深度學習視角下高中數學項目化學習設計研究

【摘要】隨著信息技術的全面滲透與教育理念的持續更新，我們必須更加注重對學生核心素養的培養.高中數學作為培養學生邏輯思維與問題解決能力的重要陣地，其項目化學習方式亟待改進與優化.本文針對當前高中數學項目化學習設計與實踐中存在的問題，通過分析，提出深度學習視角下高中數學項目化學習設計策略.

【關鍵詞】深度學習；項目化學習；高中數學

1 引言

在信息科技日新月異的今天，我們所處的世界正經歷著一場前所未有的知識革命.從智能手機的普及到云計算的蓬勃興起，再到大數據分析的高度精準與人工智能的迅猛飛躍，這些技術的不斷演進正在重新定義我們的生活方式，并對教育領域產生深遠影響.傳統單向灌輸知識的教育模式已逐漸跟不上當今社會多元化發展的步伐，因此，教育的核心逐漸聚焦于對學生綜合素養的培養.高中數學的核心素養不僅僅局限于對公式和定理的機械記憶，更多的是體現在學生能夠以數學的視角洞察世界，具備運用數學知識與思維解決實際問題的能力.這種能力不僅在數學學科中占據核心地位，在日常生活、科學研究、工程設計等諸多領域也發揮著舉足輕重的作用.

然而，在當下的高中數學教育實踐中，項目化學習這一創新教學方法仍面臨一些挑戰.首先，項目設計存在兩極分化的問題.部分項目設計得過于簡單，缺乏足夠的挑戰性，難以激發學生的求知欲與探索精神，而另一些項目則設計得過于復雜，超出了學生的理解與解決能力，導致學生在嘗試過程中感到挫敗.其次，雖然部分項目化學習活動形式豐富，但深度不足，學生在活動中往往只是按照教師的指導進行機械操作，缺乏獨立思考與深入探究的機會.因此，高中數學作為培養學生邏輯思維與問題解決能力的重要陣地，其項目化學習方式亟待改進與優化.

2 項目化學習的教學設計

項目化學習，作為當前教育領域的前沿實踐，其核心在于將現實世界中的復雜挑戰轉化為驅動學生深入學習的動力源泉.該方法鼓勵學生置身于具體的情境中，通過實踐、探索、設計與決策等多重環節，積極應對并攻克具有挑戰性和現實意義的課題.這一獨特的教育過程，不僅錘煉了學生的綜合素養，更促使他們深刻掌握學科知識的核心要義，并在實際操作中靈活運用.它不僅能夠促進學生的深度學習與對學科知識的實際應用，還能夠培養學生的實踐能力、創新能力和團隊協作精神.因此，教師應積極推廣并應用這一教育模式，為培養具有創新精神和實踐能力的優秀人才貢獻力量.

3 當前高中數學項目化教學實踐中的問題

首先，忽視問題的數學本質，實際上意味著教師在項目設計時未能充分考慮到數學背景與特性的融入.有時，教師可能會將數學問題嵌入一個與其關聯不緊密的場景中，或是將數學知識視為解決問題的一個簡單工具，而忽視了對數學原理和方法本身的探索.這導致的結果是，學生只能觸及問題的皮毛，而無法窺見其中的數學本質.這種教學不僅影響了學生對數學知識的真正理解和掌握，也限制了他們在實際運用中的靈活性.

其次，核心知識目標的偏差理解，也是項目設計中一個常見的問題.項目化學習的初衷是通過實踐加深學生對學科知識的理解和掌握.但很多時候，教師為了追求項目的全面性和復雜度，而忽略了對學科關鍵概念的深入挖掘.因此，在設計項目時，教師應當緊扣學科的核心知識，通過有針對性的問題設計，引導學生深入理解并掌握這些核心概念.

再者，探究任務的連貫性和遞進性在項目設計中同樣至關重要.探究任務是項目設計的核心環節，它承載著學生實際操作和問題解決的任務.但如果這些任務之間缺乏連貫性和遞進性，學生便難以形成對知識的系統理解和深度思考.因此，在設計探究任務時，教師應當注重任務之間的邏輯聯系和層次遞進，通過逐步深入的問題設計，引導學生逐步掌握知識和技能.

