張麗芳

摘要： 我國新一輪課程改革以核心素養(yǎng)為導向，在此背景下，項目式學習成為落實核心素養(yǎng)的重要方式。智能平臺引入小學數(shù)學項目式學習，不僅能解決項目實施過程中的協(xié)同效率難題，還能支持學生開展自主、探究與協(xié)作學習。基于智能平臺開展小學數(shù)學項目式學習，可以選擇以下實踐策略：構(gòu)建智能交互平臺，助力學生個性化學習；構(gòu)建虛實融合場景，實現(xiàn)設(shè)計方案的模擬應(yīng)用；構(gòu)建智能共享空間，實現(xiàn)資源共享共用；構(gòu)建智能協(xié)同系統(tǒng)，促進學生深度學習。

關(guān)鍵詞：項目式學習；小學數(shù)學；智能平臺；個性化學習；自主探究

項目式學習作為一種符合學習本質(zhì)的教學方式，注重培養(yǎng)學生在真實情境中綜合運用知識解決問題的能力，是落實核心素養(yǎng)的重要方法與手段?！读x務(wù)教育數(shù)學課程標準（2022年版）》明確要求教師在“綜合與實踐”學習領(lǐng)域適當采用主題式學習和項目式學習的方式，設(shè)計情境真實、較為復雜的問題，引導學生綜合運用數(shù)學學科和跨學科知識與方法解決問題^[1]。然而，受傳統(tǒng)教學工具和手段的制約，師生在開展項目式學習的過程中遇到了許多困難，影響了項目式學習的實施效果。將智能平臺引入小學數(shù)學項目式學習，不僅能使學習環(huán)境由單一的物理環(huán)境延伸至虛擬環(huán)境，使學習方式從相對固定的班級集體學習向個性化學習轉(zhuǎn)變，還能支持學生的自主、探究與協(xié)作學習，并為學生提供自適應(yīng)測評與跟蹤測評等^[2]。本文以問題為導向，分析基于智能平臺開展小學數(shù)學項目式學習的現(xiàn)實意義，并結(jié)合教學案例總結(jié)實踐策略。

一、小學數(shù)學項目式學習實施中遇到的問題

項目式學習是一種學生在真實情境中發(fā)現(xiàn)問題，利用可用資源、已有知識，通過交流協(xié)作深入探究，制作產(chǎn)品，最終解決問題，并在這個過程中建構(gòu)知識，訓練多種能力的學習方式^[3]。就目前項目式學習的實施情況來看，它能在一定程度上提升學生思考問題、解決問題的能力，促進學生綜合素養(yǎng)的發(fā)展，但在推進項目式學習的過程中，還存在一些問題。

其一，項目式學習通常會形成一個學習小組，學生在小組中扮演著不同的角色，發(fā)揮著不同的作用，這要求教師針對不同學生開展個性化的學習指導。但由于教師精力有限，在項目式學習的實施過程中，仍然避免不了一對多的講授式教學，因此無法凸顯項目式學習的特色和功能。

其二，項目式學習是一個解決問題的實踐過程，問題來源于生活，問題的解答也需要回歸生活。但在現(xiàn)實生活中，學生探索、試錯、演練的機會很少，無法深入生活實踐中，導致問題的選擇與解決途徑過于封閉和狹窄，問題的答案相對模式化，項目式學習活動十分受限。

其三，對于所有參與者而言，開展項目式學習都是一場考驗，需要協(xié)調(diào)彼此的時間和討論地點。此外，還涉及如何將教材內(nèi)容與現(xiàn)實問題結(jié)合起來，如何將不同學科的知識整合起來等問題。因此，要開展好項目式學習，牽扯的因素很復雜，極易造成時間、空間、學科、資源上的壁壘，且很難統(tǒng)籌協(xié)調(diào)。

其四，項目式學習是一種教學活動，而貫穿教學活動的除了尋找設(shè)定問題的答案，更重要的是學生在項目式學習過程中的反思與成長，融入學生的態(tài)度和情感，拓展他們學習生活的深度和廣度。但在推進項目式學習的過程中，教師往往淺嘗輒止，缺少閉環(huán)管理，只強調(diào)對預設(shè)問題答案的探尋，忽視了相關(guān)問題背后的深層意義以及學生的精神成長。

