STEAM理念下初中數(shù)學(xué)項目式學(xué)習(xí)探討

21世紀(jì)對人才的要求越來越高，社會急需具備多領(lǐng)域知識和技能的綜合型人才，這使得跨學(xué)科教學(xué)成為教育發(fā)展的新趨勢.隨著課程改革的深人，跨學(xué)科思想的整合與應(yīng)用備受重視.2016年6月，《教育部關(guān)于印發(fā)lt;教育信息化“十三五”規(guī)劃gt;的通知》明確提出，要積極探索信息技術(shù)在跨學(xué)科學(xué)習(xí)（STEAM教育）中的應(yīng)用，著力提升學(xué)生的信息素養(yǎng)、創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力，STEAM教育被正式納人國家戰(zhàn)略發(fā)展政策.我國的教育理念與時俱進(jìn)，重視培養(yǎng)有創(chuàng)新精神、信息素養(yǎng)和實踐能力的應(yīng)用型技術(shù)人才.在此背景下，多學(xué)科整合的STEAM教育已成為當(dāng)今社會發(fā)展的研究熱點.《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》指出：初中階段綜合與實踐領(lǐng)域，可采用項目式學(xué)習(xí)的方式，以問題解決為導(dǎo)向，整合數(shù)學(xué)與其他學(xué)科的知識和思想方法，讓學(xué)生從數(shù)學(xué)的角度觀察與分析、思考與表達(dá)、解決與闡釋社會生活以及科學(xué)技術(shù)中遇到的現(xiàn)實問題[1].可以看出，STEAM教育所倡導(dǎo)的跨學(xué)科教學(xué)及培養(yǎng)學(xué)生運用綜合思維解決問題的教學(xué)理念與項目式教學(xué)有著共同之處.

1STEAM理念與項目式學(xué)習(xí)

1. 1 STEAM理念

STEAM教育是一種以跨學(xué)科整合為核心的新型教育模式，注重在動手實踐和解決現(xiàn)實問題的過程中培養(yǎng)學(xué)習(xí)者的綜合能力．學(xué)界研究認(rèn)為，STEAM并非簡單地將科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）五大學(xué)科知識進(jìn)行機(jī)械疊加，而是主張打破學(xué)科壁壘，在真實情境中實現(xiàn)知識的有機(jī)交叉與自然延伸.其核心特點在于以學(xué)生為中心，注重體驗性學(xué)習(xí)、協(xié)作性探索和創(chuàng)造性設(shè)計，同時融人藝術(shù)化思維元素，使學(xué)習(xí)過程既具有邏輯性又充滿人文美感.

STEAM教育與傳統(tǒng)教學(xué)的最大差異在于學(xué)習(xí)路徑的設(shè)計.傳統(tǒng)課堂多以單向知識傳授為主，而STEAM更強(qiáng)調(diào)學(xué)生主動參與項目探索，通過“發(fā)現(xiàn)問題一設(shè)計方案—動手實踐—優(yōu)化迭代”的完整流程，將抽象概念轉(zhuǎn)化為具象成果.例如，學(xué)生可能需要結(jié)合數(shù)學(xué)建模、工程制圖、編程技術(shù)和美學(xué)設(shè)計等知識，共同完成一座橋梁模型的搭建.這種學(xué)習(xí)方式不僅能幫助學(xué)生理解知識的實際應(yīng)用價值，還能培養(yǎng)他們的系統(tǒng)性思維和跨領(lǐng)域協(xié)作能力.學(xué)界指出，STEAM教育的終極目標(biāo)并非單純傳授技能，而是通過真實問題解決的過程，讓學(xué)生形成面對復(fù)雜挑戰(zhàn)時的創(chuàng)新思維和終身學(xué)習(xí)意識[3].

1.2 項目式學(xué)習(xí)

項目式學(xué)習(xí)是一種以任務(wù)為導(dǎo)向的教學(xué)形態(tài)，起源于20世紀(jì)初的設(shè)計教學(xué)法，經(jīng)過百年演變已形成較為成熟的理論體系.從當(dāng)前學(xué)界對其的界定來看，其本質(zhì)是讓學(xué)生完成具有現(xiàn)實意義的項目任務(wù)，讓其在自主探究與合作實踐中進(jìn)行深度學(xué)習(xí)，將知識徹底內(nèi)化.與傳統(tǒng)的章節(jié)式教學(xué)不同，項目式學(xué)習(xí)通常圍繞某個開放性主題展開，要求學(xué)習(xí)者在數(shù)日或數(shù)周內(nèi)，經(jīng)歷問題定義、信息收集、方案設(shè)計、成果展示等完整流程，最終形成具體作品或創(chuàng)新性解決方案[4].