4 高中數學深度學習與項目化學習的契合性

深度學習和項目化學習在高中數學教育中具有高度的理論和實踐契合性，主要體現在以下幾個方面：

4.1 目標的一致性

核心素養的培養：深度學習和項目化學習都旨在培養學生的核心素養.深度學習通過理解、批判性思維和知識遷移培養學生的高階思維能力；項目化學習通過解決真實問題和項目成果的展示，培養學生的問題解決能力、協作能力和創新能力.例如，在數學項目中，學生需要理解并應用數學概念解決實際問題，這一過程不僅有助于提高他們的數學素養，還可培養他們的批判性思維和創新能力.

高階思維能力：兩者都注重高階思維能力的發展.深度學習通過批判性思維和知識整合促進高階思維；項目化學習通過復雜任務和真實情境的探究培養學生的分析、綜合和評價能力.例如，在一個涉及統計數據分析的項目中，學生需要從數據中提取信息，進行分析并得出結論，這一過程可培養他們的分析能力和綜合思維能力.

4.2 過程的契合性

理解與內化：深度學習強調通過理解實現知識的內化，項目化學習則通過實際項目的開展，促使學生在解決問題的過程中加深對知識的理解，實現知識的內化.例如，在幾何學習中，通過設計一個建筑模型項目，學生需要理解幾何原理，并應用這些原理來設計和建造模型.這一過程不僅可加深他們對幾何知識的理解，還可促進知識的內化.

主動參與：兩者都強調學習者的主動參與.深度學習需要學習者主動建構知識體系；項目化學習通過項目任務驅動，鼓勵學生主動探究和解決問題.例如，在一個數學探究項目中，學生需要主動參與到問題的提出、假設的檢驗和結論的得出過程中，這一過程可培養他們的主動學習和探究精神.

4.3 方法的契合性

探究式學習：深度學習和項目化學習都倡導探究式學習.深度學習通過問題引導和探究活動促進理解；項目化學習則通過項目任務和真實情境，引導學生進行深入探究和知識應用.例如，在一個關于函數性質的項目中，學生需要通過實驗和數據分析，探究函數的變化規律，這一過程可促進他們對函數概念的深入理解.

合作學習：兩者都強調合作學習的重要性.深度學習中的合作探究有助于對知識的多角度理解和深度內化；項目化學習通過團隊合作，促進知識共享和社會互動.例如，在一個團隊項目中，學生需要分工合作，共同解決一個復雜的問題，這不僅可促進他們對知識的深度理解，還可培養他們的團隊合作精神.

4.4 評價的契合性

多元評價：深度學習和項目化學習都主張多元化的評價方式.深度學習關注學習過程中的理解和思維發展，采用多樣化的評價方法；項目化學習通過項目成果展示和過程性評價，全面反映學生的學習成效和能力發展情況.例如，通過項目報告、口頭展示和團隊合作情況，全面評價學生的理解水平和應用能力.

持續性評價：兩者都強調持續性評價的重要性.深度學習通過持續的反思和評估，促進學習者不斷改進和提升；項目化學習通過階段性反饋和評價，幫助學生在項目實施過程中不斷調整和優化.例如，通過定期的項目評估和反饋，教師可以幫助學生發現問題并及時改進，提高學習效果.

5 促進深度學習的高中數學項目化教學設計策略

5.1 創設真實數學問題情境

要實現這一目標，教師要將數學知識同實際生活相結合，當學生在日常生活中遇到問題時，能夠自然而然地運用數學知識進行分析和解決，這將是一種多么令人振奮的體驗.

例如 教師可以引導學生關注環保議題，這是一個與我們生活息息相關的主題.環境污染、氣候變化等問題日益嚴重，而數學可以為我們提供有力的分析工具.圍繞環保議題，我們可以設計一系列具有針對性的數學問題.例如，針對碳排放問題，我們可以提出這樣的問題：“為減少碳排放，我們應該采取哪些具體措施？這些措施如何影響能源消耗和經濟成本？”學生可以運用所學的數學知識，如統計、比例、函數等，來分析和解答這些問題.通過計算不同措施的成本效益比，學生可以更加清晰地了解各種措施的優劣，從而在實際生活中做出更加明智的選擇.

