
全球教育视角
Global Education Perspective
- 主办单位:未來中國國際出版集團有限公司
- ISSN:3079-3580(P)
- ISSN:3080-079X(O)
- 期刊分类:教育科学
- 出版周期:月刊
- 投稿量:2
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小学数学跨学科主题式学习活动设计研究——以北师大版六年级“绘制校园平面图”为例
Research on the Design of Interdisciplinary Thematic Learning Activities in Primary School Mathematics—Taking the Beijing Normal University Version of "Drawing Campus Plan" for Grade 6 as an Example
引言
新课标强调要培养学生核心素养,而跨学科主题学习则是达成这一目标的有效方式。跨学科主题学习是指突破单一学科界限,围绕特定主题整合两门及以上学科的知识、方法和思维方式,引导学生在真实情境中综合运用多学科知识解决问题的学习活动。在小学数学中,其特征为:以数学为核心学科,保持数学学科本质;以真实问题为载体,强调实践性和探究性;以学科关联为纽带,实现知识的融会贯通。
为此,本研究提出“数学主导型”跨学科整合模型:以数学为核心学科,以主题为枢纽,涵盖美术、科学、语文等学科,形成“一核多元”的整合结构。数学学科提供主要知识支撑,其他学科在审美表达、探究方法、成果呈现等方面提供支持,在真实任务驱动下各学科有机融合。
“绘制校园平面图”一课是小学四大板块中数学综合与实践领域的内容,这是小学里的最后一节综合与实践活动课。这节课是在学生学会了比例、比例尺、方向、位置、测量等相关知识的基础上开展学习,能有效融合数学、美术、科学、语文等学科知识,存在极高的跨学科整合价值。
一、设计方案,明确活动目的
“绘制校园平面图”这节课主要从学生掌握测量、比例、比例尺、方向、位置等相关知识的基础上开展学习。基于此,我们将这节课明确定位为跨学科主题式学习活动。活动的核心是基于学生“学了什么”与“能做什么”建立起联系。首先依托校园公共的开放空间构建学习群体,学生依据达成目标自主选择绘制的主要建筑物和空间范围,明确主要建筑物间的大小、位置、方向,在已有知识及相关经验的基础上进行校园平面图的绘制。学生通过先独立思考后合作学习最后教师辅助的学习方式,进行方案设计、实践操作、汇报成果、反思评价等学习活动来参与主题式活动全过程。
“绘制校园平面图”包括三个阶段共六个环节,总课时主要为8课时,分别为“准备阶段(情境导入、方案制定)”“实施阶段(实地测量、数据处理与绘图)”,“完善阶段(美化修饰、展示评价)”。在这个主题式学习活动中,校园内的资源都可成为跨学科主题学习的资源,例如操场、篮球场、教学楼、停车场、食堂、图书馆等资源,让学生在开放的空间里进行自由探索与实践。学生在真实的问题中运用已有知识经验来解决现实问题,培养学生的应用意识。另一方面,课堂成为学生学习交流的主阵地,学生可以在课堂上以自己喜欢的形式与同伴、教师等开展交流活动,使得课堂所发挥的功能得到有效转变。
(一)教材定位与学情分析
北师大版六年级下册“数学好玩”单元包含“绘制校园平面图”“神奇的爬梯”“体育中的数学奥秘”三个主题活动。“绘制校园平面图”设计了“活动任务—设计方案—动手实验—交流反思—自我评价”五个环节,鼓励学生“从头到尾”地思考问题。汇集了方位图、测量、数据整理、比例、几何图形等方面的知识,教材核心任务为“在毕业前夕,给母校留下一张大家亲手绘制的平面图”,既贴合学生即将毕业的情感节点,又赋予活动明确的意义感。与人教版相比,北师大版更强调研究过程的项目化、结构化,采用问题串形式呈现,引导学生根据纸张与校园大小确定比例尺,凸显“数感”培养。