從當(dāng)前的相關(guān)研究來看，學(xué)界對于項目式學(xué)習(xí)的定位有三個方面的視角.一是將其視為教學(xué)方法，側(cè)重通過真實性項目任務(wù)驅(qū)動知識建構(gòu)；二是作為教學(xué)模式，強(qiáng)調(diào)以學(xué)生為主體構(gòu)建完整的學(xué)習(xí)框架；三是定義為教學(xué)策略，注重培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力的問題解決路徑[5].盡管視角不同，但所表達(dá)的核心理念都具有共通性，比如任務(wù)情境的真實性、學(xué)習(xí)過程的自主性以及成果產(chǎn)出的實踐性等.

簡而言之，項目式學(xué)習(xí)重構(gòu)了教與學(xué)之間的關(guān)系，將課堂轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑿脱芯楷F(xiàn)場，使學(xué)生不再被動接受碎片化知識，而是在解決復(fù)雜問題的過程中，自主串聯(lián)起不同領(lǐng)域的知識節(jié)點.這種學(xué)習(xí)體驗既保留了學(xué)科本質(zhì)，又突破了單一學(xué)科的局限，為培養(yǎng)創(chuàng)新型人才提供了有效路徑.

2初中數(shù)學(xué)項目式學(xué)習(xí)應(yīng)用中存在的問題

本文基于初中數(shù)學(xué)課本，以蘇科版教材為例，分析教材方面對STEAM理念與項目式教學(xué)在初中數(shù)學(xué)教學(xué)的一些影響.經(jīng)過對初中數(shù)學(xué)教材進(jìn)行全面梳理后，本文總結(jié)出了以下兩點問題.

2.1 教材中STEAM理念的滲透較為薄弱

數(shù)學(xué)本身作為一門嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)科，許多內(nèi)容主要側(cè)重于公式、定理的推導(dǎo)和計算技巧的掌握，很少與其他學(xué)科如科學(xué)、技術(shù)、藝術(shù)和工程等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合.從當(dāng)前的課本設(shè)計來看，學(xué)生更多是學(xué)習(xí)到單純的數(shù)學(xué)知識，而忽視了數(shù)學(xué)與現(xiàn)實世界其他領(lǐng)域的聯(lián)系，即便課本中存在一些“綜合與實踐”的板塊，但其只占據(jù)課本中的小部分內(nèi)容.

例如在七年級上冊的\"有理數(shù)”章節(jié)中，教材主要集中在有理數(shù)的概念、加減乘除等基礎(chǔ)運算上，而沒有涉及如何將這些數(shù)學(xué)知識應(yīng)用于實際的物理、經(jīng)濟(jì)或工程問題中.缺乏與其他學(xué)科的連接，導(dǎo)致學(xué)生難以將數(shù)學(xué)應(yīng)用于跨學(xué)科的問題解決中，也就無法激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和創(chuàng)新思維，

又如，八年級上冊中的“勾股定理”一章，雖然詳細(xì)介紹了勾股定理的內(nèi)容及其應(yīng)用，但在教材的框架中并沒有讓學(xué)生從建筑設(shè)計、航天科技等領(lǐng)域的實際問題中去感知勾股定理的應(yīng)用.數(shù)學(xué)教材更多強(qiáng)調(diào)公式推導(dǎo)和計算，而忽視了通過實際項自讓學(xué)生理解數(shù)學(xué)如何服務(wù)于現(xiàn)代科技、工程和藝術(shù)等領(lǐng)域.這會在一定程度上導(dǎo)致課本上的數(shù)學(xué)知識脫離現(xiàn)實，學(xué)生也很難從這些知識中看到數(shù)學(xué)的實際應(yīng)用價值，從而影響了他們的學(xué)習(xí)動機(jī)和對數(shù)學(xué)的興趣.

