智能平台支持项目式学习的价值与实践策略

张丽芳

摘要： 我国新一轮课程改革以核心素养为导向，在此背景下，项目式学习成为落实核心素养的重要方式。智能平台引入小学数学项目式学习，不仅能解决项目实施过程中的协同效率难题，还能支持学生开展自主、探究与协作学习。基于智能平台开展小学数学项目式学习，可以选择以下实践策略：构建智能交互平台，助力学生个性化学习；构建虚实融合场景，实现设计方案的模拟应用；构建智能共享空间，实现资源共享共用；构建智能协同系统，促进学生深度学习。

关键词：项目式学习；小学数学；智能平台；个性化学习；自主探究

项目式学习作为一种符合学习本质的教学方式，注重培养学生在真实情境中综合运用知识解决问题的能力，是落实核心素养的重要方法与手段。《义务教育数学课程标准（2022年版）》明确要求教师在“综合与实践”学习领域适当采用主题式学习和项目式学习的方式，设计情境真实、较为复杂的问题，引导学生综合运用数学学科和跨学科知识与方法解决问题^[1]。然而，受传统教学工具和手段的制约，师生在开展项目式学习的过程中遇到了许多困难，影响了项目式学习的实施效果。将智能平台引入小学数学项目式学习，不仅能使学习环境由单一的物理环境延伸至虚拟环境，使学习方式从相对固定的班级集体学习向个性化学习转变，还能支持学生的自主、探究与协作学习，并为学生提供自适应测评与跟踪测评等^[2]。本文以问题为导向，分析基于智能平台开展小学数学项目式学习的现实意义，并结合教学案例总结实践策略。

一、小学数学项目式学习实施中遇到的问题

项目式学习是一种学生在真实情境中发现问题，利用可用资源、已有知识，通过交流协作深入探究，制作产品，最终解决问题，并在这个过程中建构知识，训练多种能力的学习方式^[3]。就目前项目式学习的实施情况来看，它能在一定程度上提升学生思考问题、解决问题的能力，促进学生综合素养的发展，但在推进项目式学习的过程中，还存在一些问题。

其一，项目式学习通常会形成一个学习小组，学生在小组中扮演着不同的角色，发挥着不同的作用，这要求教师针对不同学生开展个性化的学习指导。但由于教师精力有限，在项目式学习的实施过程中，仍然避免不了一对多的讲授式教学，因此无法凸显项目式学习的特色和功能。

其二，项目式学习是一个解决问题的实践过程，问题来源于生活，问题的解答也需要回归生活。但在现实生活中，学生探索、试错、演练的机会很少，无法深入生活实践中，导致问题的选择与解决途径过于封闭和狭窄，问题的答案相对模式化，项目式学习活动十分受限。

其三，对于所有参与者而言，开展项目式学习都是一场考验，需要协调彼此的时间和讨论地点。此外，还涉及如何将教材内容与现实问题结合起来，如何将不同学科的知识整合起来等问题。因此，要开展好项目式学习，牵扯的因素很复杂，极易造成时间、空间、学科、资源上的壁垒，且很难统筹协调。

其四，项目式学习是一种教学活动，而贯穿教学活动的除了寻找设定问题的答案，更重要的是学生在项目式学习过程中的反思与成长，融入学生的态度和情感，拓展他们学习生活的深度和广度。但在推进项目式学习的过程中，教师往往浅尝辄止，缺少闭环管理，只强调对预设问题答案的探寻，忽视了相关问题背后的深层意义以及学生的精神成长。

二、基于智能平台开展小学数学项目式学习的现实意义

人工智能技术作为推动新一轮科技革命与产业变革的核心驱动力，在教育变革中也显现出巨大的潜力。它不仅对项目式学习提出了新要求，也为学生营造出更具学习支持价值的环境^[4]，以保障项目式学习的顺利开展。基于智能平台开展小学数学项目式学习已成为一种趋势，其优势主要体现在以下方面。

其一，项目式学习强调学生在真实情境中发现问题、分析问题、解决问题，旨在通过解决真实问题的过程，改变知识的获得方式、优化学生的思维方式、提升学生的问题处理能力，从而培养学生的综合素养。人工智能技术研发的初衷是辅助人类更好地解决问题，把人类从处理那些琐碎的、程序性的工作中解放出来，拥有更多时间深度学习和提升高阶思维。从这一点来看，人工智能技术与项目式学习的核心目标相契合。

其二，项目式学习强调学习情境基于真实世界生活，旨在让学习内容与现实生活发生联系，进而激发学生深入探究问题的热情。智能平台可根据现实生活情境模拟出一系列虚拟空间，为小学数学项目式学习提供生动灵活的仿真环境，学生可以在其中开展多样化的学习活动。

