數學與建筑融合中的混合式教學探索與研究

廣東省深圳市福田區福強小學 柴蒙蒙

混合式教學是現代教育發展的一種新的教學方式。合理運用混合式教學，能夠激發學生對學習的興趣，提高課堂教學的趣味性和實踐性。混合式教學是以教學目標為導向，在多種學習理論的指導下，根據教育的三要素，即學習內容、學習者和教師自身條件，混合“面對面教學”“云端教學”“實踐”三種方式的課堂教學策略。建筑學研究是一門綜合課程，在建筑準備階段要進行圖紙的測繪和計算，需要通過大量的計算才能找到最合理的方案。而在這一階段中，數學的重要性便凸顯而出。在日常建筑的實際操作中，用到數學模型的情況也是屢見不鮮。因此，數學與建筑融合的項目值得教師深入研究。

一、混合式教學模式

在一線課堂教學中，提倡充分利用現代化教育理念選擇教育教學方式，尊重學生的個性化發展，結合建筑教育融合理念，培養具有新時代思維的學生?；旌鲜浇虒W模式，是當今時代背景下體現教育進步的一種教學方式，其內容是將傳統教學方式的優勢和現代化教學技術的優勢結合起來。這種教學方式要求教師在課程設計和課堂教學中，既保留傳統課堂教學模式中言傳身教的作用，又發揮現代化教育技術的優勢，不斷提升教育教學水平，實現教育資源的有效整合。

混合式教學模式是具有現代思想的教學方法，能夠在課堂教學活動中，將課堂教學與信息技術進行有機融合，使教案的編寫、講課技巧、師生課堂互動等方面更加完善。首先是傳統課堂“變身”，能夠在較短的時間內向學生提供大量的習題、教學視頻，使教與練的質量快速提升；其次是在信息技術的輔助下，由于信息的呈現方式是豐富有趣的，更加具體形象，更能激發學生的興趣，促進學生積極參與教學活動，提高學習效率；最后是在師生互動中，克服數學學習的局限性，利用好數字化的教學媒體和教學方式，開展多種多樣、趣味性強的教學活動，使大部分的學生學習更具有研究性。線上教育資源是對線下教學的補充，線上教育資源的篩選也是對教師經驗的檢驗，所以教學過程中要保證部分網絡教學時間。運用混合式教學，能夠保證學生自主地控制學習時間、環境、地點，合理規劃作息安排，在互聯網環境中拓展課前預習和課后練習的渠道，在線上獲取知識，在線下進行師生互動，答疑解惑。要使混合式教學更加有效，教師需要使不同類型的學生都能按照自己的學習習慣安排進度?；旌鲜浇虒W模式交替使用時，能夠滿足多種需求，具有良好的選擇性、開放性、拓展性，可以促進形成良好的信息化智慧校園環境。

因此，在數學與建筑融合中進行混合式教學探索，能夠提升教學效率。

二、數學與建筑的融合

數學是一種重要的工具，可以用于設計和建筑，也一直是建筑靈感的來源之一。同時，建筑在數學思想上也有體現，如三角形、黃金矩形、棱柱、立方體、黃金分割線、畢達哥拉斯定理、圓、圓錐曲線、球體、懸鏈線、鑲嵌圖案等，可見數學與建筑有著很深的淵源，建筑中有數學的影子，而數學又隱藏建筑的奧妙。數學與建筑融合，體現在數形結合上，抽象的數學與現實的建筑融合在一起，賦予了建筑活力，同時它們的美相互滲透、交相呼應。千百年來，數學是設計和構圖的重要工具，它既是建筑設計的思想源泉，也是減少技術差錯的標尺。古希臘的建筑師們想到把黃金比例運用到建筑物的搭建中，建筑比例成為構成建筑美的要素，著名的埃菲爾鐵塔就是按照黃金比例修建的，成為建筑美的典范。等差數列也被神奇地應用在建筑中，我國著名的寧夏一百零八塔就是根據等差數列的原理建成的。從日常生活中的工具到世界上著名的建筑物地標，從河面拱橋到跨海大橋，從公路建設到天橋設計，這些建筑靈感都來源于數學。數學能不斷地啟發建筑師創造出更具和諧美和雅致美的建筑。