2.2 教材對項自式學(xué)習(xí)的引導(dǎo)不足

另外，當(dāng)前的教材在項目式學(xué)習(xí)的設(shè)計和指引上存在不足，缺少具體且富有挑戰(zhàn)性的項目任務(wù).項目式學(xué)習(xí)本身強(qiáng)調(diào)通過實際項目來促進(jìn)學(xué)生的知識掌握和能力提升，而初中數(shù)學(xué)教材中的任務(wù)設(shè)計一般只是單一的練習(xí)題，雖說存在一些實際情境和綜合性問題，但整體來看不夠深入詳細(xì)，一般只占據(jù)章節(jié)末尾的最后小半頁，并非教學(xué)的重點.

例如“代數(shù)式”和“一元一次方程”這兩章中，雖然其例題和習(xí)題數(shù)量較多，能幫助學(xué)生更好地理解代數(shù)概念，但這些任務(wù)偏向?qū)碚撝R進(jìn)行重復(fù)訓(xùn)練，缺乏足夠的實際項目或任務(wù)引導(dǎo).比如在“代數(shù)式”的學(xué)習(xí)中，教材重點講解了代數(shù)式的概念、整式的加減法等內(nèi)容，但并沒有設(shè)計一個需要學(xué)生結(jié)合生活實際來解決的項目，也沒有引導(dǎo)教師如何圍繞這些知識進(jìn)行項目設(shè)計.如果在課本學(xué)習(xí)中，學(xué)生能夠通過項目去計算和整理家庭開銷、商店商品定價等實際問題，可能更能提升他們的學(xué)習(xí)興趣和數(shù)學(xué)應(yīng)用能力.但這類綜合性的實際項目在教材中并不多見，學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)仍然局限于課本上的抽象符號和理論計算.

又如，“平面圖形的認(rèn)識”章節(jié)雖然講解了直線、射線、角度等幾何圖形的基本知識，但教材既沒有設(shè)計一個需要學(xué)生參與的項目，比如讓學(xué)生通過動手繪制、測量和計算來實際應(yīng)用這些幾何概念，也沒有指導(dǎo)教師該圍繞哪些方面、哪些內(nèi)容設(shè)計項目的引導(dǎo)性內(nèi)容.即便是“幾何世界”部分，也只是通過“觀察”和“抽象”的方式講解幾何圖形，而缺少了像設(shè)計建筑模型或解答實際建筑問題這類跨學(xué)科的項目任務(wù).這種缺乏實際操作的項目任務(wù)，難以幫助學(xué)生將抽象的數(shù)學(xué)知識轉(zhuǎn)化為可實際應(yīng)用的技能.

類似的情況也在其他章節(jié)中也存在.雖說這些知識本身有很多實際應(yīng)用的場景，如在物理實驗中的數(shù)據(jù)分析、在經(jīng)濟(jì)學(xué)中的成本與收益模型等，但教材中并沒有通過設(shè)計項目或任務(wù)，讓學(xué)生親身參與到這些實際問題的解決過程中.學(xué)生通常只在紙面上做題，缺乏通過實踐去加深理解的機(jī)會.這種學(xué)習(xí)方式使得學(xué)生很難體會到數(shù)學(xué)在其他學(xué)科和實際生活中的應(yīng)用，會在一定程度上降低學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣.

3初中數(shù)學(xué)教學(xué)中項目式學(xué)習(xí)應(yīng)用建議

3.1自主開發(fā)跨學(xué)科項目，突破教材內(nèi)容局限

教師可基于現(xiàn)有教材主動挖掘數(shù)學(xué)與其他學(xué)科的隱性關(guān)聯(lián)，通過加減法思維重構(gòu)教學(xué)內(nèi)容.例如，在勾股定理教學(xué)中，可自主設(shè)計古建修復(fù)師項目，引導(dǎo)學(xué)生結(jié)合歷史知識分析古代建筑的結(jié)構(gòu)特征，利用工程思維繪制模型草圖，以物理的思維去分析建筑的承重受力情況，最后用數(shù)學(xué)計算進(jìn)行驗證.這種教學(xué)模式并非要求教師成為全科專家，而是需要具備學(xué)科聯(lián)合的意識，要善于發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)與其他學(xué)科的交匯點.例如，統(tǒng)計與概率章節(jié)可與社會科學(xué)調(diào)查結(jié)合，組織學(xué)生開展校園垃圾分類數(shù)據(jù)分析；函數(shù)圖象可與音樂、美術(shù)對稱構(gòu)圖等藝術(shù)形式聯(lián)動.教師可參考STEAM教育中主題式課程地圖設(shè)計方法，圍繞核心數(shù)學(xué)概念向外將學(xué)科進(jìn)行延伸，形成“一核多翼”的項目框架.

