2023年智慧教育优秀案例89｜智能技术赋能中学数学跨学科微项目化学习的研究

无锡市太湖格致中学

华中师范大学教育学院

无锡市东绛实验学校

数学跨学科微项目学习指向学生自主学习，是一种项目导向的、利用智能技术作为先进教学手段优化教学过程，进而提升课堂教学质量并促进学生核心素养表现与培育的高效教学形态。智能技术依据数学跨学科微项目化教学要求搭建起坚实的资源平台，使得学生自主学习贯穿跨学科微项目教学的全过程。与传统的以“教师教授”为中心的教学模式完全不同，智能技术支持的数学跨学科微项目教学将“主导”与“主体”有机结合，变“学会”为“会学”，由以教师讲授为主转变为学生探究为主，把“基础知识”与“能力培养”有机结合，促进学生知识、能力、素质、品质的多维度高水平发展。

跨学科微项目化自主学习的数字教学模式主要由利用数字创设情境、利用数字搜索资源、利用BBS交流互动、利用网站自我拓展这四个环节构成。一是在跨学科微项目化学习中利用数字创设对应项目主题的情境，在数字教室里运用智能技术将文字、图形、图像、声音、动画有机结合起来为学生呈现或再现现实生活的场景。例如：学生基于对国内GDP等经济学概念的了解，自主尝试整理与分析数据，采用函数、统计图标、增减性等数学语言进行表达，并在合作学习中利用多种表达形式来体会国内经济领域的某些随机现象，进而理解经济、数学、地理学科之间的联系，在用数学的微项目中感悟跨学科的魅力。这不仅激起了学生学习内驱力，唤起学生兴趣，而且促使学生自主发现问题，自主研究问题，自主解决问题。二是在跨学科微项目化学习中利用数字搜索资源，学生自主搜集、筛选、整合数学跨学科微项目学习的数字化资源，在寻找问题答案的过程中形成对数学知识的感性认识，从个别的、零星的了解逐步达到全面、系统的掌握，从而促进学生自主学习数学，并利用跨学科知识解决项目综合问题的能力。三是利用BBS交流互动，依托数字资源和BBS人机互动功能，让学生在数学跨学科微项目的相关任务驱动下，广泛交流、讨论，在多学科融合的想法交互中，培养学生协作学习的意识，提升学生数学表达的能力。四是利用网站自我拓展，专业知识网站由于其储备丰富、开放性强、便于交互等特点，学生可以自主选择微项目所需要的知识内容，同样也可以根据该微项目中跨学科知识要求情况，灵活选择理解相关事物的广度和深度。例如在进行“绘制学校地图”微项目时，学生对建筑物的构造比较好奇，学生可以自主通过数字了解更多有关于建筑学的奥妙和精髓，培养多方面的学习兴趣，更好地发挥学习主动性、积极性与创造性，实现真正意义上的自主发展。

数学跨学科微项目化课堂教学模式为学生自主发展提供了有利条件，赋予学生更广阔的发现和探索空间，使学生在学习过程中掌握主动权。这不仅有利于提高学生应用智能技术的能力，使学生充分发挥学习主体作用，发展出适应现代社会发展的核心素养，而且可以迁移到其他学科的学习过程中，调动学生获取知识的积极性和主动性，提高学生的探索创新能力，使得不同层次的学生都得到自主发展的机会和可能。

课堂教学提倡“把学习的主动权还给学生”，让学生在课堂中轻松、主动地学习，充分发挥学生的主体积极性，学会创造，构建和掌握所学的知识。数字课堂教学以其信息的大容量、超强的处理能力、丰富多彩的信息以及生动便捷的人机交互成为实现这一目标的载体。