二、基于智能平臺開展小學數(shù)學項目式學習的現(xiàn)實意義

人工智能技術(shù)作為推動新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動力，在教育變革中也顯現(xiàn)出巨大的潛力。它不僅對項目式學習提出了新要求，也為學生營造出更具學習支持價值的環(huán)境^[4]，以保障項目式學習的順利開展?；谥悄芷脚_開展小學數(shù)學項目式學習已成為一種趨勢，其優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下方面。

其一，項目式學習強調(diào)學生在真實情境中發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，旨在通過解決真實問題的過程，改變知識的獲得方式、優(yōu)化學生的思維方式、提升學生的問題處理能力，從而培養(yǎng)學生的綜合素養(yǎng)。人工智能技術(shù)研發(fā)的初衷是輔助人類更好地解決問題，把人類從處理那些瑣碎的、程序性的工作中解放出來，擁有更多時間深度學習和提升高階思維。從這一點來看，人工智能技術(shù)與項目式學習的核心目標相契合。

其二，項目式學習強調(diào)學習情境基于真實世界生活，旨在讓學習內(nèi)容與現(xiàn)實生活發(fā)生聯(lián)系，進而激發(fā)學生深入探究問題的熱情。智能平臺可根據(jù)現(xiàn)實生活情境模擬出一系列虛擬空間，為小學數(shù)學項目式學習提供生動靈活的仿真環(huán)境，學生可以在其中開展多樣化的學習活動。

其三，項目式學習強調(diào)學習的社會互動性，高度依賴小組協(xié)作完成任務(wù)，但項目式學習耗時長、涉及的領(lǐng)域廣、關(guān)聯(lián)的學科多，對教師和學生的要求高?；谥悄芷脚_可搭建線上線下融合的教學空間，使得教師和學生無論身處何地，都能夠?qū)崟r交互。線上線下相結(jié)合的教學空間還能將多方面的資源聯(lián)動起來，最大限度地解決項目式學習涉域廣的問題。

其四，項目式學習強調(diào)跨學科學習，要擺脫固守單一學科的窠臼，通過多學科領(lǐng)域的綜合，為學生的素養(yǎng)發(fā)展積蓄能量。與傳統(tǒng)的線下課堂相比，智能平臺為項目式學習提供了更多的可能，它不僅為各個學科搭建了聯(lián)動的橋梁，也使學生有了更多探索、試錯、交流的機會。

三、基于智能平臺開展小學數(shù)學項目式學習的實踐策略

（一）構(gòu)建智能交互平臺，助力學生個性化學習

項目式學習需要關(guān)注不同學生的學習差異。智能平臺可以精準分析每位學生的個性特征、成績、活動數(shù)據(jù)，為學生定制個性化課程表、發(fā)展路線等，從而實現(xiàn)了在項目式學習推進過程中對學生的個性化輔導。

以“長方體和正方體的認識”教學為例，為強化學生對長方體、正方體特征的認識，進一步發(fā)展學生的空間觀念，筆者設(shè)計了挑戰(zhàn)思維的項目——“設(shè)計包裝盒”。學生經(jīng)歷了找包裝盒、拆包裝盒、 挑選材料、核算數(shù)據(jù)、制作樣品等環(huán)節(jié)。在拆包裝盒環(huán)節(jié)，學生發(fā)現(xiàn)并提出了具有挑戰(zhàn)性的問題“長方體、正方體包裝盒到底有多少種展開方式”。這一問題的提出，讓學生產(chǎn)生了濃厚的研究興趣，他們想一探究竟，項目研究隨之展開。為保障項目的順暢開展，筆者基于學生的學習需求，聯(lián)合高校專家團隊共同開發(fā)了智能交互平臺（如圖1）。

學生可充分利用該平臺開展探究學習。如，在三維建模形成的虛擬教學工具中，學生使用鼠標或觸屏操作，可將正方體按自己的思路任意展開（如圖2）。相較于實物教具，虛擬教具的優(yōu)勢在于：如果某一種思維路徑行不通，可以退回上一步或選擇重置。系統(tǒng)會記錄學生每一種展開的思維路徑，包括成功和失敗的思維路徑，助力學生下一步的思考。在探索過程中，學生充分沉浸在自主探究的樂趣之中。

在學生分小組探究的過程中，智能分析助學功能同步記錄和分析學生操作行為，并將其與系統(tǒng)中的特征行為參數(shù)對照，自動挖掘?qū)W生在探究中可能隱含的問題。以往，這一過程需要教師在一旁觀察后，結(jié)合自身的教學經(jīng)驗判斷和指導。智能平臺則能代替教師的觀察與判斷，并適時向?qū)W生發(fā)出提醒或給予指導。同時，這些過程會被再次記錄和整理，反饋給教師作為參考。

