基于项目化学习的初中数学跨学科实践与学生素养图景构建
2025-07-03
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大众日报
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□胥建军 张伟
在教育改革背景下，项目化学习在初中数学课堂中价值凸显。本文结合学校教学实际，剖析项目化学习驱动的跨学科实践路径，阐述学生素养培育过程，为初中数学教育提供参考。
项目化学习的内涵与跨学科实践价值
（一）项目化学习的内涵。项目化学习（PBL）以真实问题为锚点，让学生在解决问题中整合知识。如带领八年级学生开展“校园雨水花园设计”项目，学生从测量场地到结合地理降水数据优化排水，串联几何、代数知识，激活知识应用场景。
（二）跨学科实践的价值。1.促进知识整合应用。在函数教学中，让学生记录铅球投掷轨迹，用物理抛物线知识建立函数模型。小李同学发现数学公式与物理数据存在偏差，主动探究空气阻力影响，使函数图像成为解释现实的工具。2.培养综合能力。“校园义卖策划”项目中，小组制定定价策略时，需要统计销售数据（数学）、采访生物老师了解成本（生物）、设计问卷调研偏好（社会学）。汇报时用折线图展示销量与定价关系，体现数据整合与逻辑表达融合。3.激发学习兴趣。“厨房中的数学”项目中，学生测量不同切菜角度的省力程度（数学+物理），提升切丝效率。平时走神的小张同学主动绘制三角函数省力模型图，感受知识实用价值。
跨学科实践中项目化学习的现状
（一）取得的成效。“校园节能改造”项目中，学生自发分组，小林同学计算太阳能板安装角度时，运用三角函数并咨询地理老师日照规律，展现学习主动性转变。
（二）存在的问题。1.教师跨学科能力不足。指导“校园气象站建设”项目时，因缺乏气象学知识，在学生提出用数学模型预测风速时，未能及时链接学科知识，后与物理组共同备课才解决。2.项目主题选择欠科学。“城市交通建模”项目超出初中生认知，学生处理车流数据困难，反思日志显示不知如何关联红绿灯时长和车流量。3.评价体系不完善。“垃圾分类效益分析”项目评价，过度关注数据计算，忽略小组调研中的沟通问题，未捕捉学生抗挫力成长。
跨学科实践的实施路径
（一）科学选择项目主题。1.结合生活实际。“家庭理财规划”项目中，引导学生用折线图分析小孟家水电费波动，发现热水器问题并给出更换性价比方案。2.注重学科整合。“校园微农场规划”项目，学生计算种植面积（数学）、按生物植物间距要求调整布局、用美术比例尺绘图，实现学科融合。3.匹配学生能力。“校园运动会赛程优化”项目，通过表格梳理、流程图表示时间冲突、排序算法优化的阶梯式设计，让小吴同学完成项目。
（二）加强教师跨学科培训。1.开展教研活动。数学组与物理组开展“运动中的数学”教研，围绕函数描述单摆运动讨论，受物理实验启发，让学生用数学软件拟合图像。2.参加培训课程。参加“STEM教育与数学教学”培训后，与科学组设计“筷子搭桥”项目，学生计算承重时运用数学三角形稳定性和科学材料力学知识。3.鼓励教学实践。与美术老师共同指导“校园文化墙设计”项目，学生设计几何图案时，美术老师指导构图，自己引导计算图形镶嵌角度。
（三）优化项目实施过程。1.合理分组分工。“校园图书角管理”项目，按学生特质分组，小宇统计借阅数据（数学），小薇安排图书分类（逻辑思维），小林设计流程图（可视化表达）。2.加强过程指导。“校园节水方案”项目中，小组测量水龙头流量遇数据波动，提示回忆“样本容量”概念，学生自主解决问题。3.注重成果展示。设置“质疑答辩”环节，“校园零食售卖机选址”项目中，小组方案遭其他同学用“最短路径原理”和“人流量统计”质疑，使论证更严谨。