空间观念发展方面,六年级学生处于空间观念发展的较高阶段,具备从实物到图形转换的基本能力。但面对三维校园空间与二维平面图形的转换,部分学生在确定相对位置、理解比例缩放等方面仍存在困难。研究表明,空间观念与数学成绩呈强正相关,且差异随年级增高而变大。比例理解层次方面,学生对比例尺的理解呈层次性差异。第一层次:知道要缩小但不会用比例尺;第二层次:理解公式但不会灵活应用;第三层次:能综合考虑纸张尺寸、校园大小、绘图精度等因素合理确定比例尺。这种差异要求教师设计分层任务,提供差异化支持。
(二)情境创设与问题链设计
在准备阶段的情境导入环节,教师可以创设三种不同类型的情境:
情感驱动型:“为母校献礼”——在毕业前夕,给母校留下一张亲手绘制的平面图。充分利用学生的情感资源,将数学学习与感恩教育相结合。
问题导向型:“有限预算下的绿化铺设”——假设学校有5万元绿化预算,如何合理规划绿化区域?涉及面积计算、成本核算,同时考虑植物生长习性、绿化美观度。
任务驱动型:“校园小导游”——基于平面图设计最佳参观路线,撰写导游词向低年级同学介绍校园。整合数学(路线规划)、语文(导游词撰写)、美术(平面图美化)等学科。
基于上述情境,教师可由此设计三层问题链:基础性问题——主要涉及基本知识与技能:观察教材中的平面图,说说有什么共同特征?需要绘制哪些建筑物?如何收集数据?如何确定比例尺?
综合性问题——强调知识综合应用:如何根据数据和平面图纸大小确定合适比例尺?数据如何转换?如何安排建筑物位置使画面准确又美观?
拓展性问题——注重创新思维的培养:如何优化校园布局?如果新增建筑会选择什么位置?怎样利用信息技术提升平面图质量?
(三)学科关联点挖掘与整合模型
“绘制校园平面图”这一课内在蕴含着多学科知识,存在极高的跨学科整合价值的显性与隐性价值:
首先在数学与美术方面:比例尺的计算、画面布局与图形位置、视觉平衡相结合;不同功能区域的色彩区分既有数学分类思想,又涵盖美术色彩理论;图例设计需兼顾数学学科的准确性和美术学科的表现力。
而后数学与科学方面:需掌握基本的数学基本技能长度、角度测量,而测量工具选择、方位确定则涉及科学知识。如使用指南针或观察太阳方位确定方向,利用激光测距仪等现代工具提升测量效率。
最后是数学与语文学:既需要数学精确性如数据说明,路线描述,也需要依赖语文学科中文字表达的条理性、逻辑性。成果展示时,学生需用清晰语言介绍设计思路和测量过程,将数学思维转化为语言表达。
(四)三维教学目标设计
基于布鲁姆教育目标分类学(修订版),认知目标分为记忆、理解、应用、分析、评价、创造六个层次,本研究设计如下目标:知识目标:掌握比例尺定义和计算公式(记忆/理解);运用比例尺解决测量转换问题,分析处理复杂数据(应用/分析);评估比例尺合理性,创造性设计校园规划(评价/创造)。能力目标:能有效运用测量工具进行实地测量;在小组合作中明确分工、有效沟通;面对测量困难、数据矛盾等问题能分析原因、提出方案;在平面图设计中体现创新思维。在经历设计方案、动手实践、交流反思的活动中,发展统筹规划和按方案实践操作等综合实践能力,体验团队合作、获得成功的快乐。情感目标:感受数学与生活的密切联系,提高学习数学的兴趣;养成严谨认真的科学态度;激发对校园的热爱之情,增强认同感和责任感。
二、合作实践,形成活动成果
学生是独立自主的个体,而在合作交流学习中,学生能够基于自己的特点寻找到适合自己的学习方式。独自学,强调学生以自学的方式进行而没有教师朋友的指导,在这种学习状态给予学生充分思考的时间,有效激发问题意识,培养独立自主学习能力。经过学生独立思考问题,充分发挥学生主体性作用,有效提高问题解决的主动性。
