基于STEAM理念的高中数学项目式学习开展策略

【摘要】当前高中数学教学中，部分学生对解析几何这部分知识点的兴趣不高，难以实现深度理解和应用.为应对上述挑战，文章从“顶层设计——基于STEAM理念，设定项目式学习目标”“实施阶段——落实STEAM理念，开展数学教学活动”“评价阶段——实施多元评价，保障项目式学习成效”三个环节，提出基于STEAM理念的高中数学项目式学习开展策略，旨在为高中数学教学提供一种新的教学模式和方法，进而提升学生的数学素养和创新能力.

【关键词】STEAM理念；项目式学习；多元评价；解析几何

引 言

STEAM教育理念，即科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Arts）和数学（Mathematics）的跨学科融合，鼓励学生在解决问题的过程中学习知识，并激发和培养创造力和批判性思维.而项目式学习（Project-Based Learning，简称PBL）强调学生围绕一个或多个问题进行深入探究，通过自主学习、合作交流、实践操作等方式完成项目任务，从而实现知识建构和能力提升的一种学习方式，与STEAM理念相辅相成.在高中教育阶段，数学作为基础学科之一，重要性不言而喻.然而，数学往往被看作一门理论性强、抽象度高的学科，导致部分学生感到枯燥乏味，难以产生浓厚的学习兴趣.为改变这一现状，笔者将基于STEAM理念的项目式学习引入高中数学教学中，下面以解析几何这部分知识点为例进行探索.

一、顶层设计——基于STEAM理念，设定项目式学习目标

基于STEAM理念设定项目式学习目标是推动项目式学习有效开展的关键环节.STEAM教育强调学科的跨界融合，要求学生不仅掌握数学知识，还要具备应用数学知识解决实际问题的能力.基于此，教师需从STEAM教育理念的本质出发，将数学知识与其他学科结合起来，设计出能够引导学生在真实情境中应用数学知识、提升综合素养的项目式学习目标，进而促进学生对数学知识的深刻理解，帮助其将抽象的数学原理运用于现实生活中的问题解决中.

在具体教学实践中，教师首先需要分析《普通高中数学课程标准（2017年版2020年修订）》和学生的学情，并明确本节课的重点内容及其与其他学科的融合点.例如，解析几何这部分知识点在高中数学中具有极其重要的地位：从高考的角度来看，解析几何是必考内容，且在所有题型中所占比值相对较高，常有2～3个小题和一个解答题，分值约占总分的20%.这表明解析几何不仅是高考的重点，也是学生需要重点掌握的内容；从学生角度来看，解析几何既是一种重要的数学思想，也是一种重要的数学方法，不仅能够帮助学生理解几何问题，还能助力其通过代数方法解决实际问题.基于上述分析，教师需要确定项目式学习的主题，为后续教学活动开展提供方向.例如，教师可以将“城市规划设计中的解析几何应用”作为此次项目式学习的主题.该主题不仅涵盖了解析几何的核心知识点，还与城市规划这一现实问题相结合，助力学生通过数学视角审视和解决实际问题.

进一步，教师可以进行学科整合，将解析几何知识点与STEAM相关的科学、技术、工程、艺术等领域的内容相结合，制订出符合学生实际需求和学科要求的项目式学习目标，具体如下：

（1）能够理解并掌握解析几何的基本概念和原理，包括点、直线、圆等基本元素及其性质，以及它们在坐标系中的表示方法；

（2）能够运用解析几何知识分析和解决实际问题，如在城市规划中通过计算最短路径、最优布局等，提高问题解决的效率；

（3）能够结合其他学科知识，运用数学建模方法对城市规划设计中出现的问题进行分析和推导，提升跨学科思维能力；

（4）能够在项目式学习过程中通过团队协作与分工培养与他人沟通、合作的能力，并形成跨学科解决问题的思维方式.

