基于STEAM理念的高中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)開展策略

【摘要】當(dāng)前高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，部分學(xué)生對(duì)解析幾何這部分知識(shí)點(diǎn)的興趣不高，難以實(shí)現(xiàn)深度理解和應(yīng)用.為應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)，文章從“頂層設(shè)計(jì)——基于STEAM理念，設(shè)定項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)”“實(shí)施階段——落實(shí)STEAM理念，開展數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)”“評(píng)價(jià)階段——實(shí)施多元評(píng)價(jià)，保障項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成效”三個(gè)環(huán)節(jié)，提出基于STEAM理念的高中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)開展策略，旨在為高中數(shù)學(xué)教學(xué)提供一種新的教學(xué)模式和方法，進(jìn)而提升學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和創(chuàng)新能力.

【關(guān)鍵詞】STEAM理念；項(xiàng)目式學(xué)習(xí)；多元評(píng)價(jià)；解析幾何

引 言

STEAM教育理念，即科學(xué)（Science）、技術(shù)（Technology）、工程（Engineering）、藝術(shù)（Arts）和數(shù)學(xué)（Mathematics）的跨學(xué)科融合，鼓勵(lì)學(xué)生在解決問題的過程中學(xué)習(xí)知識(shí)，并激發(fā)和培養(yǎng)創(chuàng)造力和批判性思維.而項(xiàng)目式學(xué)習(xí)（Project-Based Learning，簡(jiǎn)稱PBL）強(qiáng)調(diào)學(xué)生圍繞一個(gè)或多個(gè)問題進(jìn)行深入探究，通過自主學(xué)習(xí)、合作交流、實(shí)踐操作等方式完成項(xiàng)目任務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)知識(shí)建構(gòu)和能力提升的一種學(xué)習(xí)方式，與STEAM理念相輔相成.在高中教育階段，數(shù)學(xué)作為基礎(chǔ)學(xué)科之一，重要性不言而喻.然而，數(shù)學(xué)往往被看作一門理論性強(qiáng)、抽象度高的學(xué)科，導(dǎo)致部分學(xué)生感到枯燥乏味，難以產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣.為改變這一現(xiàn)狀，筆者將基于STEAM理念的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)引入高中數(shù)學(xué)教學(xué)中，下面以解析幾何這部分知識(shí)點(diǎn)為例進(jìn)行探索.

一、頂層設(shè)計(jì)——基于STEAM理念，設(shè)定項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)

基于STEAM理念設(shè)定項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)是推動(dòng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)有效開展的關(guān)鍵環(huán)節(jié).STEAM教育強(qiáng)調(diào)學(xué)科的跨界融合，要求學(xué)生不僅掌握數(shù)學(xué)知識(shí)，還要具備應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.基于此，教師需從STEAM教育理念的本質(zhì)出發(fā)，將數(shù)學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科結(jié)合起來(lái)，設(shè)計(jì)出能夠引導(dǎo)學(xué)生在真實(shí)情境中應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)、提升綜合素養(yǎng)的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)，進(jìn)而促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的深刻理解，幫助其將抽象的數(shù)學(xué)原理運(yùn)用于現(xiàn)實(shí)生活中的問題解決中.

在具體教學(xué)實(shí)踐中，教師首先需要分析《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2017年版2020年修訂）》和學(xué)生的學(xué)情，并明確本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容及其與其他學(xué)科的融合點(diǎn).例如，解析幾何這部分知識(shí)點(diǎn)在高中數(shù)學(xué)中具有極其重要的地位：從高考的角度來(lái)看，解析幾何是必考內(nèi)容，且在所有題型中所占比值相對(duì)較高，常有2～3個(gè)小題和一個(gè)解答題，分值約占總分的20%.這表明解析幾何不僅是高考的重點(diǎn)，也是學(xué)生需要重點(diǎn)掌握的內(nèi)容；從學(xué)生角度來(lái)看，解析幾何既是一種重要的數(shù)學(xué)思想，也是一種重要的數(shù)學(xué)方法，不僅能夠幫助學(xué)生理解幾何問題，還能助力其通過代數(shù)方法解決實(shí)際問題.基于上述分析，教師需要確定項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的主題，為后續(xù)教學(xué)活動(dòng)開展提供方向.例如，教師可以將“城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的解析幾何應(yīng)用”作為此次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的主題.該主題不僅涵蓋了解析幾何的核心知識(shí)點(diǎn)，還與城市規(guī)劃這一現(xiàn)實(shí)問題相結(jié)合，助力學(xué)生通過數(shù)學(xué)視角審視和解決實(shí)際問題.

