數學與藝術融合下的高中數學創新人才培養模式探索

為了探索數學與藝術融合下高中數學創新人才培養模式，本文分析了數學與藝術融合對高中學生學習態度、知識理解和應用等方面的影響，剖析了傳統高中數學人才培養模式存在的教學方法、課程內容、評價體系、師生互動等方面的問題。分析認為，應當促進兩者融合實施多元培養策略，建議積極推動該模式實踐，助力創新人才培養。

隨著現代教育對創新人才需求的不斷增長，高中數學教育面臨著新的挑戰與機遇。傳統數學教學模式在培養學生創新能力與綜合素質方面逐漸顯現出局限性。而數學與藝術實則有著內在的緊密聯系，藝術的形象性可彌補數學抽象性帶來的理解困境。在此背景下，探索數學與藝術融合的高中數學創新人才培養模式，成為推動高中數學教育革新，適應新時代人才需求的關鍵舉措。本文旨在探討數學與藝術融合對高中數學創新人才培養的重要意義與實踐策略，以期為高中數學教育改革提供理論參考與借鑒。

數學的實際應用，還能感受到數學中的美感。例如，通過幾何圖形的藝術設計，學生能夠欣賞到數學中的對稱性和比例美，激發他們對數學本身的興趣。這種興趣的培養不僅僅限于課堂內部，還能延伸到課外活動中，促使學生主動探索數學與藝術之間的關系。此外，藝術創作的多樣性和開放性給予學生更大的發揮空間，減少了他們對數學學習的排斥心理，使得學生對數學的態度發生了積極轉變。

二、對數學知識理解和應用能力的影響

數學知識體系較為復雜，許多概念和定理較為抽象，學生在理解過程中常常面臨困難。但當藝術元素融入數學教學時，能夠幫助學生理解相關知識。以建筑藝術為例，像中國的天壇，其獨特的圓形結構和層層嵌套的布局，深刻體現了幾何中的圓、對稱以及比例關系等概念。學生通過實地參觀或觀看圖片視頻等方式研究天壇的建筑結構，能夠直觀地理解這些數學知識在實際中的呈現與應用。

數學與藝術融合對高中學生的影響

一、對學習態度和興趣的影響

數學與藝術的融合能夠顯著改變學生的學習態度和興趣。傳統的數學教學常常被認為是枯燥乏味的，因為它注重公式、定理和抽象推導，學生往往感到無法與自己的日常生活產生聯系。然而，當藝術元素被引入數學課堂時，學生不僅能看到

三、對數學知識應用能力的影響

數學與藝術的融合還大大提升了學生的數學知識應用能力。在傳統的教學模式中，數學往往停留在理論和公式的層面，學生對如何將數學知識應用到實際問題中缺乏足夠的認知。而當藝術成為數學教育的一部分時，學生不僅僅是在課堂上學習抽象的數學理論，還能在藝術創作的過程中，將這些知識付諸實踐。例如，在設計一幅圖形藝術作品時，學生可以運用幾何學、對稱性、比例和透視等數學知識解決實際問題，這樣的實際應用使得學生對數學的理解更加深入。

高中數學人才培養模式存在的問題

一、教學方法單一

傳統高中數學教學方法較為單一。課堂教學大多依賴教師的講授式教學，教師站在講臺上傳授知識，學生在座位上被動玲聽記錄。這種方式缺乏多樣性與靈活性，難以激發學生的主動性與探索欲。例如，在講解數學定理時，往往只是單純地推導公式、講解例題，很少運用現代教育技術或創新教學手段來輔助教學。如在教授立體幾何時，未能充分利用虛擬現實（VR）或增強現實（AR）技術讓學生直觀地感受空間圖形的結構與關系，只是依靠平面圖形和口頭描述，學生理解起來較為困難且容易感到乏味。同時，小組合作學習、探究式學習等方法運用不足，學生缺少自主思考和相互交流討論數學問題的機會，無法深入挖掘數學知識背后的原理與思維方式，這不利于培養學生的獨立思考能力和合作精神，也使得數學課堂氛圍沉悶，難以點燃學生的學習熱情，進而影響教學效果與學生數學素養的提升。