3.2 創(chuàng)設(shè)真實情境任務(wù)鏈，彌補實踐引導(dǎo)缺口

針對教材中項目式任務(wù)不足的問題，教師可采用情境嵌套的策略構(gòu)建學(xué)習(xí)支架.

例如以“一元一次方程”教學(xué)為例，可創(chuàng)設(shè)“社區(qū)便利店經(jīng)營挑戰(zhàn)”情境，比如第一階段讓學(xué)生實地調(diào)查商品定價規(guī)律，建立成本與利潤的數(shù)學(xué)關(guān)系，這部分通過讓學(xué)生進(jìn)行問題建模，培養(yǎng)學(xué)生的建模能力；第二階段分組設(shè)計促銷方案，通過方程計算盈虧平衡點，這一階段則可培養(yǎng)學(xué)生將數(shù)學(xué)知識應(yīng)用到實際生活中的能力；第三階段則基于前面的計算來制作價簽?zāi)Ｐ?，并?lián)合美術(shù)設(shè)計來提升促銷方案吸引力，這樣既能保證項目貼近生活、符合學(xué)生認(rèn)知和能力，又能與多學(xué)科進(jìn)行跨學(xué)科拓展.這種設(shè)計也遵循“現(xiàn)實問題 $$ 數(shù)學(xué)抽象 $$ 實踐驗證”的認(rèn)知邏輯，使數(shù)學(xué)知識自然嵌入到解決問題的過程中.但教師需特別注意任務(wù)鏈的梯度設(shè)計，可參考項目式學(xué)習(xí)中的“鉆石模型”理論，將大項目拆解為概念認(rèn)知、技能訓(xùn)練、綜合實踐三級子任務(wù)，既能降低學(xué)習(xí)焦慮，又能保證思維深度.

3.3組建教師協(xié)作共同體，提升教學(xué)創(chuàng)新能力

單個教師實施跨學(xué)科項目可能會面臨多重問題，如專業(yè)壁壘，因此建議構(gòu)建“STEAM教師協(xié)作群”

例如數(shù)學(xué)教師與物理教師合作開發(fā)“橋梁承重測算”項目，與信息技術(shù)教師聯(lián)合設(shè)計“校園導(dǎo)航坐標(biāo)系”實踐任務(wù).各科可通過跨學(xué)科備課會、項目案例工作坊等形式，共享教學(xué)資源和實施經(jīng)驗.這類協(xié)作能使教師獲得三重提升，一是能借鑒其他學(xué)科的思維工具，如工程設(shè)計中的迭代思維，以此來豐富數(shù)學(xué)教學(xué)策略；二是可獲取真實項目素材，比如生物實驗數(shù)據(jù)、地理測繪信息等，增強(qiáng)數(shù)學(xué)情境的真實性；三是能夠形成教學(xué)問題共研機(jī)制，協(xié)同解決項目中的管理難點.而且這種協(xié)作不要求深度學(xué)科整合，而是強(qiáng)調(diào)“以數(shù)學(xué)為錨點”的適度跨界.

4結(jié)語

在STEAM理念指導(dǎo)下，采用項目式學(xué)習(xí)可為初中數(shù)學(xué)教學(xué)提供新的改革發(fā)展方向.通過跨學(xué)科整合和真實情境的任務(wù)設(shè)計，可以有效激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，提高其創(chuàng)新思維和實踐能力.教師在教學(xué)過程中需不斷創(chuàng)新與調(diào)整，突破教材限制，推動數(shù)學(xué)與其他學(xué)科的有機(jī)結(jié)合，幫助學(xué)生更好地理解數(shù)學(xué)知識在現(xiàn)實生活中的廣泛應(yīng)用，培養(yǎng)適應(yīng)未來社會發(fā)展的綜合型人才.

【本文系2023年江蘇省中小學(xué)教學(xué)研究第十五期立項課題《STEAM理念下初中數(shù)學(xué)綜合與實踐項目式學(xué)習(xí)研究》（課題編號：2023JY15一L245）的研究成果；2023年江蘇省“十四五”教師發(fā)展研究課題“核心素養(yǎng)導(dǎo)向下初中數(shù)學(xué)跨學(xué)科項目化學(xué)習(xí)研究\"（課題編號：jsfz-c01）的研究成果】

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