基于STEAM理念的初中數學 綜合與實踐項目化教學實踐課例

【摘要】《義務教育數學課程標準（2022年版）》強調跨學科的項目式學習，本文以初中數學綜合與實踐模塊“改進我們的課桌椅”為例，對其教學實施流程、設計意圖以及評價方式進行闡述，通過教學實踐的結果對教學具體過程進行總結和反思。

【關鍵詞】項目化教學；綜合與實踐；初中數學；STEAM

2023年6月以來，海南部分中小學更換了新的課桌椅，通過調節桌椅讓學生可以中午平躺休息，減輕家長接送的壓力。由此可見，在海南目前的情況看來，課桌椅的重新設計和應用到中小學校是備受重視的?！案倪M我們的課桌椅”學習項目源于華師大版九年級下冊第28章“樣本與總體”的綜合與實踐活動，讓學生參與到這樣的綜合實踐項目中，會大大提高學生們學習和實踐的積極性。

以下是筆者對該項目進行課題實踐，設計該項目化教學的整體規劃和流程，并以其中的部分內容項目導引課第1課時的教學設計、實踐作業和評價設計為例進行分析。

一、教學目標分析

結合核心素養要求、課標要求、教材分析和學生學情制定本項目教學目標：

1.項目任務

學習“樣本與總體”內容，了解課桌椅的設計與哪些因素有關，能從物理、化學和數學的角度了解課桌椅，能用抽樣調查的方法調查課桌椅，選擇合適的統計圖對調查數據進行分析總結，學會用3D建模軟件設計課桌椅，了解3D打印技術，并打印出課桌椅模型，完成小組的項目學習報告。

2.教學目標

（1）科學與工程學實踐：3D建模設計課桌椅、人體工程學、3D打印技術打印課桌椅模型。

（2）學科核心知識：樣本與總體、抽樣調查、用合適的統計圖分析數據、做出決策、三視圖。

（3）跨學科知識：物理的長度測量、力的概念、重心、壓強；化學的感受和了解不同材料的特點；技術的3D建模、3D打印藝術、畫出設計圖；語文的小組展示表達能力。

二、課例分析

本項目活動包含課桌椅的現狀（1課時）、了解課桌椅（4課時）、調查課桌椅（3課時）、設計課桌椅（4課時）、課桌椅模型（3課時），評價反饋（2課時）共計17課時，本文將第1課時導引課“課桌椅的現狀”作為課例進行闡述，并對項目式學習的課例進行分析和反思。

1.創設情境，導入新課

（1）生活情境：展示本校學生使用的課桌椅。問題1： 你對現在使用的課桌椅滿意嗎？有什么不足？

學生積極舉手回答，提出自己對目前使用的課桌椅的看法。

（2）實際背景：觀看視頻“深圳中小學校引進可午休課桌椅”和“海南新型午休課桌椅”的相關報道。教師展示目前關于課桌椅的報道，午休課桌椅受到社會的關注，海南部分學校引進新型午休課桌椅，解決午休難題，學生觀看視頻。

設計意圖：從生活情境出發提出課桌椅不合適的問題后，教師展示課桌椅的相關報道，以及海南課桌椅的新聞，讓學生感受到社會對課桌椅的關注和需求，從而激發學生解決問題的興趣和動力，感受到該項目學習內容的真實和價值。

2.綜合與實踐活動

（1）項目內容：改進我們的課桌椅。通過情境導入改進課桌椅的研究內容，教師帶領學生用項目式學習的方式來開展本節綜合與實踐活動，教師展示項目式學習的環節，項目內容的確立、項目規劃、項目實施、項目成果及應用。

（2）項目規劃。活動1：請同學與小組交流討論并能用思維導圖規劃出你們小組的項目研究思路和框架。

師生活動：組長組織組員交流討論，匯總小組想法畫出思維導圖，教師巡視各個小組的討論，了解小組討論的內容，引導學生找出解決問題的方向。

設計意圖：項目式學習的一個核心就是建立解決問題的框架，學生需要對項目內容理解清晰后，明確如何開展項目。項目學習的規劃能夠幫助學生梳理項目中的各個環節，明確研究的方向，為后面小組進行項目的實施做好鋪墊，教師在過程中引導學生理清該項目的研究思路主要分為課桌椅的現狀、了解課桌椅（課桌椅的設計與其他學科之間的聯系）、設計課桌椅、課桌椅的模型（3D建模和3D打?。?/p>