（四）完善评价体系。1.多元化评价主体。“家长开放日”项目邀请家长评价，小轩爸爸反馈孩子用数学计算邀请函印刷成本，补充教师观察盲区。2.全面的评价指标。“项目成长档案”增设“团队贡献度”“问题解决创意度”等指标，“校园植物挂牌”项目中，小彤计算失误但其创意获高分。3.多样化评价方式。尝试“项目日志+视频记录”，“校园运动会吉祥物设计”项目中，视频记录设计修改过程，反映思维发展。
素养图景构建
（一）素养图景内涵。经历项目化学习的学生形成多维能力，如小哲同学在“校园噪音监测”项目中，用数学分析数据、用物理提出方案、用图表清晰表达，体现数学核心素养。
（二）项目化学习的作用。1.促进核心素养发展。“共享单车调度优化”项目中，学生建立数学模型（数学建模）、分析数据（数据分析），使核心素养转化为解题能力。2.提升综合素养。“校园戏剧节预算”项目，学生计算成本（数学）、与美术老师沟通（跨学科沟通）、申请场地（资源协调），培养系统思维。3.塑造情感价值观。“社区老年活动中心设计”项目，学生为方便老人行走，反复修改坡道角度计算方案，体现在数学学习中培养人文关怀。
（三）构建策略。1.制定明确素养目标。“校园节水大使”项目。项目制定用统计图表分析数据（数据分析）、设计节水装置结构（直观想象）、讲解原理（数学表达）的目标。2.设计针对性活动。“超市价格侦探”活动，学生对比商品单价（小数运算）、计算折扣（百分数应用）、分析定价策略（逻辑推理），让运算能力有实际意义。3.持续素养评估。“素养成长树”评价体系中，“校园气象播报”项目里，小宇同学从准确读数（数学运算）到分析趋势（数据分析），可视化评估素养成长。
项目实践证明，数学知识与真实问题结合时，学生从被动解题者转变为主动解决者，从单一学习者成长为跨领域思考者，体现了项目化学习与跨学科实践的价值。
下一步，计划将人工智能融入项目设计，如用编程分析人流量数据，但需警惕技术弱化直观思考，平衡数字工具与数学思维，坚守培养学生本质思考能力的教育核心。
【作者单位：东营市垦利区第二实验中学、山东省垦利实验中学；本文系2024年度山东省教育教学研究课题一般课题《初中数学跨学科项目化学习的实践研究》（课题批准号：2024JXY103）成果之一】
在教育改革背景下，项目化学习在初中数学课堂中价值凸显。本文结合学校教学实际，剖析项目化学习驱动的跨学科实践路径，阐述学生素养培育过程，为初中数学教育提供参考。
项目化学习的内涵与跨学科实践价值
（一）项目化学习的内涵。项目化学习（PBL）以真实问题为锚点，让学生在解决问题中整合知识。如带领八年级学生开展“校园雨水花园设计”项目，学生从测量场地到结合地理降水数据优化排水，串联几何、代数知识，激活知识应用场景。
（二）跨学科实践的价值。1.促进知识整合应用。在函数教学中，让学生记录铅球投掷轨迹，用物理抛物线知识建立函数模型。小李同学发现数学公式与物理数据存在偏差，主动探究空气阻力影响，使函数图像成为解释现实的工具。2.培养综合能力。“校园义卖策划”项目中，小组制定定价策略时，需要统计销售数据（数学）、采访生物老师了解成本（生物）、设计问卷调研偏好（社会学）。汇报时用折线图展示销量与定价关系，体现数据整合与逻辑表达融合。3.激发学习兴趣。“厨房中的数学”项目中，学生测量不同切菜角度的省力程度（数学+物理），提升切丝效率。平时走神的小张同学主动绘制三角函数省力模型图，感受知识实用价值。
跨学科实践中项目化学习的现状
（一）取得的成效。“校园节能改造”项目中，学生自发分组，小林同学计算太阳能板安装角度时，运用三角函数并咨询地理老师日照规律，展现学习主动性转变。
（二）存在的问题。1.教师跨学科能力不足。指导“校园气象站建设”项目时，因缺乏气象学知识，在学生提出用数学模型预测风速时，未能及时链接学科知识，后与物理组共同备课才解决。2.项目主题选择欠科学。“城市交通建模”项目超出初中生认知，学生处理车流数据困难，反思日志显示不知如何关联红绿灯时长和车流量。3.评价体系不完善。“垃圾分类效益分析”项目评价，过度关注数据计算，忽略小组调研中的沟通问题，未捕捉学生抗挫力成长。
