基于STEAM理念的高中數學項目式學習開展策略

【摘要】當前高中數學教學中，部分學生對解析幾何這部分知識點的興趣不高，難以實現深度理解和應用.為應對上述挑戰，文章從“頂層設計——基于STEAM理念，設定項目式學習目標”“實施階段——落實STEAM理念，開展數學教學活動”“評價階段——實施多元評價，保障項目式學習成效”三個環節，提出基于STEAM理念的高中數學項目式學習開展策略，旨在為高中數學教學提供一種新的教學模式和方法，進而提升學生的數學素養和創新能力.

【關鍵詞】STEAM理念；項目式學習；多元評價；解析幾何

引 言

STEAM教育理念，即科學（Science）、技術（Technology）、工程（Engineering）、藝術（Arts）和數學（Mathematics）的跨學科融合，鼓勵學生在解決問題的過程中學習知識，并激發和培養創造力和批判性思維.而項目式學習（Project-Based Learning，簡稱PBL）強調學生圍繞一個或多個問題進行深入探究，通過自主學習、合作交流、實踐操作等方式完成項目任務，從而實現知識建構和能力提升的一種學習方式，與STEAM理念相輔相成.在高中教育階段，數學作為基礎學科之一，重要性不言而喻.然而，數學往往被看作一門理論性強、抽象度高的學科，導致部分學生感到枯燥乏味，難以產生濃厚的學習興趣.為改變這一現狀，筆者將基于STEAM理念的項目式學習引入高中數學教學中，下面以解析幾何這部分知識點為例進行探索.

一、頂層設計——基于STEAM理念，設定項目式學習目標

基于STEAM理念設定項目式學習目標是推動項目式學習有效開展的關鍵環節.STEAM教育強調學科的跨界融合，要求學生不僅掌握數學知識，還要具備應用數學知識解決實際問題的能力.基于此，教師需從STEAM教育理念的本質出發，將數學知識與其他學科結合起來，設計出能夠引導學生在真實情境中應用數學知識、提升綜合素養的項目式學習目標，進而促進學生對數學知識的深刻理解，幫助其將抽象的數學原理運用于現實生活中的問題解決中.

在具體教學實踐中，教師首先需要分析《普通高中數學課程標準（2017年版2020年修訂）》和學生的學情，并明確本節課的重點內容及其與其他學科的融合點.例如，解析幾何這部分知識點在高中數學中具有極其重要的地位：從高考的角度來看，解析幾何是必考內容，且在所有題型中所占比值相對較高，常有2～3個小題和一個解答題，分值約占總分的20%.這表明解析幾何不僅是高考的重點，也是學生需要重點掌握的內容；從學生角度來看，解析幾何既是一種重要的數學思想，也是一種重要的數學方法，不僅能夠幫助學生理解幾何問題，還能助力其通過代數方法解決實際問題.基于上述分析，教師需要確定項目式學習的主題，為后續教學活動開展提供方向.例如，教師可以將“城市規劃設計中的解析幾何應用”作為此次項目式學習的主題.該主題不僅涵蓋了解析幾何的核心知識點，還與城市規劃這一現實問題相結合，助力學生通過數學視角審視和解決實際問題.

進一步，教師可以進行學科整合，將解析幾何知識點與STEAM相關的科學、技術、工程、藝術等領域的內容相結合，制訂出符合學生實際需求和學科要求的項目式學習目標，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、直線、圓等基本元素及其性質，以及它們在坐標系中的表示方法；

（2）能夠運用解析幾何知識分析和解決實際問題，如在城市規劃中通過計算最短路徑、最優布局等，提高問題解決的效率；

（3）能夠結合其他學科知識，運用數學建模方法對城市規劃設計中出現的問題進行分析和推導，提升跨學科思維能力；

（4）能夠在項目式學習過程中通過團隊協作與分工培養與他人溝通、合作的能力，并形成跨學科解決問題的思維方式.