（3）項目實施：了解課桌椅的現狀。問題2：目前使用的課桌椅不合適的主要原因是什么呢？

活動2：請同學們跟小組的成員交流討論。調查小組的同學們對正在使用的課桌椅的感覺，比如上課坐著的時候，感覺是否舒服？當需要和后排同學討論時，是否方便？這些感覺是否與同學們的身高、體重等因素有關？

設計意圖：學生交流使用課桌椅的感受，教師展示查閱的參考資料，課桌椅設計的尺寸參考圖，能看到課桌椅的高度設計與身高、人體比例有關，桌椅的長寬和承重與體重、體型有關。

（4）項目實施：展開調查。課前準備：請同學們以小組為單位對本校的學生身高體重進行抽樣調查，并完成課本第109頁的表格。

問題3：利用本章已學的知識，如何對收集的身高體重數據進行簡單隨機抽樣呢？

方案1：將收集的數據進行編號后，放入紙袋中隨機抽取6組，每組10個數據，樣本容量60。

方案2：將收集的數據進行編號后，導入EXCEL（電子表格），利用EXCEL進行簡單隨機抽樣，樣本容量60。

教師示范用EXCEL進行簡單隨機抽樣， 學生在教師的示范后，自己動手操作利用計算器進行簡單隨機抽樣。

設計意圖：學生學完本章“樣本與總體”后了解到抽樣調查后可以利用樣本估計總體，學生通過實踐操作利用信息技術的方法再鞏固所學知識，體會所學知識可以解決實際問題，提升學生的信息素養。

（5）項目實施：數據處理。問題4：利用本章已學的知識，如何選用合適的統計圖對隨機抽樣的身高體重數據進行分析呢？

教師引導學生回顧各統計圖的特點和平均數、中位數、眾數反應數據的集中程度，方差反應數據的離散程度。

方案：利用EXCEL計算身高體重的平均數、中位數、眾數和方差，用EXCEL繪制統計圖表直觀地表示數據。

教師示范用EXCEL處理數據，繪制統計圖表。學生接著操作，用EXCEL計算并繪制統計圖表，各個小組對比看隨機抽樣的結果是否相差不大，體會隨機抽樣的優點，再引導學生與總體的結果進行對比，比較樣本與總體的差異，體會利用樣本估計總體的優勢。

（6）項目實施：分析數據、得出結論。教師展示身高體重數據處理的結果，學生分析數據。

活動3：請同學們結合調查的身高數據，結合國家標準《學校課桌椅功能尺寸及技術要求》2014年的數據和學生測量的本校使用的課桌椅數據進行分析，說說你的看法和建議。

設計意圖：教師提供參考資料，以及學生課前準備的本校使用課桌椅的長寬高數據，學生結合數據分析，提出自己的看法，讓學生養成用數據說話，擺事實講道理的習慣。培養學生用數學的思維思考現實世界，發展學生的數據觀念。

（7）項目成果：撰寫調查報告。活動4：請同學們結合本節課學習的內容和實踐操作得出的數據分析，撰寫《改進我們的課桌椅》項目學習手冊和調查報告。

師生活動：小組合作完成項目學習手冊和調查報告，教師巡視指導學生規范書寫。

設計意圖：通過撰寫項目學習手冊，學生能夠梳理整個項目學習的過程，明確項目解決的問題和方向，以及本節實踐調查的過程，分析身高對課桌椅設計的影響，得出結論，提出建議，得出階段性的項目成果。

3.課堂小結

請同學們回顧本節課綜合與實踐項目式學習的過程，我們經歷了哪些環節？你有哪些收獲呢？

教師引導學生梳理本節課的學習過程，從生活情境和實際背景出發，發現問題，提出課桌椅需要改進的問題，確定項目學習研究的內容，規劃項目的學習框架和研究思路，通過實踐和調查進行項目實施，本節主要解決了身高對課桌椅設計的影響，從收集數據、整理數據、分析數據，得出結論等步驟最后整理調查報告，給出課桌椅設計的建議。