二、課程內容枯燥

高中數學人才培養模式存在課程內容枯燥的問題。其主要圍繞教材中的理論知識展開，與實際生活聯系不夠緊密。例如，在函數教學中，多側重于函數的定義、公式推導以及常規的計算練習，而很少引導學生去探究函數在經濟學、物理學等領域中的廣泛應用，如成本與利潤的函數關系、物體運動軌跡與函數的聯系等。教材中的例題和習題也較為模式化，缺乏趣味性和創新性。像數列教學，總是圍繞著等差、等比數列的基本計算，沒有引入如斐波那契數列在自然界中的奇妙呈現，如植物的花瓣數量、樹枝的分叉規律等實例，使學生難以感受到數學與現實世界的豐富聯系。此外，數學文化、數學歷史等內容在課程中所占比例極少，學生無法了解數學發展的歷程與背后的人文故事，這導致學生對數學學習的興趣不高，認為數學只是一堆枯燥的公式和定理，不利于學生對數學知識的深入理解與全面掌握。

三、評價體系片面

傳統高中數學的評價體系存在片面性。其主要以考試成績作為評價學生的核心依據，忽視了學生在學習過程中的多方面表現。例如，在日常的數學學習中，學生在課堂上的積極思考、提問互動、小組討論中的貢獻等過程性表現未得到足夠重視。在課堂上經常提出獨特見解、積極參與數學思維碰撞的學生，可能因為一次考試的失利而被整體評價為數學學習不佳。而且，對于學生的數學創新能力、實踐能力的評價幾乎缺失。比如在數學建模活動中，學生展現出的將實際問題轉化為數學模型并求解的能力，在傳統評價體系中未能得到充分體現。此外，在數學奧林匹克競賽等課外活動中，學生通過挑戰高難度的數學問題，能夠激發出他們的創造力和解決問題的能力。然而，傳統的評價體系對這類競賽成績和過程中的能力培養不夠重視，無法全面衡量學生的綜合素質和潛力。這種片面的評價體系無法全面、客觀地反映學生的數學學習狀況，容易使學生陷入應試教育怪圈，只注重考試分數的提高，而忽視自身數學綜合素養的發展，不利于學生的長遠成長與數學教育目標的實現。

四、師生互動較少

傳統高中數學課堂中師生互動存在不足。課堂教學模式往往是教師主導，學生跟隨教師的節奏走。教師提問通常是為了檢查學生對知識的掌握情況，問題較為簡單、封閉，學生只需回答固定答案，缺乏開放性和啟發性。例如在講解數學概念后，教師提問多是概念的復述或簡單的應用，如“函數的定義域是什么？”而很少提出如“如何從生活中發現函數的影子并構建函數模型？”這樣能激發學生深入思考和討論的問題。在課堂時間分配上，教師講授占據大部分時間，留給學生自主發言、表達觀點的時間極少。而且，教師對學生的反饋也不夠及時和深入，當學生提出疑問或發表不同見解時，教師可能只是簡單解答或直接否定，未能充分鼓勵學生的思維創新，這使得學生在課堂上處于相對被動的地位，難以充分發揮主觀能動性，限制了學生數學思維的拓展和創新能力的培養，也不利于良好師生關系的建立，影響教學相長的實現。