在明確上述目標后，教師可以根據這些目標設計一系列的學習活動，確保學生能夠在多元化的學習方式中實現上述目標.在整個項目式學習的過程中，教師的角色從傳統的知識傳授者轉變為指導者和支持者，通過創設情境、提供資源、組織交流等方式引導學生主動探索、自主學習，最終達到STEAM理念下高中數學項目式學習的目的.

二、實施階段——落實STEAM理念，開展數學教學活動

（一）創設教學情境，深化項目式學習體驗

在項目實施階段，創設教學情境是助力學生深化項目式學習體驗的核心策略之一.一方面，解析幾何作為高中數學的重要內容，具有一定的抽象性和復雜性，創設教學情境可以將抽象的數學知識與具體的現實情境相結合，使學生更容易理解和掌握.另一方面，STEAM理念強調跨學科融合，創設教學情境可以為不同學科之間的融合提供橋梁.鑒于此，在解析幾何的項目式學習中，教師可以引入科學、技術、工程、藝術等學科的元素，通過創設情境使學生在解決問題的過程中綜合運用多學科知識，培養跨學科思維和創新能力.

生活化情境是指教師通過構建貼近學生生活的實際場景，將抽象的數學概念與學生日常生活中的具體問題相聯系，使其能夠在熟悉的環境中理解和應用所學知識.例如，在“城市規劃設計中的解析幾何應用”這個項目主題中，教師可以設計如下情境：“某城市正在進行新區規劃，需要設計一條從學校到最近商業區的最短道路，同時考慮到道路兩側的建筑布局和綠化要求，如何運用解析幾何知識來確定這條道路的具體位置？”這樣的情境不僅能讓學生感受到數學知識的實用性，還能激發其運用數學工具解決實際問題的興趣.在解決這個問題的過程中，學生需要運用解析幾何知識計算最短路徑，同時需要考慮環境保護等因素，將數學知識與其他學科知識相結合，實現STEAM教育理念的實際應用.

多媒體情境則是利用計算機軟件、互聯網資源等現代信息技術，為學生提供一個虛擬的學習環境.在這樣的教學情境中，學生可以通過模擬實驗、數據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（GIS）軟件模擬一個城市規劃設計平臺，讓學生在虛擬環境中進行道路規劃、建筑布局等操作.通過這種沉浸式體驗，學生能夠更加深刻地理解解析幾何在解決實際問題中的作用，同時提高對現代信息技術的應用能力.總之，教師通過創設教學情境可以有效地深化學生的項目式學習體驗，培養其跨學科思維和綜合能力，使其在解析幾何的學習中獲得更加全面和深入的發展.

（二）融合學科知識，布置項目式學習任務

項目式學習的核心在于通過實際問題驅動學生探索知識，并在跨學科的協同作用下促進學生對數學及相關學科知識的深入理解.基于STEAM教育理念，教師應注重打破學科邊界，將解析幾何與其他學科內容有機融合，為學生布置具有挑戰性和創造性的學習任務.在這一過程中，教師不僅要關注數學知識的掌握，還需鼓勵學生在解決問題的過程中整合科學、技術、工程、藝術等領域的知識.具體而言，針對“城市規劃設計中的解析幾何應用”這一項目主題，教師可以設計由淺入深、環環相扣的四個子項目任務，確保學生在完成任務的過程中能夠逐步深化對解析幾何知識的理解，并提升跨學科解決問題的能力.在此過程中，教師可以結合項目式學習目標進行有效指導.“城市規劃設計中的解析幾何應用”這一主題的學習任務、教師活動、活動意圖見下表.

在這一過程中，教師不僅要幫助學生理解解析幾何的核心知識點，還需通過跨學科融合的方式培養學生的綜合能力.在每個子項目任務中，教師的角色是指導學生進行數學抽象和推導，并幫助其理解不同學科知識如何協同解決實際問題.通過這種方式，學生能夠在掌握數學知識的同時培養問題解決能力和創新思維.