其三，项目式学习强调学习的社会互动性，高度依赖小组协作完成任务，但项目式学习耗时长、涉及的领域广、关联的学科多，对教师和学生的要求高。基于智能平台可搭建线上线下融合的教学空间，使得教师和学生无论身处何地，都能够实时交互。线上线下相结合的教学空间还能将多方面的资源联动起来，最大限度地解决项目式学习涉域广的问题。

其四，项目式学习强调跨学科学习，要摆脱固守单一学科的窠臼，通过多学科领域的综合，为学生的素养发展积蓄能量。与传统的线下课堂相比，智能平台为项目式学习提供了更多的可能，它不仅为各个学科搭建了联动的桥梁，也使学生有了更多探索、试错、交流的机会。

三、基于智能平台开展小学数学项目式学习的实践策略

（一）构建智能交互平台，助力学生个性化学习

项目式学习需要关注不同学生的学习差异。智能平台可以精准分析每位学生的个性特征、成绩、活动数据，为学生定制个性化课程表、发展路线等，从而实现了在项目式学习推进过程中对学生的个性化辅导。

以“长方体和正方体的认识”教学为例，为强化学生对长方体、正方体特征的认识，进一步发展学生的空间观念，笔者设计了挑战思维的项目——“设计包装盒”。学生经历了找包装盒、拆包装盒、 挑选材料、核算数据、制作样品等环节。在拆包装盒环节，学生发现并提出了具有挑战性的问题“长方体、正方体包装盒到底有多少种展开方式”。这一问题的提出，让学生产生了浓厚的研究兴趣，他们想一探究竟，项目研究随之展开。为保障项目的顺畅开展，笔者基于学生的学习需求，联合高校专家团队共同开发了智能交互平台（如图1）。

学生可充分利用该平台开展探究学习。如，在三维建模形成的虚拟教学工具中，学生使用鼠标或触屏操作，可将正方体按自己的思路任意展开（如图2）。相较于实物教具，虚拟教具的优势在于：如果某一种思维路径行不通，可以退回上一步或选择重置。系统会记录学生每一种展开的思维路径，包括成功和失败的思维路径，助力学生下一步的思考。在探索过程中，学生充分沉浸在自主探究的乐趣之中。

在学生分小组探究的过程中，智能分析助学功能同步记录和分析学生操作行为，并将其与系统中的特征行为参数对照，自动挖掘学生在探究中可能隐含的问题。以往，这一过程需要教师在一旁观察后，结合自身的教学经验判断和指导。智能平台则能代替教师的观察与判断，并适时向学生发出提醒或给予指导。同时，这些过程会被再次记录和整理，反馈给教师作为参考。

在学生小组合作探究完成后，智能平台会自动汇集探究结果，整理并呈现各组的生成性资源、行为倾向数据等。教师可根据上述资源与数据组织班级交流分享，让学生在交流中思维碰撞、互相学习。当学生遇到困难时，教师也可以第一时间响应，并适时介入讨论之中，在相互启发中达成共识。

在智能平台的帮助下，学生自主探究出11种形式的正方体展开图（如图3）。在此基础上，学生设计包装并制作样品。在整个探究过程中，学生均能得到人工智能助教的帮助和支持，每个小组在课堂上都得到了个性化指导。根据汇总后的过程数据，教师则能进一步把握学生整体状况，并基于数据进行教学改进。

（二）构建虚实融合场景，实现设计方案的模拟应用

项目式学习是基于现实情境解决现实问题的学习方式，而现实生活的复杂性使学生的探索、试错机会很有限。借助虚拟现实、增强现实等技术手段，教师可在智能平台中搭建虚实融合的操作场景。在虚拟情境中，学生可充分调动自己的视觉、听觉等多种感官，用数学的眼光观察现实生活、用数学的思维分析现实生活、用数学的语言表达现实生活。在虚拟情境中学生还能按照自己建构的思路进行模拟试验，并通过高效的结果反馈提升学习效率。

例如，在教学“周长与面积”内容时，笔者设计了学生熟悉的“家庭装修我参与——铺地砖”项目：请为18 m²的房间设计铺地砖的方案，分析出需要铺多大规格的地砖，需要多少块，花费多少钱。

基于现实问题，每个小组都积极主动地进入前期设计环节，他们在研究过程中会测量房间长宽、计算地板面积，搜索地砖规格及价格信息。项目进行到设计铺地砖方案的环节时，学生开始面临一个共同问题：到底铺哪种规格的地砖更合适呢？因为在调研中他们发现，不同规格的地砖都有可能会用到。此时，他们最想做的就是把自己设计的各种方案一一呈现，即实际铺一铺，哪种效果更好会一目了然。但现实条件不允许他们这样做。