在學生小組合作探究完成后，智能平臺會自動匯集探究結(jié)果，整理并呈現(xiàn)各組的生成性資源、行為傾向數(shù)據(jù)等。教師可根據(jù)上述資源與數(shù)據(jù)組織班級交流分享，讓學生在交流中思維碰撞、互相學習。當學生遇到困難時，教師也可以第一時間響應(yīng)，并適時介入討論之中，在相互啟發(fā)中達成共識。

在智能平臺的幫助下，學生自主探究出11種形式的正方體展開圖（如圖3）。在此基礎(chǔ)上，學生設(shè)計包裝并制作樣品。在整個探究過程中，學生均能得到人工智能助教的幫助和支持，每個小組在課堂上都得到了個性化指導。根據(jù)匯總后的過程數(shù)據(jù)，教師則能進一步把握學生整體狀況，并基于數(shù)據(jù)進行教學改進。

（二）構(gòu)建虛實融合場景，實現(xiàn)設(shè)計方案的模擬應(yīng)用

項目式學習是基于現(xiàn)實情境解決現(xiàn)實問題的學習方式，而現(xiàn)實生活的復雜性使學生的探索、試錯機會很有限。借助虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實等技術(shù)手段，教師可在智能平臺中搭建虛實融合的操作場景。在虛擬情境中，學生可充分調(diào)動自己的視覺、聽覺等多種感官，用數(shù)學的眼光觀察現(xiàn)實生活、用數(shù)學的思維分析現(xiàn)實生活、用數(shù)學的語言表達現(xiàn)實生活。在虛擬情境中學生還能按照自己建構(gòu)的思路進行模擬試驗，并通過高效的結(jié)果反饋提升學習效率。

例如，在教學“周長與面積”內(nèi)容時，筆者設(shè)計了學生熟悉的“家庭裝修我參與——鋪地磚”項目：請為18 m²的房間設(shè)計鋪地磚的方案，分析出需要鋪多大規(guī)格的地磚，需要多少塊，花費多少錢。

基于現(xiàn)實問題，每個小組都積極主動地進入前期設(shè)計環(huán)節(jié)，他們在研究過程中會測量房間長寬、計算地板面積，搜索地磚規(guī)格及價格信息。項目進行到設(shè)計鋪地磚方案的環(huán)節(jié)時，學生開始面臨一個共同問題：到底鋪哪種規(guī)格的地磚更合適呢？因為在調(diào)研中他們發(fā)現(xiàn)，不同規(guī)格的地磚都有可能會用到。此時，他們最想做的就是把自己設(shè)計的各種方案一一呈現(xiàn)，即實際鋪一鋪，哪種效果更好會一目了然。但現(xiàn)實條件不允許他們這樣做。

智能技術(shù)可助力解決學生在項目實施中遇到的難點。教師引入虛擬現(xiàn)實、增強現(xiàn)實技術(shù)，創(chuàng)建虛擬的裝修場景并讓學生沉浸其中，再通過模擬設(shè)計系統(tǒng)將數(shù)字內(nèi)容疊加到場景中。學生輸入房間的長、寬數(shù)據(jù)，以及要鋪設(shè)的地磚規(guī)格（如圖4），即可呈現(xiàn)鋪設(shè)效果圖（如圖5）。學生可以更換地磚規(guī)格，感受不同的鋪設(shè)效果，并及時保存每一種設(shè)計方案及效果圖。最后，學生在智能平臺的幫助下，找到了最佳的地磚規(guī)格和鋪設(shè)方案，更有效率地解決了項目進程中的問題。

（三）構(gòu)建智能共享空間，實現(xiàn)資源共享共用

項目式學習需要教師、學生等多主體協(xié)同合作完成。教師通過構(gòu)建智能共享空間，就可以即時同步信息資源，即時呈現(xiàn)學生在項目進程中的研究路徑、研究困惑、研究進展等，促進組與組之間及時交流、借鑒與學習，實現(xiàn)資源利用的最大化，且有利于教師及時了解項目進展情況并予以反饋。

例如，在“規(guī)劃校車路線”的項目式學習中，教師借助人工智能技術(shù)構(gòu)建了“規(guī)劃校車路線”項目研究共享空間。學生在做項目前、做項目中和項目實施后均可根據(jù)自身需求創(chuàng)建項目板塊，實時傳送信息，及時了解同組學生或其他小組的研究狀況。