進(jìn)一步，教師可以進(jìn)行學(xué)科整合，將解析幾何知識(shí)點(diǎn)與STEAM相關(guān)的科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)等領(lǐng)域的內(nèi)容相結(jié)合，制訂出符合學(xué)生實(shí)際需求和學(xué)科要求的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)，具體如下：

（1）能夠理解并掌握解析幾何的基本概念和原理，包括點(diǎn)、直線、圓等基本元素及其性質(zhì)，以及它們?cè)谧鴺?biāo)系中的表示方法；

（2）能夠運(yùn)用解析幾何知識(shí)分析和解決實(shí)際問題，如在城市規(guī)劃中通過計(jì)算最短路徑、最優(yōu)布局等，提高問題解決的效率；

（3）能夠結(jié)合其他學(xué)科知識(shí)，運(yùn)用數(shù)學(xué)建模方法對(duì)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析和推導(dǎo)，提升跨學(xué)科思維能力；

（4）能夠在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)過程中通過團(tuán)隊(duì)協(xié)作與分工培養(yǎng)與他人溝通、合作的能力，并形成跨學(xué)科解決問題的思維方式.

在明確上述目標(biāo)后，教師可以根據(jù)這些目標(biāo)設(shè)計(jì)一系列的學(xué)習(xí)活動(dòng)，確保學(xué)生能夠在多元化的學(xué)習(xí)方式中實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo).在整個(gè)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的過程中，教師的角色從傳統(tǒng)的知識(shí)傳授者轉(zhuǎn)變?yōu)橹笇?dǎo)者和支持者，通過創(chuàng)設(shè)情境、提供資源、組織交流等方式引導(dǎo)學(xué)生主動(dòng)探索、自主學(xué)習(xí)，最終達(dá)到STEAM理念下高中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的目的.

二、實(shí)施階段——落實(shí)STEAM理念，開展數(shù)學(xué)教學(xué)活動(dòng)

（一）創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，深化項(xiàng)目式學(xué)習(xí)體驗(yàn)

在項(xiàng)目實(shí)施階段，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境是助力學(xué)生深化項(xiàng)目式學(xué)習(xí)體驗(yàn)的核心策略之一.一方面，解析幾何作為高中數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容，具有一定的抽象性和復(fù)雜性，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境可以將抽象的數(shù)學(xué)知識(shí)與具體的現(xiàn)實(shí)情境相結(jié)合，使學(xué)生更容易理解和掌握.另一方面，STEAM理念強(qiáng)調(diào)跨學(xué)科融合，創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境可以為不同學(xué)科之間的融合提供橋梁.鑒于此，在解析幾何的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，教師可以引入科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)等學(xué)科的元素，通過創(chuàng)設(shè)情境使學(xué)生在解決問題的過程中綜合運(yùn)用多學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)跨學(xué)科思維和創(chuàng)新能力.

生活化情境是指教師通過構(gòu)建貼近學(xué)生生活的實(shí)際場(chǎng)景，將抽象的數(shù)學(xué)概念與學(xué)生日常生活中的具體問題相聯(lián)系，使其能夠在熟悉的環(huán)境中理解和應(yīng)用所學(xué)知識(shí).例如，在“城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的解析幾何應(yīng)用”這個(gè)項(xiàng)目主題中，教師可以設(shè)計(jì)如下情境：“某城市正在進(jìn)行新區(qū)規(guī)劃，需要設(shè)計(jì)一條從學(xué)校到最近商業(yè)區(qū)的最短道路，同時(shí)考慮到道路兩側(cè)的建筑布局和綠化要求，如何運(yùn)用解析幾何知識(shí)來(lái)確定這條道路的具體位置？”這樣的情境不僅能讓學(xué)生感受到數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)用性，還能激發(fā)其運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決實(shí)際問題的興趣.在解決這個(gè)問題的過程中，學(xué)生需要運(yùn)用解析幾何知識(shí)計(jì)算最短路徑，同時(shí)需要考慮環(huán)境保護(hù)等因素，將數(shù)學(xué)知識(shí)與其他學(xué)科知識(shí)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)STEAM教育理念的實(shí)際應(yīng)用.

多媒體情境則是利用計(jì)算機(jī)軟件、互聯(lián)網(wǎng)資源等現(xiàn)代信息技術(shù)，為學(xué)生提供一個(gè)虛擬的學(xué)習(xí)環(huán)境.在這樣的教學(xué)情境中，學(xué)生可以通過模擬實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)分析等方式更加直觀地理解解析幾何的概念和方法.例如，教師可以利用地理信息系統(tǒng)（GIS）軟件模擬一個(gè)城市規(guī)劃設(shè)計(jì)平臺(tái)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中進(jìn)行道路規(guī)劃、建筑布局等操作.通過這種沉浸式體驗(yàn)，學(xué)生能夠更加深刻地理解解析幾何在解決實(shí)際問題中的作用，同時(shí)提高對(duì)現(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用能力.總之，教師通過創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境可以有效地深化學(xué)生的項(xiàng)目式學(xué)習(xí)體驗(yàn)，培養(yǎng)其跨學(xué)科思維和綜合能力，使其在解析幾何的學(xué)習(xí)中獲得更加全面和深入的發(fā)展.

