智能平臺支持項目式學習的價值與實踐策略

張麗芳

摘要： 我國新一輪課程改革以核心素養為導向，在此背景下，項目式學習成為落實核心素養的重要方式。智能平臺引入小學數學項目式學習，不僅能解決項目實施過程中的協同效率難題，還能支持學生開展自主、探究與協作學習?；谥悄芷脚_開展小學數學項目式學習，可以選擇以下實踐策略：構建智能交互平臺，助力學生個性化學習；構建虛實融合場景，實現設計方案的模擬應用；構建智能共享空間，實現資源共享共用；構建智能協同系統，促進學生深度學習。

關鍵詞：項目式學習；小學數學；智能平臺；個性化學習；自主探究

項目式學習作為一種符合學習本質的教學方式，注重培養學生在真實情境中綜合運用知識解決問題的能力，是落實核心素養的重要方法與手段?！读x務教育數學課程標準（2022年版）》明確要求教師在“綜合與實踐”學習領域適當采用主題式學習和項目式學習的方式，設計情境真實、較為復雜的問題，引導學生綜合運用數學學科和跨學科知識與方法解決問題^[1]。然而，受傳統教學工具和手段的制約，師生在開展項目式學習的過程中遇到了許多困難，影響了項目式學習的實施效果。將智能平臺引入小學數學項目式學習，不僅能使學習環境由單一的物理環境延伸至虛擬環境，使學習方式從相對固定的班級集體學習向個性化學習轉變，還能支持學生的自主、探究與協作學習，并為學生提供自適應測評與跟蹤測評等^[2]。本文以問題為導向，分析基于智能平臺開展小學數學項目式學習的現實意義，并結合教學案例總結實踐策略。

一、小學數學項目式學習實施中遇到的問題

項目式學習是一種學生在真實情境中發現問題，利用可用資源、已有知識，通過交流協作深入探究，制作產品，最終解決問題，并在這個過程中建構知識，訓練多種能力的學習方式^[3]。就目前項目式學習的實施情況來看，它能在一定程度上提升學生思考問題、解決問題的能力，促進學生綜合素養的發展，但在推進項目式學習的過程中，還存在一些問題。

其一，項目式學習通常會形成一個學習小組，學生在小組中扮演著不同的角色，發揮著不同的作用，這要求教師針對不同學生開展個性化的學習指導。但由于教師精力有限，在項目式學習的實施過程中，仍然避免不了一對多的講授式教學，因此無法凸顯項目式學習的特色和功能。

其二，項目式學習是一個解決問題的實踐過程，問題來源于生活，問題的解答也需要回歸生活。但在現實生活中，學生探索、試錯、演練的機會很少，無法深入生活實踐中，導致問題的選擇與解決途徑過于封閉和狹窄，問題的答案相對模式化，項目式學習活動十分受限。

其三，對于所有參與者而言，開展項目式學習都是一場考驗，需要協調彼此的時間和討論地點。此外，還涉及如何將教材內容與現實問題結合起來，如何將不同學科的知識整合起來等問題。因此，要開展好項目式學習，牽扯的因素很復雜，極易造成時間、空間、學科、資源上的壁壘，且很難統籌協調。

其四，項目式學習是一種教學活動，而貫穿教學活動的除了尋找設定問題的答案，更重要的是學生在項目式學習過程中的反思與成長，融入學生的態度和情感，拓展他們學習生活的深度和廣度。但在推進項目式學習的過程中，教師往往淺嘗輒止，缺少閉環管理，只強調對預設問題答案的探尋，忽視了相關問題背后的深層意義以及學生的精神成長。

二、基于智能平臺開展小學數學項目式學習的現實意義

人工智能技術作為推動新一輪科技革命與產業變革的核心驅動力，在教育變革中也顯現出巨大的潛力。它不僅對項目式學習提出了新要求，也為學生營造出更具學習支持價值的環境^[4]，以保障項目式學習的順利開展?；谥悄芷脚_開展小學數學項目式學習已成為一種趨勢，其優勢主要體現在以下方面。

其一，項目式學習強調學生在真實情境中發現問題、分析問題、解決問題，旨在通過解決真實問題的過程，改變知識的獲得方式、優化學生的思維方式、提升學生的問題處理能力，從而培養學生的綜合素養。人工智能技術研發的初衷是輔助人類更好地解決問題，把人類從處理那些瑣碎的、程序性的工作中解放出來，擁有更多時間深度學習和提升高階思維。從這一點來看，人工智能技術與項目式學習的核心目標相契合。

其二，項目式學習強調學習情境基于真實世界生活，旨在讓學習內容與現實生活發生聯系，進而激發學生深入探究問題的熱情。智能平臺可根據現實生活情境模擬出一系列虛擬空間，為小學數學項目式學習提供生動靈活的仿真環境，學生可以在其中開展多樣化的學習活動。