在創設數學問題情境時，教師還需要注重情境的真實性和趣味性.一個真實的問題情境能夠讓學生更加容易產生共鳴，而一個有趣的問題情境則能夠激發學生的學習興趣.

5.2 搭建具有理解性的學習環境

為了打造一個促進數學深度學習的環境，教師應精心構建一個富有支持性的學習空間，這個空間不僅要作為學生汲取知識的沃土，更應成為他們獨立思考、主動探索的殿堂.首先，我們要認識到數學學習不僅僅是記憶公式和解題方法，更重要的是理解數學知識背后的邏輯和原理.因此，教師搭建的學習環境要能促進學生深入思考，主動構建自己的知識體系.在這個過程中，教師應提供豐富的學習資源，如教科書、數學期刊、在線課程等，讓學生在廣泛涉獵的基礎上，形成對數學知識的全面認識.為了幫助學生更好地理解和記憶數學知識，可引入多種學習支架.概念圖作為一種直觀展示知識間聯系的工具，能夠幫助學生將零散的知識點串聯起來，形成完整的知識網絡.流程圖則能夠清晰地展示數學問題的解題步驟和思路，幫助學生掌握解題技巧.此外，還可通過案例分析的方式，讓學生在實際問題中運用數學知識，加深對知識的理解和掌握.同時，利用現代科技手段，為學習環境增添更多的色彩.比如，利用虛擬現實技術，讓學生身臨其境地體驗數學原理的奧妙，將使學習環境更加豐富多彩、生動有趣.

5.3 衍生性問題任務化

在搭建起一個富有理解性的學習環境之后，教師不能只進行對知識的單純傳授，而要進一步將抽象的數學問題轉化為具體且富有實際意義的項目任務，以此為基礎，組織一系列項目化的學習活動.

例如 以“綠色出行”項目為例，教師可鼓勵學生深入研究不同出行方式對環境的影響及其成本效益.學生首先需要收集各類出行方式的數據，如汽車、自行車、公共交通等的碳排放量和運營成本.在這個過程中，他們將運用所學的統計學和數據分析知識，對數據進行篩選、整理和計算，從而得出各種出行方式的綜合成本.接下來，學生需要利用所學的數學優化模型，對這些數據進行分析和比較，找出最經濟、最環保的出行方式.他們可能需要面對各種復雜的情境，如交通擁堵、天氣變化、時間限制等，這些都將影響最終的決策.通過這一系列的實踐活動，學生不僅鍛煉了自己的數學運算能力，還培養了解決實際問題的能力.

5.4 產出多元項目成果

教師應積極引導學生通過多元化的項目成果來全面展示其學習成效與理解的深度.這些成果不僅限于傳統的書面報告，而是涵蓋了更具創新性的表達形式，如設計精美的海報、內容生動的演示文稿，乃至富有創意的視頻和動畫.這些多元化的成果為學生提供了一個廣闊的平臺，以展現個人風采、交流學術思想.在校園展覽廳中，色彩斑斕的海報懸掛在墻面，它們不僅是學生學術研究的成果展示，更是他們獨特視角和創新思維的體現.此外，演示文稿也是學生展示學習成果的重要方式.在課堂上，學生可以借助演示文稿，向師生展示其研究成果、實驗過程及心得體會.通過生動的圖片、圖表和動畫效果，學生能夠更直觀地傳達信息，增強表達的感染力和說服力.同時，這些成果的制作過程也鍛煉了學生的組織能力和表達能力，為其未來的學習和工作奠定堅實基礎.

參考文獻：

[1]呂世虎，吳振英.數學核心素養的內涵及其體系構建[J].課程·教材·教法，2017，37（09）：12-17.

[2]劉景福，鐘志賢.基于項目的學習（PBL）模式研究[J].外國教育研究，2002（11）：18-22.

[3]夏雪梅.在學科中進行項目化學習：國際理解與本土框架[J].教育研究與評論，2020（06）：11-20.

[4]吳孟燦.基于PBL的深度學習的教學模式設計及應用研究[D].天津：天津師范大學，2021.