關於數學教育，我在聽課和與老師交流時發現了乙個非常有趣的問題：我們的基礎教育很好，但是我們的數學教育更注重數學的計算、概念和邏輯推理，很少向學生展示數學的“出口”和數學的力量。
從我學生時代經歷的STEM教育，到從老師的角度思考數學教育，如何讓孩子看到數學的意義和價值？ STEM和數學教育之間有什麼聯絡？ 我會和你分享的。
1STEM的前世今生。
STEM是Science、Technology、Engineering和Mathematics的縮寫，但STEM並不是這四個學科的簡單組合，而是這些學科有機地整合成乙個整體。 通過STEM課程，學生能夠將他們在各個學科和機械學習過程中學到的知識轉化為相互聯絡的過程。
STEM起源於美國。 1986年，美國國家科學委員會（NSF）發表了乙份題為“本科生的科學、數學和工程教育”的報告。 報告建議美國為科學、數學和工程（SME）教育調動資源。
2001年，美國國家科學委員會（National Science Council）教育和人力資源部前主任朱迪思·拉馬利（Judith Ramaley）首次使用STEM術語，並將STEM教育定義為：教育和學習是在學生解決現實世界問題並為自己創造機會的情境中安排的。 自 2010 年 9 月 16 日美國**科學技術諮詢委員會 （PCAST） 向歐巴馬提交乙份題為“為美國的未來準備和激勵學前班至 12 年級的科學、技術、工程和數學 （STEM） 教育”的報告以來，STEM 教育已廣為人知。
流行的STEM教育模式往往集中在這些領域之一。 有些人專注於工程，有些人專注於數學，有些人專注於科學，這些都是STEM教育中存在的一些問題。 甚至很多從事STEM數學教學的老師也對“什麼是STEM數學”有疑問，導致很多時候STEM數學與傳統數學沒有什麼不同。
STEM的內涵可以有三個方向。
1.它是作為學科集群的STEM，以及作為教育理想和教育方法的STEM;
2.它是整合的趨勢，問題（專案）的定位，以科學為指導，以數學為基礎，以工程技術為基礎;
3.它是STEM作為高等教育的先驅。 從STEM教育的內涵可以看出，數學在某種意義上是STEM中最重要的一點。
中國和美國的STEM有很大的區別，美國從高等教育開始，然後逐漸走向基礎教育; 另一方面，中國跳過了高等教育，實質上沒有考慮STEM的“出口”，而是直接在中小學實施。 因此，基礎教育中的STEM無法與高等教育銜接，包括STEM教育的理論基礎和教育意義，尚未形成系統的STE教育理論和實踐體系。
2. STEM與數學教育的關係。
數學是STEM的基礎***
許多校長在實施STEM教育時最大的困惑是數學與STEM之間的關係。 以自己的經歷為例，我攻讀了電腦科學的博士學位，然後從事相關領域，發現數學與計算機的關係非常密切，在解決實際的計算機問題時，我需要用數學來描述計算機問題，用數學方法進行推理，用數學的方式提供證明， 最後通過技術工程實現計算機軟硬體的呈現。
數學教育應該有乙個“出口”來展示結果
目前，數學非常注重培養學生的邏輯思維，鍛鍊學生的計算能力。 但從學生的角度來看，數學是相對脫離現實生活的，他們想知道的是“數學的意義是什麼”，有時候，我們拿中小學的數學題，請大學數學系的教授去做，但大學數學系的教授卻解決不了。 為什麼？ 因為中小學的數學過於注重計算技能或計算思路。 然而，很少有人關注數學本身的“出口”，如何將其應用於生活。
數學是描述自然世界的精確語言。
科學與數學緊密結合，科學在很大程度上依賴於數學來描述自然世界。 用數學來描述它，就是在數學和現實世界之間建立聯絡。 例如，火星探測器和航空航天等一些裝置的機械結構和運動過程必須通過數學語言來描述。
STEM中的數學主要是應用數學。
應用數學並不意味著它必須在高等教育中實施。 在製作“巡線機械人”時，日本老師更要求讓學生手工製作，大部分零件都是從廢品中拆解出來的，成本一般只有國內同類機械人的1 30到1 70，但機械人技術領先於我們。 為什麼低成本的日本機械人能做得這麼好？ 因為我們國家科教界的普遍做法是，當乙個學生提出要做東西時，老師會教學生“看動作”的方法，對成型的構件進行經驗調整，以達到理想狀態。 日本老師將簡單的元件問題提公升為核心演算法的問題，並對物理問題進行數學建模，告訴學生如何用數學來完成機械人的生產。 數學和科學方法的研究是整個機械人專案的核心。
工程可靠性基於數學計算。
在技術層面上，數學更關注校準。 在工程學中，數學其實更多的是提出一些指導性目標，這是一種標準。 所以有乙個結論：可行性是建立在科學理論的基礎上的，可靠性是建立在數學計算的基礎上的。 當然，科學理論實際上包括數學建模，包括數學描述。
去年，乙個美國人來到上海，覺得上海的小籠包特別好吃，於是他從皮的厚度、湯的量、肉的量和肉的新鮮度四個因素對小籠包進行了數學建模。 他在上海幾家知名餐廳測量了小龍包，記錄了相關資料，進行了統計分析，最後定量解讀了小籠包的“好吃”，製作了一本連小孩子都能看懂的小籠包手冊。
STEM可以激發孩子對數學的興趣。
“水火箭”是很多中小學科技教育中的一門課，其中我們比較注重生產。 教師會解釋一些簡單的原理，但往往會忽略中間最重要的數學。 例如，我們可以問孩子們哪些變數決定了火箭的距離？ 角度可以從角度的相關知識中推導出來，包括長度單位、長度測量工具、簡單的四種算術等，火箭中填充的各種燃料要加多少毫公升，多少次等等，都可以通過數學來解決。 小學高年級的孩子通過簡單的實驗記錄和測量知道飛行軌跡是拋物線。 這一發現將激發孩子們對數學的興趣，並更多地實現數學的應用價值。
來自上海的學生姚悅在美國舉辦的ISEF國際科學與工程大獎賽中獲得了世界最高獎項、最佳計算機科學獎、歐盟青年科學家競賽獎、國際光學與工程學會榮譽獎。 他的研究專案是“一種新的光學計算方法，用於光與色疊加的對稱三元運算”，設計最多的專案不是物理學，不是工程學，而是數學。 他發現在調色過程中，顏色的混合是瞬間的，他想是否可以將這個原理應用到計算機上。 他數學不是很擅長，自從做了這個專案之後，他自學了很多高等數學，這個專案不斷激發著他對數學的興趣。
最後，我想說的是，數學應該融入所有學科，成為STEM等學科的基礎*** 數學教育應該培養孩子用數學思維看世界、思考世界。