智能技术可助力解决学生在项目实施中遇到的难点。教师引入虚拟现实、增强现实技术，创建虚拟的装修场景并让学生沉浸其中，再通过模拟设计系统将数字内容叠加到场景中。学生输入房间的长、宽数据，以及要铺设的地砖规格（如图4），即可呈现铺设效果图（如图5）。学生可以更换地砖规格，感受不同的铺设效果，并及时保存每一种设计方案及效果图。最后，学生在智能平台的帮助下，找到了最佳的地砖规格和铺设方案，更有效率地解决了项目进程中的问题。

（三）构建智能共享空间，实现资源共享共用

项目式学习需要教师、学生等多主体协同合作完成。教师通过构建智能共享空间，就可以即时同步信息资源，即时呈现学生在项目进程中的研究路径、研究困惑、研究进展等，促进组与组之间及时交流、借鉴与学习，实现资源利用的最大化，且有利于教师及时了解项目进展情况并予以反馈。

例如，在“规划校车路线”的项目式学习中，教师借助人工智能技术构建了“规划校车路线”项目研究共享空间。学生在做项目前、做项目中和项目实施后均可根据自身需求创建项目板块，实时传送信息，及时了解同组学生或其他小组的研究状况。

项目进入实地调研阶段时，有的小组创建了数据分析模块，基于数据发现平均每班乘坐校车的人数，便于不同小组成员及时共享相关数据，规划最优路线等；有的小组创建了问题讨论模块，综合各组讨论问题发现多数学生只聚焦个性问题而忽略了共性问题；还有的小组创建了资源推送模块，及时推送本组设计的调研问卷二维码、校车线路图、学生居住地址分布图等重要信息。在共享空间，学生协同共进，避免做重复性的工作。

项目进入设计实施阶段时，学生共同创建规划设计模块，在设计空间调用地图，标记学生信息，设计校车路线。系统会动态记录每位学生的设计思路，方便学生分析思考。生生之间、组组之间会根据学生在设计中出现的问题及时进行批注和修正。学生个人、小组和全班，都可根据需求发起话题互动，快速交流解决问题，一键分享二维码或生成PDF，一键保存方案到个人空间、小组共享空间和班级共享空间，方便学生进行远程交流。

项目实施的每个环节、项目进展的每个阶段，都同步在智能共享空间。师生、生生能够及时交流思想，团队能够及时调整研究思路，教师则能及时跟进指导。

（四）构建智能协同系统，促进学生深度学习

项目式学习需要学生深入探究，需要关注学生在学习过程中的反思、评价、收获以及情感态度的发展。智能协同系统能够联动项目式学习多个维度，促进学生深度学习。

例如，在“停车位设计”项目中，学生在调研、考察、测量、设计和论证基础上，充分展示自己的设计方案，组与组之间深度交流互动。学生从停车位的角度和尺寸两方面思考，共设计出5种方案，即0°停车位、30°停车位、45°停车位、60°停车位、90°停车位。借助智能平台，学生分析了每种设计方案的优劣，并给出合理化建议（如图6）。对于小学生而言，项目进行到此似乎可以结束了，但他们的研究兴趣已经被调动了起来，期望找到一种最优的设计方案。

智能平台为学生的深入探究提供了支撑。智能技术自动将各角度停车位的基本数据整理分析，其中涉及单行停车位数计算方法、行数计算方法、车辆进出口位置等因素。通过多组数据的详细分析，对比多种设计方案，学生掌握了最基本的设计停车位的方法（如图7）。借助智能平台也引发了学生的深度思考，有的学生想在此基础上进行组合式设计，以满足不同人群的需求；有的学生想设计立体停车位，在有限空间内增加停车位数量；还有的学生想拓展设计不规则停车场的停车位，解决当前社会中停车难的问题。可见，在智能技术的协助下，项目式学习激发了学生浓厚的研究兴趣，并让他们产生更高远的研究志向，将他们的思维与研究视野引向更深、更广的天地。

将智能平台引入项目式学习，可助力学生个性化学习、深度学习，实现资源共享共用和设计方案的模拟应用，是人工智能技术发挥其教育价值的重要探索方向。基于智能平台开展小学数学项目式学习，突破了师生的知识和经验壁垒，跨越了时空限制，打破了学科界限，使项目式学习更加有温度、有态度、有深度、有高度。

参考文献

[1] 中华人民共和国教育部.义务教育数学课程标准 ：2022年版[S].北京：北京师范大学出版社，2022：16.

[2] 曾海军，张钰，苗苗.确保人工智能服务共同利益，促进教育系统变革——《人工智能与教育：政策制定者指南》解读[J].中国电化教育，2022（8）：1-8.

[3] 叶霜霜.小学教师开展项目式学习现状研究[D].上海：上海师范大学，2022.

[4] 祝智庭，魏非.教育信息化2.0：智能教育启程，智慧教育领航[J].电化教育研究，2018（9）：5-16.

（作者系北京市昌平区教师进修学校教研员）

责任编辑：牟艳娜