微项目化数字课堂教学可以让学生在课堂上自主动手动脑，主动参与到跨学科微项目化学习中来。学生基于对数学跨学科微项目学习主题的理解与教师指导，利用数字资源支持自主学习过程，在真实情境的跨学科微项目化学习中产生好奇和学习内驱力，增强自主学习的认知投入、情感投入和意志投入，表现出数学学科核心素养和跨学科能力。例如：在进行数学中的桥梁微项目探究时，学生对桥梁的构造所能承载不同的重量表现出兴趣，心中产生不同问题，在数字的帮助下自主合作制作相关模型进而验证猜想。这大大增强了学生学习跨学科知识的自信心与意志力，同时有助于促进学生对物理、数学等相关学科知识的结构化认识与迁移运用。在此过程中，学生既学到了知识，也培养了动手实践能力，提高了自学能力，促进核心素养表现与发展。智能技术赋能数学教学是提高课堂教学效果与效能及促进数学跨学科微项目化学习的有效手段。

只有学生作为主动学习者，真正发挥其主动性和积极性，数字化课堂教学才能真正达到因材施教、发展个性的育人效果。学生基于现有认知水平主动投入到数学跨学科微项目化学习过程中，发展出知识之外的高阶思维能力与个性化学习意义体验，这正是传统教学所不能比拟的。只有发挥学生的主动性和积极性，数字课堂教学才能真正的以数学为轴，各学科为翼，整合内在知识体系，达到优化与改进数学跨学科微项目实施的效果。当然，学生自主利用数字进行学习，首先要具有智能技术方面的基础知识，其次必须要有跨学科的知识与能力，才能在跨学科项目学习中搜索、整合和利用有效资源。这需要调动学生纵向与横向学科学习的兴趣与积极性，进而开阔学生眼界、扩大学生知识面、发展学生学科核心素养与跨学科学习能力。

数字化课堂教学促进数学跨学科微项目化学习十分强调学生自主学习，但教师的作用同样不应轻视，倘若一味放任学生，势必会陷入“顾此失彼”的困局。这就要求教师在组织数学跨学科微项目时，提升自身数字素养与跨学科意识，具备强有力的指导改进、评价反馈作用。首先，教师必须注重“以学生为本” ，在实际的数学跨学科微项目化数字教学中，我们不难发现教师在涉及到智能技术时容易产生畏难情绪，尤其是学生生疏的东西与需要操作太多时常常会感到陌生、觉得高不可攀产生畏惧之感；有时候数字资源提供了一大堆，但知识信息却没有得到优化组合，学生面对着一堆的信息，无从下手，难以及时筛选到最适合微项目实施所需要的内容；有的智能技术的应用，只是徒有工具，浮于表面，纯粹将电脑当作“移动的小黑板”，学生会感到单调乏味……为此，教师必须从学生的角度去考虑，融合学生切身学习体验，用学生的学习方式思考问题，选择解决问题的方法和策略，才能真正实现促进学生“自主发展”的目标。学生在数字的帮助下才能自主参与跨学科微项目化学习，使课堂教学活动成为具有高度选择性、探索性的一种自主学习过程。其次，虽然是数字环境下的跨学科微项目化学习，同样也要为学生营造一种民主、和谐的氛围。教师要及时主动地调节学生交流讨论想法中的矛盾，并做出判断帮助学生得到最佳方案，给予学生心理上的安全感和学习上的成就感。教师在智能技术助力下制定总体学习目标与计划，课堂教学中多数时间都是在学生中间参与学生活动，教师作为合作者、参与者了解、指导学生的研究活动。建立民主的师生关系，有利于营造一种平等和谐的课堂氛围，有利于挖掘学生的学习潜能，也有利于为学生创造和提供自主学习、自主活动、自主发展的条件和空间。

不过要注意的是，在数学跨学科微项目化学习活动中，应尽量减少教师的课堂活动量，相应增加学生利用数字自学和思考的时间和空间。由于跨学科微项目的具体落实需要多方面的知识储备，单个学生的力量是有限的，因此学生协作学习合作解决问题显得尤为关键。依托智能技术平台互相质疑、讨论和交流，练习和操作等诸方面的时间和环节，让学生积极主动地参与教学地全过程，让学生成为知识的主动探求者，教师不仅要教学生“学会”，更要教学生“会学”并且相信通过不懈努力，绝大多数学生能够会学，使微项目化学习活动真正为学生的自主发展服务。

