理财行为”调查问卷，包含基本信息、储蓄习惯、风险偏好等模块，通过“问卷星”等方式收集更广泛的数据，进行量化分析挑战任务：真实场景建模与批判性思考

（1）流动性成本计算。

案例：张阿姨提前8 个月支取10 万元定期（原计划存1 年），损失多少利息？（规则：提前支取按活期 0.15% 计息）

（2）通货膨胀修正模型：假设年通货膨胀率 3% ，计算 3 年期国债“实际收益”（名义收益 2.38% - 通胀率 3% ），讨论储蓄贬值风险。

4. 成果展示与反馈（2 课时）

目标：用数学语言解释生活决策，完成认知闭环

（1）报告框架搭建表2 报告结构模板

1. 我们发现……（数据现象）

例：80% 家庭只选择活期存款，但理财收益可提升2 倍

（2）延伸任务：每位同学根据自己的家庭经济情况，写一份《家庭储蓄与理财建议书》给父母，将项目研究的成果应用到实际生活中。

5. 项目评价与反思

学生对整个项目过程进行反思和总结，教师引导学生进行了自我评价和同伴互评，鼓励他们客观、公正地看待自己的成绩和不足。此外，教师还结合学生的表现，给予了专业的反馈和建议，帮助学生明确改进的方向。

三、进行后测，分析数据，得出结论

完成教学后，再次使用《数学核心素养与综合素养》调查问卷对实验组和对照组进行了调查。数据显示，实验组的数学核心素养提升显著高于对照组，其中逻辑推理能力差异最大，反映了项目式任务设计有效促进高阶思维。同时，实验组在合作能力和技术工具使用上的提升显著优于对照组，体现了 STEM 项目对实践能力的促进作用。

综上，高中数学 STEM 项目式教学可以有效地提升学困生数学核心素养。教学过程中，教师提供的工具速成包、分层任务能很好地降低认知负荷，有利于数学学困生顺利开展项目式学习，可以为其他教师提供借鉴。

参考文献：

[1] 马威，林秀珍.STEM 教育背景下高中数学项目式教学方法的案例研究[J].数学学习与研究，2023，（31）.

[2] 刘博静 . 高中 STEAM 课程项目化学习策略的研究 [J]. 新课程研究。2022，（8）.

注：本文为广东省教育科学规划课题2023 年度立项课题“STEM 理念下高中数学项目式教学实验探索”（课题编号2023YQJK276）的阶段性研究成果