三、評價階段——實施多元評價，保障項目式學習成效

在項目式學習的評價階段，實施多元評價是保障項目式學習成效的重要手段.這一階段不僅是對學生學習成果的考量，更是對其在整個學習過程中所展現出的能力、態度和合作精神的全面評估.基于STEAM理念的高中數學項目式學習，尤其是在解析幾何項目式學習中，教師應采用多元化的評價方式，涵蓋自我評價、同伴評價和教師評價等多個維度，全面反映學生的學習狀態和成果.首先，自我評價是讓學生反思自身學習過程的重要環節.在項目式學習的最后階段，教師可以引導學生撰寫學習反思日志，要求學生回顧在項目實施過程中學到的知識、技能和遇到的挑戰，鼓勵其分析個人的學習策略和在團隊合作的表現.這種自我評價不僅有助于學生認識到自身的優缺點，也能促使其制訂改進計劃，提升后續學習的有效性.在此過程中，教師可以設計具體的自評標準，如對知識掌握的深度、解決問題的創造性和團隊協作的參與度等進行打分，增強學生的自我意識和責任感.

其次，同伴評價能夠為學生提供一個相互學習和提升的機會.在項目展示階段，教師可以組織學生之間的互評活動，要求學生對彼此的項目成果進行評價，關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，學生不僅能夠獲得同伴的反饋，加深對知識的理解，還能培養批判性思維和溝通能力.為確保同伴評價的公正性和有效性，教師應提前設定評價標準，并為學生提供相應的評價工具，如評分表或評價量表，以幫助學生有針對性地進行評價.

最后，教師評價作為最終的權威評價方式，需綜合考慮學生在項目式學習中的表現.教師可以根據項目的各個環節設定不同的評價指標，例如：項目策劃的完整性、數學知識的應用、解決問題的創造性、團隊合作的協調性等.在此基礎上，教師應在學生展示項目成果后進行評估，給予學生及時的反饋，表揚學生在項目中的優點，指出需改進之處，以激勵學生持續進步.此外，教師還可以將評價結果與學生的日常課堂表現結合起來，形成綜合性評價體系，以更全面地反映學生的學習成效.

在多元評價體系的構建中，教師還需重視評價過程的透明化和參與性.通過對評價標準的提前告知和公開，讓學生明確各項評價的重點，從而在學習過程中有針對性地調整學習策略.此外，教師應鼓勵學生參與評價標準的制訂過程，使其在評價中擁有更多的發言權和參與感，有效提升學生的積極性，培養其對評價的認同感和責任感.最后，評價的反饋不僅僅是對學生學習成果的總結，更應作為后續教學改進的重要依據.教師在分析評價結果后可以與學生進行深度交流，探討如何在以后的學習中更好地運用解析幾何知識解決實際問題.同時，根據學生的評價反饋，教師也能反思自身的教學設計與實施，調整教學策略，以更好地滿足學生的學習需求.

綜上所述，在基于STEAM理念的高中數學項目式學習中，實施多元評價能夠全面考量學生的學習過程與結果，促進其綜合素養的發展.自我評價、同伴評價和教師評價的有機結合，不僅能夠提高學生的自我認識與反思能力，還能增強其團隊合作意識與創新思維.這種多元化的評價方式為學生的成長提供了全方位的支持，也為項目式學習的有效實施奠定了堅實的基礎.

結 語

綜上所述，基于STEAM理念的高中數學項目式學習不僅能夠豐富學生的學習體驗，而且有助于提高學生的學習興趣與參與度，使學生不再是被動的知識接受者，而是成為知識的主動探索者.展望未來，教師應繼續探索與實踐STEAM理念下的高中數學項目式學習開展策略，不斷完善教學策略、深化教學內容，使學生在解析幾何乃至整個數學學習中真正實現知識的融合與應用.同時，教師還需關注學生的個性化發展，助力其在項目式學習中找到適合自己的學習路徑，培養出具有創新精神、實踐能力和終身學習能力的社會主義建設者和接班人.

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