基于數學與藝術融合的高中數學創新人才培養策略

一、采用情境、游戲、項目式等多元教學方法

在基于數學與藝術融合的高中數學教學中，教師應積極采用多元教學方法。在情境教學法方面，教師要善于創設貼合數學知識點的藝術情境。例如在教授三角函數時，可引入摩天輪運行的情境，將摩天輪座艙的高度變化與三角函數的周期等概念相聯系，這不僅能幫助學生更好地理解數學概念，還能激發他們對數學的興趣，為數學奧賽等高階數學競賽培養數學思維和應用能力。其次，游戲教學法的運用也至關重要。教師可以設計如數學解謎游戲，給出一些含有數學規律的藝術圖案，讓學生通過找出圖案中的數學奧秘來完成解謎，這能有效激發學生的競爭意識與探索欲。此外，項目式教學法要求教師組織學生開展綜合性項目。比如開展“校園建筑中的數學與藝術”項目，讓學生分組探究校園建筑的幾何結構、比例設計以及其中蘊含的美學與數學原理，此類項目能夠將數學知識與實際應用結合，幫助學生在數學奧賽等競賽中培養出解決實際問題的能力，進一步激發他們的創新思維和數學素養。

二、融入藝術內容，輔助講解數學知識點

教師在教學過程中需巧妙融入藝術內容以輔助數學知識點講解。首先，在講解數學概念時，應借助經典藝術作品。如講解幾何圖形的相似性概念時，可引入達·芬奇的人體比例圖，通過分析圖中人體各部分比例關系與相似圖形的聯系，讓學生更直觀地理解相似概念。其次，在數學定理教學中，利用藝術創作過程闡釋定理。例如在教授勾股定理時，展示古埃及人利用繩子構造直角三角形進行建筑測量的繪畫或動畫，使學生明白勾股定理在實際建筑藝術中的起源與應用。

三、引入多元評價主體，完善評價體系

教師在構建評價體系時要積極引入多元評價主體。其一，學生自評環節，教師要引導學生對自己在數學與藝術融合學習過程中的表現進行評價。例如在完成一個數學與藝術結合的創作項目后，讓學生分析自己在項目中對數學知識的運用是否準確、在藝術表現方面是否達到預期等，從而促使學生自我反思與自我提升。其二，學生互評方面，教師可組織學生相互評價作品或項目成果。比如在小組數學藝術海報制作完成后，讓各小組之間評價海報中數學知識的準確性、藝術設計的美觀性以及團隊協作的協調性等，通過互評促進學生之間的交流學習。其三，家長評價也不可或缺。教師可定期與家長溝通，讓家長了解學生在數學與藝術融合學習中的表現，如在家中是否主動探索數學與藝術的聯系、是否運用數學知識進行藝術創作等，家長根據觀察給予評價反饋。

四、加強課堂師生互動

教師在課堂上應著力加強師生互動。一方面，教師要鼓勵學生積極提問與發表見解。在講解數學知識過程中，當涉及與藝術相關的內容時，如在探討數學在繪畫中的應用時，教師可引導學生思考并提問，如“不同繪畫風格對數學比例運用有何差異？”然后認真傾聽學生的回答并給予針對性的反饋。另一方面，此外，教師要關注學生的個體差異，針對不同學習水平與興趣特點的學生進行個性化互動。對于數學基礎薄弱但藝術感知力強的學生，教師可在藝術作品分析中引導其發現其中的基礎數學知識；對于數學能力較強的學生，鼓勵其在藝術創作中運用更復雜的數學原理。

綜上所述，數學與藝術的融合為高中數學創新人才培養開拓了廣闊前景。隨著教育理念的持續更新與教學手段的不斷進步，在未來的高中數學教學中，教師能夠借助更豐富的藝術資源和先進的教學手段，為學生打造多元學習環境。學生將在這種融合模式下，不斷提升數學素養與創新能力，成長為兼具邏輯思維與藝術審美、富有創造力與實踐力的新型人才，為社會的創新發展注入活力。

作者簡介：

丁明明，男，1984年生，江蘇南通人，本科，研究方向：數學與應用數學。本文系江蘇省研究課題《普通高中創新拔尖后備人才成長規律與培養機制研究》（課題編號：2021JY14-XK21）成果之一。作者單位：江蘇省常州高級中學。