其三，項目式學習強調學習的社會互動性，高度依賴小組協作完成任務，但項目式學習耗時長、涉及的領域廣、關聯的學科多，對教師和學生的要求高?；谥悄芷脚_可搭建線上線下融合的教學空間，使得教師和學生無論身處何地，都能夠實時交互。線上線下相結合的教學空間還能將多方面的資源聯動起來，最大限度地解決項目式學習涉域廣的問題。

其四，項目式學習強調跨學科學習，要擺脫固守單一學科的窠臼，通過多學科領域的綜合，為學生的素養發展積蓄能量。與傳統的線下課堂相比，智能平臺為項目式學習提供了更多的可能，它不僅為各個學科搭建了聯動的橋梁，也使學生有了更多探索、試錯、交流的機會。

三、基于智能平臺開展小學數學項目式學習的實踐策略

（一）構建智能交互平臺，助力學生個性化學習

項目式學習需要關注不同學生的學習差異。智能平臺可以精準分析每位學生的個性特征、成績、活動數據，為學生定制個性化課程表、發展路線等，從而實現了在項目式學習推進過程中對學生的個性化輔導。

以“長方體和正方體的認識”教學為例，為強化學生對長方體、正方體特征的認識，進一步發展學生的空間觀念，筆者設計了挑戰思維的項目——“設計包裝盒”。學生經歷了找包裝盒、拆包裝盒、 挑選材料、核算數據、制作樣品等環節。在拆包裝盒環節，學生發現并提出了具有挑戰性的問題“長方體、正方體包裝盒到底有多少種展開方式”。這一問題的提出，讓學生產生了濃厚的研究興趣，他們想一探究竟，項目研究隨之展開。為保障項目的順暢開展，筆者基于學生的學習需求，聯合高校專家團隊共同開發了智能交互平臺（如圖1）。

學生可充分利用該平臺開展探究學習。如，在三維建模形成的虛擬教學工具中，學生使用鼠標或觸屏操作，可將正方體按自己的思路任意展開（如圖2）。相較于實物教具，虛擬教具的優勢在于：如果某一種思維路徑行不通，可以退回上一步或選擇重置。系統會記錄學生每一種展開的思維路徑，包括成功和失敗的思維路徑，助力學生下一步的思考。在探索過程中，學生充分沉浸在自主探究的樂趣之中。

在學生分小組探究的過程中，智能分析助學功能同步記錄和分析學生操作行為，并將其與系統中的特征行為參數對照，自動挖掘學生在探究中可能隱含的問題。以往，這一過程需要教師在一旁觀察后，結合自身的教學經驗判斷和指導。智能平臺則能代替教師的觀察與判斷，并適時向學生發出提醒或給予指導。同時，這些過程會被再次記錄和整理，反饋給教師作為參考。

在學生小組合作探究完成后，智能平臺會自動匯集探究結果，整理并呈現各組的生成性資源、行為傾向數據等。教師可根據上述資源與數據組織班級交流分享，讓學生在交流中思維碰撞、互相學習。當學生遇到困難時，教師也可以第一時間響應，并適時介入討論之中，在相互啟發中達成共識。

在智能平臺的幫助下，學生自主探究出11種形式的正方體展開圖（如圖3）。在此基礎上，學生設計包裝并制作樣品。在整個探究過程中，學生均能得到人工智能助教的幫助和支持，每個小組在課堂上都得到了個性化指導。根據匯總后的過程數據，教師則能進一步把握學生整體狀況，并基于數據進行教學改進。

（二）構建虛實融合場景，實現設計方案的模擬應用

項目式學習是基于現實情境解決現實問題的學習方式，而現實生活的復雜性使學生的探索、試錯機會很有限。借助虛擬現實、增強現實等技術手段，教師可在智能平臺中搭建虛實融合的操作場景。在虛擬情境中，學生可充分調動自己的視覺、聽覺等多種感官，用數學的眼光觀察現實生活、用數學的思維分析現實生活、用數學的語言表達現實生活。在虛擬情境中學生還能按照自己建構的思路進行模擬試驗，并通過高效的結果反饋提升學習效率。

例如，在教學“周長與面積”內容時，筆者設計了學生熟悉的“家庭裝修我參與——鋪地磚”項目：請為18 m²的房間設計鋪地磚的方案，分析出需要鋪多大規格的地磚，需要多少塊，花費多少錢。

基于現實問題，每個小組都積極主動地進入前期設計環節，他們在研究過程中會測量房間長寬、計算地板面積，搜索地磚規格及價格信息。項目進行到設計鋪地磚方案的環節時，學生開始面臨一個共同問題：到底鋪哪種規格的地磚更合適呢？因為在調研中他們發現，不同規格的地磚都有可能會用到。此時，他們最想做的就是把自己設計的各種方案一一呈現，即實際鋪一鋪，哪種效果更好會一目了然。但現實條件不允許他們這樣做。