依托数字信息技术完善课堂教学，不仅仅是为单个数学跨学科微项目学习提供便利，而是促使学生在解决数学问题时，有了更多意识或渠道去获取信息，从而更全面、高质量地完成学习任务，促进全体学生多方面发展。

智能技术赋能数学跨学科微项目学习的有序和顺利开展，需要密切关注课堂教学中的实施过程与变化情况。首先，教师应树立数学跨学科微项目式教学观，采用民主协同的教学形式促进学生核心素养表现与培育。传统的教学形式师生交往方式主要采用师问生答的师生单一互动的交往方式，这种方式教师的角色地位过强，有一种居高临下的感觉，不利于调动学生的积极性和主动参与性，而微项目化数字课堂教学通过组建合作探究的学习小组，依托数字交互平台适当变换师生位置，增加组内生生互动、小组互动、组际互动等交往学习方式进行知识探究，学生成为了学习活动主体，成为了组织者、参与者、指导者。大量实验表明这种和谐宽松的动态教学形式有助于提高学生学习积极性，集中学生注意力，提高课堂教学效益。其次，教师树立动态教学过程观优化教学设计。学生的课堂表现、课堂需求是调整教学活动进程的基本依据，而微项目化数字课堂教学往往会因解决问题的需要而加以调整，在课堂上没有固定的教学过程。教师事先拟就的教学计划被打乱、教学进度或者加快或者减慢的情况也时有发生。微项目化数字教学的动态性还表现在教学活动不完全局限于课内进行，学生思维、讨论和学习的空间可以由课内向课外延伸。在课堂上，有些问题解决不了时，教师可以引导学生课外调查、访问、查资料。这样，在学生掌握了学习方法，养成了自学习惯之后，他们的学习就会自觉地由课内转到课外，促进跨学科学习迁移。再次，教师基于教材二次开发和跨学科教研助推数字化数学跨学科微项目学习的顺利实现。教师只有靠深钻大纲，吃透教材，以深度教研促深度教学，对学生的问题或突发情况才能应对自如，才能引导和适时调整发展性课堂，促进学生素养表现。数字课堂教学，看似教师轻松，实则对教师的要求提高了，在整个教学过程中需要教师具备较高的驾驭课堂的能力，教师不能把教学内容全盘灌输给学生，而是能创造性地使用教材，适当创设情境，善于捕捉反馈信息并适时调整改进，优化教学中的诸多细节。例如：在解决数学的汽车路程相关微项目问题中，教师感知到学生对“能源的利用”内容比较感兴趣，此时可以引导学生采用数字搜索，围绕主题“燃料的变迁”，从燃料发展至汽车动力延伸，综合运用历史、物理、地理、工程技术等内容，帮助学生理解技术、环境、社会之间的关系，构建跨学科知识结构，形成跨学科学习的大概念。这个延伸的跨学科学习是动态的，完全可以作为另一个微项目继续学习研究下去。课堂上，学生的思维一旦被真正调动起来，他们提出的问题就会各种各样、千奇百怪，有些问题教师的确难以解释，但有些学生的解答也会令老师意想不到。所以，微项目化数字课堂教学要求教师不仅要研究教材和学生，还要研究如何利用数字资源及时做更多的拓展与探究。

数学课堂教学最重要的是促进学生核心素养发展和跨学科学习迁移，这也是数学项目化学习的旨归所在。数字教学使课堂教学进一步个性化以及人性化，从而有利于更好地培养学生的创新意识与创新精神。数字教学有丰富的信息优势，有助于扩展学生感知与探索的时空，促进学生个性化、进阶性学习，成为素养表现的自主学习者，同时深切变革传统课堂教学，形成核心素养导向的发展型课堂育人样态。

作者：陈锋  慕婷婷  薛莺