設計意圖：教師帶領學生經歷完整的項目研究過程，幫助學生建立項目式學習的體系，整體感知項目學習的流程，為后續小組實踐做好鋪墊，小組后續再從其他角度去了解課桌椅設計的時候，能夠獨立地科學地規劃實踐中解決問題的路徑。

4.作業設計

（1）我們調查得出了體重的數據，請你查閱課桌椅的相關資料，思考體重會影響課桌椅的哪些設計，結合你正在使用的課桌椅情況，體重的數據分析等方面談談你的看法和提出建議。

設計意圖：在項目學習的導引課上，教師帶領學生經歷了從身高這個角度去調查課桌椅，并提出了改進的建議。課上還有一個體重的角度沒有去解決，因此留給學生的課后作業就是去思考體重會影響課桌椅的哪些設計？學生需要去查閱資料，更細致地去觀察課桌椅的設計，比如學生會想到體重會影響坐椅的承重，這個設計與物理的力學有關，還與化學的材料硬度強度有關，體重還有影響到座椅的舒適性與壓強有關，學生會注意到有些座椅面是彎曲的，這個設計是為了減少壓強，增加舒適性。從而感受不同學科的知識在項目學習過程中的融合和運用。

（2）小組實踐作業。

①上網或到有關部門查詢有關課桌椅的市場情況和一些設計標準，利用網絡走進不同學校的校園，看看國內外學校的課桌椅是什么樣的。

②調查同學們喜歡怎樣的課桌椅，有什么好的設計想法，尤其是在照顧學生身高、增大儲藏空間、不影響課間活動空間、方便看書寫字等方面有什么好點子。

③根據你們小組規劃的項目學習框架繼續從其他角度對課桌椅進行調查和提出改進的建議，完善項目學習手冊，感受課桌椅的設計與其他學科之間的聯系。比如，有的同學提出課桌椅的顏色需要改進，你可以查閱關于顏色與人的心理關系的資料，與心理老師交流咨詢，哪些顏色能提高專注力等，提出你的建議。

比如，課桌椅的座椅面有彎曲的設計，是什么原理呢？是否與物理力學有關呢，查閱相關資料或者去咨詢物理老師吧，寫下你發現的設計點與學科之間的關系。

設計意圖：小組實踐作業①是想引導學生調查的方向，從市場情況、設計標準、其他國內外學校的課桌椅，讓學生能多角度地去了解課桌椅的現狀。作業②中小組需要對本校初中生的課桌椅需求進行調查，可以利用網絡調查問卷統計調查結果，為后面課桌椅的設計提供科學合理的符合學生需求的依據。作業③中小組繼續從自己規劃的框架里自由選擇一個角度再研究再調查，深入了解該設計點的原理，感受不同學科的綜合運用，為后續設計做好鋪墊。

5.成果展示和評價

小組代表利用PPT（演示文稿）展示小組實踐調查的成果，教師及時點評給出建議，教師發放小組互評和小組自評表，學生參與評價，調查階段評價設計如表1所示：

學生在收集本校學生對課桌椅的需求時，統計整理的展示PPT做得很好，統計圖表選擇適當，得出的結論科學合理。不足的地方是學生收集的資料不夠豐富，比如關于課桌椅的設計標準，學生沒有搜集到課桌椅的市場情況以及不同類型的課堂椅在不同場景的使用等，學生收集的課桌椅的種類較少，同質化的課桌椅較多，教師會及時地補充，提供學習支架。

綜上，該項目學習不僅打破傳統單一的、縱向學習知識的壁壘，引導學生將碎片化的知識進行演繹歸納、融會貫通，培養他們駕馭縱橫交錯的知識網絡的能力，而且通過基于真實情境的問題設計，讓學生在問題驅動中多感官參與，激發內在學習動機，在解決問題的過程中潛移默化地學習和建構，使深度學習、合作探究等高階思維發展過程在課堂上真實地發生。此外，評價方式關注學生在解決問題中的過程性表現，從而促進教、學、評模式的轉變。

【參考文獻】

[1]余勝泉，胡翔．STEM教育理念與跨學科整合模式[J]．開放教育研究，2015（4）．

[2]李梅.認知視角下的項目化學習解析[J].電化教育研究，2017（11）．