（二）融合學(xué)科知識(shí)，布置項(xiàng)目式學(xué)習(xí)任務(wù)

項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的核心在于通過實(shí)際問題驅(qū)動(dòng)學(xué)生探索知識(shí)，并在跨學(xué)科的協(xié)同作用下促進(jìn)學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)及相關(guān)學(xué)科知識(shí)的深入理解.基于STEAM教育理念，教師應(yīng)注重打破學(xué)科邊界，將解析幾何與其他學(xué)科內(nèi)容有機(jī)融合，為學(xué)生布置具有挑戰(zhàn)性和創(chuàng)造性的學(xué)習(xí)任務(wù).在這一過程中，教師不僅要關(guān)注數(shù)學(xué)知識(shí)的掌握，還需鼓勵(lì)學(xué)生在解決問題的過程中整合科學(xué)、技術(shù)、工程、藝術(shù)等領(lǐng)域的知識(shí).具體而言，針對(duì)“城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的解析幾何應(yīng)用”這一項(xiàng)目主題，教師可以設(shè)計(jì)由淺入深、環(huán)環(huán)相扣的四個(gè)子項(xiàng)目任務(wù)，確保學(xué)生在完成任務(wù)的過程中能夠逐步深化對(duì)解析幾何知識(shí)的理解，并提升跨學(xué)科解決問題的能力.在此過程中，教師可以結(jié)合項(xiàng)目式學(xué)習(xí)目標(biāo)進(jìn)行有效指導(dǎo).“城市規(guī)劃設(shè)計(jì)中的解析幾何應(yīng)用”這一主題的學(xué)習(xí)任務(wù)、教師活動(dòng)、活動(dòng)意圖見下表.

在這一過程中，教師不僅要幫助學(xué)生理解解析幾何的核心知識(shí)點(diǎn)，還需通過跨學(xué)科融合的方式培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力.在每個(gè)子項(xiàng)目任務(wù)中，教師的角色是指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行數(shù)學(xué)抽象和推導(dǎo)，并幫助其理解不同學(xué)科知識(shí)如何協(xié)同解決實(shí)際問題.通過這種方式，學(xué)生能夠在掌握數(shù)學(xué)知識(shí)的同時(shí)培養(yǎng)問題解決能力和創(chuàng)新思維.

三、評(píng)價(jià)階段——實(shí)施多元評(píng)價(jià)，保障項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成效

在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的評(píng)價(jià)階段，實(shí)施多元評(píng)價(jià)是保障項(xiàng)目式學(xué)習(xí)成效的重要手段.這一階段不僅是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的考量，更是對(duì)其在整個(gè)學(xué)習(xí)過程中所展現(xiàn)出的能力、態(tài)度和合作精神的全面評(píng)估.基于STEAM理念的高中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)，尤其是在解析幾何項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，教師應(yīng)采用多元化的評(píng)價(jià)方式，涵蓋自我評(píng)價(jià)、同伴評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)等多個(gè)維度，全面反映學(xué)生的學(xué)習(xí)狀態(tài)和成果.首先，自我評(píng)價(jià)是讓學(xué)生反思自身學(xué)習(xí)過程的重要環(huán)節(jié).在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的最后階段，教師可以引導(dǎo)學(xué)生撰寫學(xué)習(xí)反思日志，要求學(xué)生回顧在項(xiàng)目實(shí)施過程中學(xué)到的知識(shí)、技能和遇到的挑戰(zhàn)，鼓勵(lì)其分析個(gè)人的學(xué)習(xí)策略和在團(tuán)隊(duì)合作的表現(xiàn).這種自我評(píng)價(jià)不僅有助于學(xué)生認(rèn)識(shí)到自身的優(yōu)缺點(diǎn)，也能促使其制訂改進(jìn)計(jì)劃，提升后續(xù)學(xué)習(xí)的有效性.在此過程中，教師可以設(shè)計(jì)具體的自評(píng)標(biāo)準(zhǔn)，如對(duì)知識(shí)掌握的深度、解決問題的創(chuàng)造性和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的參與度等進(jìn)行打分，增強(qiáng)學(xué)生的自我意識(shí)和責(zé)任感.