(一)准备阶段——方案制定
首先在“情境导入”环节,教师为学生展示校园航拍视频,提出驱动问题:即将毕业,这节课我们就利用所学知识绘制校园平面图,作为留给母校的纪念。引导学生观察教材平面图范例,分析其共有的特征,为讨论活动做好准备。
在方案制定的环节,各小组进行设计测量方案,包括测量对象、工具选择、人员分工、安全预案。全班分享讨论,逐渐优化方案。学生结合自身的能力进行自由分组,挑选要负责的项目任务,做好小组内合理分工。学生选择哪种学习方式取决于它在处理问题过程中的实际需求。在跨学科主题式活动的推动下,以任务为导向,学生带着兴趣参与活动,不把学科知识的获取作为重点,着重综合运用之前学到的知识,或是查找资料,或是小组合作培养解决真实问题的能力。
教学片段一:
师:同学们,通过前面的讨论,明晰了绘制校园平面图需要哪些基本要素。现在请各小组分享你们的测量方案。
生:我们小组具体负责测量教学楼区域。准备了卷尺、指南针,还有记录本等工具。计划先从测量教学楼的长和宽入手,随之测量它相对于校门的位置。
师:很好,你们考虑了位置和方向。那如果教学楼不是一个规则的长方形呢?
生:我们可以分段测量,把不规则的形状分解成规则的图形:几个长方形。
师:这不失为一个好办法。其他同学有没有补充?
生:我们小组负责操场区域的测量。操场形状是椭圆形的,我们打算用绳子沿着边缘测量,然后再拉直测量出绳子的长度。
师:同学们不仅善于思考,而且还能通过有效的数学信息来找到解决问题的办法,非常棒。接下来,就请同学们在小组内进一步完善你们的测量方案,特别注意安全事项。
(二)实施阶段——实地测量与数据处理
学生在亲身参与方案设计、整理数据活动后,能依据经验搭建出初步的绘图框架。教师需要给学生留出充足的思考时间和空间。独自学活动并不要求学生一次性做完所有的平面图绘制,由于个人学情差异化,学生在独立操作时依旧会碰到难题。独自学的目的就是让学生找到自身的问题,进而能在之后的组学、“走”学以及教师帮助中解决问题。在实施阶段主要分为两个部分:
第一部分实地测量:各小组按预想方案测量。运用相关数学知识进行长度、角度测量;能根据科学知识判断方位;结合语文能力规范记录数据。教师进行巡回指导,对测量困难引导,让学生自己讨论解决方案。
第二部分数据处理与绘图:整合数据,检查合理性,处理误差;依据纸张大小和校园尺寸确定比例尺;并计算图上距离;按方向标“上北下南”方向绘制草图,再精确绘制正式图纸,标注图例、方向标、比例尺。
学生首先在自学经验基础上,通过小组内和小组间的互动交流的学习方式,让学生清楚地表达自己的思考,培养学生学会用数学的语言表达世界的能力,也能提高生生之间的合作学习能力。学生在真实的主题式活动中能够主动地提出问题,发表自己的看法,培养学生的创新能力。教师扮演的则是观察学生在沟通、辨析、交流和推理中的角色,判断学生对已有知识是否牢固掌握。与此同时,学生经过思维的火花的碰撞,找到解决问题的办法,获得了成功的学习体验,为下一步组间“走”学做了良好的铺垫。在整个活动中,学生的学习不以获得知识与技能为主要学习目标,而是运用已经掌握的知识和经验来完善自己所取得的成果,并能有理有据地展示出来。这就是跨学科主题式活动驱动要培养学生的勇于探索、善于交流、及时反思能力的体现。
(三)完善阶段——美化与展示
建立在小组之间开展的互动学习模式,是一种小组合作学习方法的延伸。学生的每一种想法都应当得到重视。推行“走学”能让学生体会到思维路径多元化、答题方法多元化,激发学生深入思考,推动深度学习的形成。
美化修饰平面图:基于美术知识进行色彩搭配、图标设计、背景装饰。在一定条件下,可利用绘图软件进行数字化绘制,提升精确度和美观度。