項目進入實地調(diào)研階段時，有的小組創(chuàng)建了數(shù)據(jù)分析模塊，基于數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)平均每班乘坐校車的人數(shù)，便于不同小組成員及時共享相關(guān)數(shù)據(jù)，規(guī)劃最優(yōu)路線等；有的小組創(chuàng)建了問題討論模塊，綜合各組討論問題發(fā)現(xiàn)多數(shù)學生只聚焦個性問題而忽略了共性問題；還有的小組創(chuàng)建了資源推送模塊，及時推送本組設(shè)計的調(diào)研問卷二維碼、校車線路圖、學生居住地址分布圖等重要信息。在共享空間，學生協(xié)同共進，避免做重復性的工作。

項目進入設(shè)計實施階段時，學生共同創(chuàng)建規(guī)劃設(shè)計模塊，在設(shè)計空間調(diào)用地圖，標記學生信息，設(shè)計校車路線。系統(tǒng)會動態(tài)記錄每位學生的設(shè)計思路，方便學生分析思考。生生之間、組組之間會根據(jù)學生在設(shè)計中出現(xiàn)的問題及時進行批注和修正。學生個人、小組和全班，都可根據(jù)需求發(fā)起話題互動，快速交流解決問題，一鍵分享二維碼或生成PDF，一鍵保存方案到個人空間、小組共享空間和班級共享空間，方便學生進行遠程交流。

項目實施的每個環(huán)節(jié)、項目進展的每個階段，都同步在智能共享空間。師生、生生能夠及時交流思想，團隊能夠及時調(diào)整研究思路，教師則能及時跟進指導。

（四）構(gòu)建智能協(xié)同系統(tǒng)，促進學生深度學習

項目式學習需要學生深入探究，需要關(guān)注學生在學習過程中的反思、評價、收獲以及情感態(tài)度的發(fā)展。智能協(xié)同系統(tǒng)能夠聯(lián)動項目式學習多個維度，促進學生深度學習。

例如，在“停車位設(shè)計”項目中，學生在調(diào)研、考察、測量、設(shè)計和論證基礎(chǔ)上，充分展示自己的設(shè)計方案，組與組之間深度交流互動。學生從停車位的角度和尺寸兩方面思考，共設(shè)計出5種方案，即0°停車位、30°停車位、45°停車位、60°停車位、90°停車位。借助智能平臺，學生分析了每種設(shè)計方案的優(yōu)劣，并給出合理化建議（如圖6）。對于小學生而言，項目進行到此似乎可以結(jié)束了，但他們的研究興趣已經(jīng)被調(diào)動了起來，期望找到一種最優(yōu)的設(shè)計方案。

智能平臺為學生的深入探究提供了支撐。智能技術(shù)自動將各角度停車位的基本數(shù)據(jù)整理分析，其中涉及單行停車位數(shù)計算方法、行數(shù)計算方法、車輛進出口位置等因素。通過多組數(shù)據(jù)的詳細分析，對比多種設(shè)計方案，學生掌握了最基本的設(shè)計停車位的方法（如圖7）。借助智能平臺也引發(fā)了學生的深度思考，有的學生想在此基礎(chǔ)上進行組合式設(shè)計，以滿足不同人群的需求；有的學生想設(shè)計立體停車位，在有限空間內(nèi)增加停車位數(shù)量；還有的學生想拓展設(shè)計不規(guī)則停車場的停車位，解決當前社會中停車難的問題?？梢?，在智能技術(shù)的協(xié)助下，項目式學習激發(fā)了學生濃厚的研究興趣，并讓他們產(chǎn)生更高遠的研究志向，將他們的思維與研究視野引向更深、更廣的天地。

將智能平臺引入項目式學習，可助力學生個性化學習、深度學習，實現(xiàn)資源共享共用和設(shè)計方案的模擬應(yīng)用，是人工智能技術(shù)發(fā)揮其教育價值的重要探索方向。基于智能平臺開展小學數(shù)學項目式學習，突破了師生的知識和經(jīng)驗壁壘，跨越了時空限制，打破了學科界限，使項目式學習更加有溫度、有態(tài)度、有深度、有高度。

參考文獻

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（作者系北京市昌平區(qū)教師進修學校教研員）

責任編輯：牟艷娜