三、建筑設計中的幾何學

幾何學是數學中的一個重要內容，但它也來源于建筑設計的知識體系。研究表明，幾何學最早可以追溯到古埃及的“測地術”，這是人類在治理尼羅河水災的過程中所發明的一個概念。后來，在人們的深入研究中，從最開始只發現一些圓形和多邊形的幾何體，發展到運用長方形和正方形的幾何體，并在建筑中進行了實踐運用。西方文藝復興時期，建筑學也開始被人類所重視，并且發展成為一門獨立的學科。在建筑學中，數學中的幾何建筑學是一項重要的應用。后期發展的幾何學讓建筑得以通過對物體幾何關系的應用來實現建筑之美。在西方建筑中，很多建筑師喜歡借助拱頂和弧線來詮釋自己對數學的理解和崇敬?？梢哉f，幾何學在建筑設計中的運用，不僅給人類帶來了更加美觀的建筑，而且讓人們看到了數學視角下的魅力世界。

四、建筑設計中的黃金比例

數學中最美的比例是黃金分割比，即按照0.618：1進行分割的一種方法。在建筑學中，黃金比例數字0.618被認為是一個神圣和完美的數字，是完美比例的代表。而在數學中，事物如果按照0.618：1的比例進行分割，便會認為是達到客觀美的一種表現。作為數學中一個經典的比例數字，0.618已經超越了數學理性的范疇，增添了藝術美和和諧美的特點，在建筑學中受到了高度重視。從古至今，在建筑設計的過程中，為了使建筑物美觀，人們常常采用黃金分割的方式，按照0.618 ：1的比例劃分建筑物，大到建筑群的規劃，小到建筑物中的門窗設計。比如，巴黎圣母院正面的寬度與高度之比為5 ：8，約等于黃金比例0.618 ：1，而每一扇窗戶的寬度與高度也是以5 ：8的比例進行設計的，體現了建筑的協調之美。而上海的東方明珠廣播電視塔也有異曲同工之妙，上球體位于295米的地方，塔身高達462.85 米，這兩個高度的比例約為0.618 ：1，為了凸顯塔身的黃金比例美，設計師富有創意地在上面裝置了拉長比例的上下球體和太空艙，既可使游客登高俯瞰美景，同時又可使筆直的塔身呈現黃金比例。

五、建筑學中的數字

代數在數學研究中或許沒有被賦予藝術價值，但在建筑設計中，卻極具藝術之美。例如 “9”這個數字，就被賦予了高度的美學價值。歷史上尊稱皇帝為“九五之尊”，北京天壇上的圓丘，在數學角度上講，是數字“9”在建筑學上的堆積，我們可以發現圓丘的上端是一塊鑲著九塊弧形石板的太極石，從內到外，一圈一圈堆砌著，內外的石板數量相差九塊，上層第九圈多出九塊石板。以此類推，每一個外圈都比里面那一圈多出九塊石板。這樣的數字組合，每一層都是九的倍數。另外，我國著名散文家秦牧也曾在其作品中敘述過——從天有九重，聯想到地有九州，詩歌有九章曰九歌等。可以看出，九這個數字在中國人民心目中的重要地位，也可以看出，數學中的數字在建筑設計中的滲透作用。

六、混合式教學的評價機制

基于項目的驅動性問題的提出、制訂、構建等方面的發展性評價機制，有助于教師重新思考教材的可用性和信息技術在教學中所發揮的作用。教師應以學生原有的基礎為起點，將評價重心移向對學生數學思維的關注，讓學生在真實情境中進行知識的遷移與運用，實現主動學習。教師評價時既要考查學生對科學概念和事實的理解，又要關注學生的情感態度與價值觀。以線上、線下混合式教學的形式探索課堂教學模式的變革，開發學生的多元智能，這與基礎教育課程改革的核心理念“一切為了學生的發展”不謀而合。

數學在建筑學中的應用，對實現建筑物的完美性和生活化具有重要的作用。這就要求教師必須重視對數學與建筑學之間關系的研究，以最科學的精神、最嚴謹的態度和最飽滿的熱情，在實踐中不斷探索，細心觀察更多可以應用于建筑學中的數學知識，促進數學和建筑學的共同發展。