跨学科实践的实施路径
（一）科学选择项目主题。1.结合生活实际。“家庭理财规划”项目中，引导学生用折线图分析小孟家水电费波动，发现热水器问题并给出更换性价比方案。2.注重学科整合。“校园微农场规划”项目，学生计算种植面积（数学）、按生物植物间距要求调整布局、用美术比例尺绘图，实现学科融合。3.匹配学生能力。“校园运动会赛程优化”项目，通过表格梳理、流程图表示时间冲突、排序算法优化的阶梯式设计，让小吴同学完成项目。
（二）加强教师跨学科培训。1.开展教研活动。数学组与物理组开展“运动中的数学”教研，围绕函数描述单摆运动讨论，受物理实验启发，让学生用数学软件拟合图像。2.参加培训课程。参加“STEM教育与数学教学”培训后，与科学组设计“筷子搭桥”项目，学生计算承重时运用数学三角形稳定性和科学材料力学知识。3.鼓励教学实践。与美术老师共同指导“校园文化墙设计”项目，学生设计几何图案时，美术老师指导构图，自己引导计算图形镶嵌角度。
（三）优化项目实施过程。1.合理分组分工。“校园图书角管理”项目，按学生特质分组，小宇统计借阅数据（数学），小薇安排图书分类（逻辑思维），小林设计流程图（可视化表达）。2.加强过程指导。“校园节水方案”项目中，小组测量水龙头流量遇数据波动，提示回忆“样本容量”概念，学生自主解决问题。3.注重成果展示。设置“质疑答辩”环节，“校园零食售卖机选址”项目中，小组方案遭其他同学用“最短路径原理”和“人流量统计”质疑，使论证更严谨。
（四）完善评价体系。1.多元化评价主体。“家长开放日”项目邀请家长评价，小轩爸爸反馈孩子用数学计算邀请函印刷成本，补充教师观察盲区。2.全面的评价指标。“项目成长档案”增设“团队贡献度”“问题解决创意度”等指标，“校园植物挂牌”项目中，小彤计算失误但其创意获高分。3.多样化评价方式。尝试“项目日志+视频记录”，“校园运动会吉祥物设计”项目中，视频记录设计修改过程，反映思维发展。
素养图景构建
（一）素养图景内涵。经历项目化学习的学生形成多维能力，如小哲同学在“校园噪音监测”项目中，用数学分析数据、用物理提出方案、用图表清晰表达，体现数学核心素养。
（二）项目化学习的作用。1.促进核心素养发展。“共享单车调度优化”项目中，学生建立数学模型（数学建模）、分析数据（数据分析），使核心素养转化为解题能力。2.提升综合素养。“校园戏剧节预算”项目，学生计算成本（数学）、与美术老师沟通（跨学科沟通）、申请场地（资源协调），培养系统思维。3.塑造情感价值观。“社区老年活动中心设计”项目，学生为方便老人行走，反复修改坡道角度计算方案，体现在数学学习中培养人文关怀。
（三）构建策略。1.制定明确素养目标。“校园节水大使”项目。项目制定用统计图表分析数据（数据分析）、设计节水装置结构（直观想象）、讲解原理（数学表达）的目标。2.设计针对性活动。“超市价格侦探”活动，学生对比商品单价（小数运算）、计算折扣（百分数应用）、分析定价策略（逻辑推理），让运算能力有实际意义。3.持续素养评估。“素养成长树”评价体系中，“校园气象播报”项目里，小宇同学从准确读数（数学运算）到分析趋势（数据分析），可视化评估素养成长。
项目实践证明，数学知识与真实问题结合时，学生从被动解题者转变为主动解决者，从单一学习者成长为跨领域思考者，体现了项目化学习与跨学科实践的价值。
下一步，计划将人工智能融入项目设计，如用编程分析人流量数据，但需警惕技术弱化直观思考，平衡数字工具与数学思维，坚守培养学生本质思考能力的教育核心。
【作者单位：东营市垦利区第二实验中学、山东省垦利实验中学；本文系2024年度山东省教育教学研究课题一般课题《初中数学跨学科项目化学习的实践研究》（课题批准号：2024JXY103）成果之一】