展示评价:各小组有序向同学们展示作品。培养学生数学表达能力,培养学生会用数学的眼光看待世界,用数学的思维思考世界。从设计思路、活动收获培养语文表达、利用布局、色彩、创意来发展美术表达能力。多元化的评价方式:自评、互评、师评相结合的方式。
作为合作学习模式的延伸,具有它独特的作用。教师把课堂空间放开,依托课堂生成给学生供应交流探讨的素材,更能调动学生对活动成果的思索,开阔学生的眼界,给学生新的启迪。在活动推动下,学生的参与积极性强,个人能力、行动、心态以及责任等层面都取得了进步。学生的学习活动不再是被动聆听、作答,而是主动参与、沟通交流、找方法。在小组走学进程中,学生借助学习群体里的多样学习资源践行了“做中学”的理念,在完成项目的同时,知识理解水平完成了升级。
三、反思评价,促进素养提升
为了更好地检验项目成果,教师要引导学生转化主题式学习活动经验,搭建学习群体的完整闭环,依托课后作业进行设计;要通过在主题活动里积累的经验,让学生回到真实的社区里,画出家庭、社区、公园、商场等的平面图,加深这一成果的转化;要让学生实实在在感受到学有所得、学有所用、学有所获,充分感知学科学习 and 现实生活的紧密联系。
(一)任务分解与差异化策略
首先分解测量任务:采用多组分工模式,划分区域教学楼、运动场地、绿化区域、生活设施、附属设施的测量,汇总后学生共同完成整体平面图。其次绘图任务分解:细化组内分工,分为比例尺组:负责确定比例尺、计算图上距离工作。基础图形组:主要任务是绘制轮廓和位置。细节完善组:针对添加门窗、通道等细节方面。美化装饰组:通过色彩、图标、背景等方面进行完善。再次差异化策略:分层设计,处理任务,针对基础层学生:提供操作步骤单和计算模板,安排同伴互助。面对提高层学生:处理不规则建筑测量、优化比例尺选择。最后是拓展层学生:利用信息技术制作电子平面图、设计三维模型、撰写规划建议书,并担任小组长发挥领导作用。
(二)评价体系设计
采用过程性评价与结果性评价相结合的方式。
过程性评价关注测量方法规范性、数据记录准确性、合作参与度、问题解决策略有效性。
结果性评价从准确性、完整性、美观度、创新性四个维度进行。评价采用“优秀、良好、合格、待改进”四个等级,通过自评、互评、师评结合,全面反映学习成效。
四、实施挑战与应对策略
(一)时间安排
8课时对常规教学进度造成冲击。
应对:分散实施,利用综合实践课、课后服务时间进行实地测量和绘图,数学课集中进行数据处理 and 方法指导。将活动与“比例尺”“图形的位置”等知识教学有机融合,实现活动与教学相互促进。
(二)教师素养
数学教师普遍缺乏美术、科学等学科背景知识。应对:建立跨学科教研共同体,协同备课、协同指导;开展专题培训,提升跨学科课程设计能力;利用家校合作的资源,引入家长志愿者中的专业人士(建筑师、设计师)参与指导。
(三)资源限制
部分学校测量工具不足,校园环境复杂。应对:整合校内外资源,向后勤部门借用工具,鼓励学生自带简易工具(步测、绳测);对复杂地形采用“化整为零”策略;利用手机测距APP等现代技术辅助测量。
五、结语
本研究通过以北师大版六年级“绘制校园平面图”为例,构建了“数学主导型”跨学科整合模型,整合布鲁姆教育目标分类学设计三维教学目标,提出“三阶段六环节”活动实施框架。随着新课标的深入实施,跨学科主题学习必将成为小学数学教学的重要形态。一线教师需要在实践中不断探索,平衡学科本质与跨学科整合、知识传授与素养培养、统一要求与个性发展之间的关系,为培养德智体美劳全面发展的社会主义建设者和接班人贡献力量。
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