在明确上述目标后，教师可以根据这些目标设计一系列的学习活动，确保学生能够在多元化的学习方式中实现上述目标.在整个项目式学习的过程中，教师的角色从传统的知识传授者转变为指导者和支持者，通过创设情境、提供资源、组织交流等方式引导学生主动探索、自主学习，最终达到STEAM理念下高中数学项目式学习的目的.

二、实施阶段——落实STEAM理念，开展数学教学活动

（一）创设教学情境，深化项目式学习体验

在项目实施阶段，创设教学情境是助力学生深化项目式学习体验的核心策略之一.一方面，解析几何作为高中数学的重要内容，具有一定的抽象性和复杂性，创设教学情境可以将抽象的数学知识与具体的现实情境相结合，使学生更容易理解和掌握.另一方面，STEAM理念强调跨学科融合，创设教学情境可以为不同学科之间的融合提供桥梁.鉴于此，在解析几何的项目式学习中，教师可以引入科学、技术、工程、艺术等学科的元素，通过创设情境使学生在解决问题的过程中综合运用多学科知识，培养跨学科思维和创新能力.

生活化情境是指教师通过构建贴近学生生活的实际场景，将抽象的数学概念与学生日常生活中的具体问题相联系，使其能够在熟悉的环境中理解和应用所学知识.例如，在“城市规划设计中的解析几何应用”这个项目主题中，教师可以设计如下情境：“某城市正在进行新区规划，需要设计一条从学校到最近商业区的最短道路，同时考虑到道路两侧的建筑布局和绿化要求，如何运用解析几何知识来确定这条道路的具体位置？”这样的情境不仅能让学生感受到数学知识的实用性，还能激发其运用数学工具解决实际问题的兴趣.在解决这个问题的过程中，学生需要运用解析几何知识计算最短路径，同时需要考虑环境保护等因素，将数学知识与其他学科知识相结合，实现STEAM教育理念的实际应用.

多媒体情境则是利用计算机软件、互联网资源等现代信息技术，为学生提供一个虚拟的学习环境.在这样的教学情境中，学生可以通过模拟实验、数据分析等方式更加直观地理解解析几何的概念和方法.例如，教师可以利用地理信息系统（GIS）软件模拟一个城市规划设计平台，让学生在虚拟环境中进行道路规划、建筑布局等操作.通过这种沉浸式体验，学生能够更加深刻地理解解析几何在解决实际问题中的作用，同时提高对现代信息技术的应用能力.总之，教师通过创设教学情境可以有效地深化学生的项目式学习体验，培养其跨学科思维和综合能力，使其在解析几何的学习中获得更加全面和深入的发展.

（二）融合学科知识，布置项目式学习任务

项目式学习的核心在于通过实际问题驱动学生探索知识，并在跨学科的协同作用下促进学生对数学及相关学科知识的深入理解.基于STEAM教育理念，教师应注重打破学科边界，将解析几何与其他学科内容有机融合，为学生布置具有挑战性和创造性的学习任务.在这一过程中，教师不仅要关注数学知识的掌握，还需鼓励学生在解决问题的过程中整合科学、技术、工程、艺术等领域的知识.具体而言，针对“城市规划设计中的解析几何应用”这一项目主题，教师可以设计由浅入深、环环相扣的四个子项目任务，确保学生在完成任务的过程中能够逐步深化对解析几何知识的理解，并提升跨学科解决问题的能力.在此过程中，教师可以结合项目式学习目标进行有效指导.“城市规划设计中的解析几何应用”这一主题的学习任务、教师活动、活动意图见下表.

在这一过程中，教师不仅要帮助学生理解解析几何的核心知识点，还需通过跨学科融合的方式培养学生的综合能力.在每个子项目任务中，教师的角色是指导学生进行数学抽象和推导，并帮助其理解不同学科知识如何协同解决实际问题.通过这种方式，学生能够在掌握数学知识的同时培养问题解决能力和创新思维.