智能技術可助力解決學生在項目實施中遇到的難點。教師引入虛擬現實、增強現實技術，創建虛擬的裝修場景并讓學生沉浸其中，再通過模擬設計系統將數字內容疊加到場景中。學生輸入房間的長、寬數據，以及要鋪設的地磚規格（如圖4），即可呈現鋪設效果圖（如圖5）。學生可以更換地磚規格，感受不同的鋪設效果，并及時保存每一種設計方案及效果圖。最后，學生在智能平臺的幫助下，找到了最佳的地磚規格和鋪設方案，更有效率地解決了項目進程中的問題。

（三）構建智能共享空間，實現資源共享共用

項目式學習需要教師、學生等多主體協同合作完成。教師通過構建智能共享空間，就可以即時同步信息資源，即時呈現學生在項目進程中的研究路徑、研究困惑、研究進展等，促進組與組之間及時交流、借鑒與學習，實現資源利用的最大化，且有利于教師及時了解項目進展情況并予以反饋。

例如，在“規劃校車路線”的項目式學習中，教師借助人工智能技術構建了“規劃校車路線”項目研究共享空間。學生在做項目前、做項目中和項目實施后均可根據自身需求創建項目板塊，實時傳送信息，及時了解同組學生或其他小組的研究狀況。

項目進入實地調研階段時，有的小組創建了數據分析模塊，基于數據發現平均每班乘坐校車的人數，便于不同小組成員及時共享相關數據，規劃最優路線等；有的小組創建了問題討論模塊，綜合各組討論問題發現多數學生只聚焦個性問題而忽略了共性問題；還有的小組創建了資源推送模塊，及時推送本組設計的調研問卷二維碼、校車線路圖、學生居住地址分布圖等重要信息。在共享空間，學生協同共進，避免做重復性的工作。

項目進入設計實施階段時，學生共同創建規劃設計模塊，在設計空間調用地圖，標記學生信息，設計校車路線。系統會動態記錄每位學生的設計思路，方便學生分析思考。生生之間、組組之間會根據學生在設計中出現的問題及時進行批注和修正。學生個人、小組和全班，都可根據需求發起話題互動，快速交流解決問題，一鍵分享二維碼或生成PDF，一鍵保存方案到個人空間、小組共享空間和班級共享空間，方便學生進行遠程交流。

項目實施的每個環節、項目進展的每個階段，都同步在智能共享空間。師生、生生能夠及時交流思想，團隊能夠及時調整研究思路，教師則能及時跟進指導。

（四）構建智能協同系統，促進學生深度學習

項目式學習需要學生深入探究，需要關注學生在學習過程中的反思、評價、收獲以及情感態度的發展。智能協同系統能夠聯動項目式學習多個維度，促進學生深度學習。

例如，在“停車位設計”項目中，學生在調研、考察、測量、設計和論證基礎上，充分展示自己的設計方案，組與組之間深度交流互動。學生從停車位的角度和尺寸兩方面思考，共設計出5種方案，即0°停車位、30°停車位、45°停車位、60°停車位、90°停車位。借助智能平臺，學生分析了每種設計方案的優劣，并給出合理化建議（如圖6）。對于小學生而言，項目進行到此似乎可以結束了，但他們的研究興趣已經被調動了起來，期望找到一種最優的設計方案。

智能平臺為學生的深入探究提供了支撐。智能技術自動將各角度停車位的基本數據整理分析，其中涉及單行停車位數計算方法、行數計算方法、車輛進出口位置等因素。通過多組數據的詳細分析，對比多種設計方案，學生掌握了最基本的設計停車位的方法（如圖7）。借助智能平臺也引發了學生的深度思考，有的學生想在此基礎上進行組合式設計，以滿足不同人群的需求；有的學生想設計立體停車位，在有限空間內增加停車位數量；還有的學生想拓展設計不規則停車場的停車位，解決當前社會中停車難的問題?？梢姡谥悄芗夹g的協助下，項目式學習激發了學生濃厚的研究興趣，并讓他們產生更高遠的研究志向，將他們的思維與研究視野引向更深、更廣的天地。

將智能平臺引入項目式學習，可助力學生個性化學習、深度學習，實現資源共享共用和設計方案的模擬應用，是人工智能技術發揮其教育價值的重要探索方向?；谥悄芷脚_開展小學數學項目式學習，突破了師生的知識和經驗壁壘，跨越了時空限制，打破了學科界限，使項目式學習更加有溫度、有態度、有深度、有高度。

參考文獻

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[2] 曾海軍，張鈺，苗苗.確保人工智能服務共同利益，促進教育系統變革——《人工智能與教育：政策制定者指南》解讀[J].中國電化教育，2022（8）：1-8.

[3] 葉霜霜.小學教師開展項目式學習現狀研究[D].上海：上海師范大學，2022.

[4] 祝智庭，魏非.教育信息化2.0：智能教育啟程，智慧教育領航[J].電化教育研究，2018（9）：5-16.

（作者系北京市昌平區教師進修學校教研員）

責任編輯：牟艷娜