其次，同伴評(píng)價(jià)能夠?yàn)閷W(xué)生提供一個(gè)相互學(xué)習(xí)和提升的機(jī)會(huì).在項(xiàng)目展示階段，教師可以組織學(xué)生之間的互評(píng)活動(dòng)，要求學(xué)生對(duì)彼此的項(xiàng)目成果進(jìn)行評(píng)價(jià)，關(guān)注其分析問題的思路、解決方案的合理性以及展示的清晰度.通過這種方式，學(xué)生不僅能夠獲得同伴的反饋，加深對(duì)知識(shí)的理解，還能培養(yǎng)批判性思維和溝通能力.為確保同伴評(píng)價(jià)的公正性和有效性，教師應(yīng)提前設(shè)定評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，并為學(xué)生提供相應(yīng)的評(píng)價(jià)工具，如評(píng)分表或評(píng)價(jià)量表，以幫助學(xué)生有針對(duì)性地進(jìn)行評(píng)價(jià).

最后，教師評(píng)價(jià)作為最終的權(quán)威評(píng)價(jià)方式，需綜合考慮學(xué)生在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中的表現(xiàn).教師可以根據(jù)項(xiàng)目的各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)定不同的評(píng)價(jià)指標(biāo)，例如：項(xiàng)目策劃的完整性、數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用、解決問題的創(chuàng)造性、團(tuán)隊(duì)合作的協(xié)調(diào)性等.在此基礎(chǔ)上，教師應(yīng)在學(xué)生展示項(xiàng)目成果后進(jìn)行評(píng)估，給予學(xué)生及時(shí)的反饋，表?yè)P(yáng)學(xué)生在項(xiàng)目中的優(yōu)點(diǎn)，指出需改進(jìn)之處，以激勵(lì)學(xué)生持續(xù)進(jìn)步.此外，教師還可以將評(píng)價(jià)結(jié)果與學(xué)生的日常課堂表現(xiàn)結(jié)合起來(lái)，形成綜合性評(píng)價(jià)體系，以更全面地反映學(xué)生的學(xué)習(xí)成效.

在多元評(píng)價(jià)體系的構(gòu)建中，教師還需重視評(píng)價(jià)過程的透明化和參與性.通過對(duì)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的提前告知和公開，讓學(xué)生明確各項(xiàng)評(píng)價(jià)的重點(diǎn)，從而在學(xué)習(xí)過程中有針對(duì)性地調(diào)整學(xué)習(xí)策略.此外，教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生參與評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的制訂過程，使其在評(píng)價(jià)中擁有更多的發(fā)言權(quán)和參與感，有效提升學(xué)生的積極性，培養(yǎng)其對(duì)評(píng)價(jià)的認(rèn)同感和責(zé)任感.最后，評(píng)價(jià)的反饋不僅僅是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)成果的總結(jié)，更應(yīng)作為后續(xù)教學(xué)改進(jìn)的重要依據(jù).教師在分析評(píng)價(jià)結(jié)果后可以與學(xué)生進(jìn)行深度交流，探討如何在以后的學(xué)習(xí)中更好地運(yùn)用解析幾何知識(shí)解決實(shí)際問題.同時(shí)，根據(jù)學(xué)生的評(píng)價(jià)反饋，教師也能反思自身的教學(xué)設(shè)計(jì)與實(shí)施，調(diào)整教學(xué)策略，以更好地滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)需求.

綜上所述，在基于STEAM理念的高中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中，實(shí)施多元評(píng)價(jià)能夠全面考量學(xué)生的學(xué)習(xí)過程與結(jié)果，促進(jìn)其綜合素養(yǎng)的發(fā)展.自我評(píng)價(jià)、同伴評(píng)價(jià)和教師評(píng)價(jià)的有機(jī)結(jié)合，不僅能夠提高學(xué)生的自我認(rèn)識(shí)與反思能力，還能增強(qiáng)其團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)與創(chuàng)新思維.這種多元化的評(píng)價(jià)方式為學(xué)生的成長(zhǎng)提供了全方位的支持，也為項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的有效實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).

結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，基于STEAM理念的高中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)不僅能夠豐富學(xué)生的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，而且有助于提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣與參與度，使學(xué)生不再是被動(dòng)的知識(shí)接受者，而是成為知識(shí)的主動(dòng)探索者.展望未來(lái)，教師應(yīng)繼續(xù)探索與實(shí)踐STEAM理念下的高中數(shù)學(xué)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)開展策略，不斷完善教學(xué)策略、深化教學(xué)內(nèi)容，使學(xué)生在解析幾何乃至整個(gè)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中真正實(shí)現(xiàn)知識(shí)的融合與應(yīng)用.同時(shí)，教師還需關(guān)注學(xué)生的個(gè)性化發(fā)展，助力其在項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中找到適合自己的學(xué)習(xí)路徑，培養(yǎng)出具有創(chuàng)新精神、實(shí)踐能力和終身學(xué)習(xí)能力的社會(huì)主義建設(shè)者和接班人.

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