三、评价阶段——实施多元评价，保障项目式学习成效

在项目式学习的评价阶段，实施多元评价是保障项目式学习成效的重要手段.这一阶段不仅是对学生学习成果的考量，更是对其在整个学习过程中所展现出的能力、态度和合作精神的全面评估.基于STEAM理念的高中数学项目式学习，尤其是在解析几何项目式学习中，教师应采用多元化的评价方式，涵盖自我评价、同伴评价和教师评价等多个维度，全面反映学生的学习状态和成果.首先，自我评价是让学生反思自身学习过程的重要环节.在项目式学习的最后阶段，教师可以引导学生撰写学习反思日志，要求学生回顾在项目实施过程中学到的知识、技能和遇到的挑战，鼓励其分析个人的学习策略和在团队合作的表现.这种自我评价不仅有助于学生认识到自身的优缺点，也能促使其制订改进计划，提升后续学习的有效性.在此过程中，教师可以设计具体的自评标准，如对知识掌握的深度、解决问题的创造性和团队协作的参与度等进行打分，增强学生的自我意识和责任感.

其次，同伴评价能够为学生提供一个相互学习和提升的机会.在项目展示阶段，教师可以组织学生之间的互评活动，要求学生对彼此的项目成果进行评价，关注其分析问题的思路、解决方案的合理性以及展示的清晰度.通过这种方式，学生不仅能够获得同伴的反馈，加深对知识的理解，还能培养批判性思维和沟通能力.为确保同伴评价的公正性和有效性，教师应提前设定评价标准，并为学生提供相应的评价工具，如评分表或评价量表，以帮助学生有针对性地进行评价.

最后，教师评价作为最终的权威评价方式，需综合考虑学生在项目式学习中的表现.教师可以根据项目的各个环节设定不同的评价指标，例如：项目策划的完整性、数学知识的应用、解决问题的创造性、团队合作的协调性等.在此基础上，教师应在学生展示项目成果后进行评估，给予学生及时的反馈，表扬学生在项目中的优点，指出需改进之处，以激励学生持续进步.此外，教师还可以将评价结果与学生的日常课堂表现结合起来，形成综合性评价体系，以更全面地反映学生的学习成效.

在多元评价体系的构建中，教师还需重视评价过程的透明化和参与性.通过对评价标准的提前告知和公开，让学生明确各项评价的重点，从而在学习过程中有针对性地调整学习策略.此外，教师应鼓励学生参与评价标准的制订过程，使其在评价中拥有更多的发言权和参与感，有效提升学生的积极性，培养其对评价的认同感和责任感.最后，评价的反馈不仅仅是对学生学习成果的总结，更应作为后续教学改进的重要依据.教师在分析评价结果后可以与学生进行深度交流，探讨如何在以后的学习中更好地运用解析几何知识解决实际问题.同时，根据学生的评价反馈，教师也能反思自身的教学设计与实施，调整教学策略，以更好地满足学生的学习需求.

综上所述，在基于STEAM理念的高中数学项目式学习中，实施多元评价能够全面考量学生的学习过程与结果，促进其综合素养的发展.自我评价、同伴评价和教师评价的有机结合，不仅能够提高学生的自我认识与反思能力，还能增强其团队合作意识与创新思维.这种多元化的评价方式为学生的成长提供了全方位的支持，也为项目式学习的有效实施奠定了坚实的基础.

结 语

综上所述，基于STEAM理念的高中数学项目式学习不仅能够丰富学生的学习体验，而且有助于提高学生的学习兴趣与参与度，使学生不再是被动的知识接受者，而是成为知识的主动探索者.展望未来，教师应继续探索与实践STEAM理念下的高中数学项目式学习开展策略，不断完善教学策略、深化教学内容，使学生在解析几何乃至整个数学学习中真正实现知识的融合与应用.同时，教师还需关注学生的个性化发展，助力其在项目式学习中找到适合自己的学习路径，培养出具有创新精神、实践能力和终身学习能力的社会主义建设者和接班人.

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