小学数学项目化学习的设计与实施-以《垃圾分类“零废弃”》一课为例

小学数学工程化学习的设计与实施---以《垃圾分类“零废弃”》一课为例【摘要】工程化学习是以真实情境为主线完成挑战性任务，强调多途径相结合的学习。基于小学数学学科的工程化学习作为一种“做数学”的教学模式，旨在以学科知识为核心，以知识应用为目标，培养学生的学习能力和应用意识。本文通过对五年级数学工程化学习的研究，从内容确立、设计设想、课堂实施等方面，浅谈工程化学习的设计与实施。【关键词】工程化学习小学数学核心素养工程学习由美国神经病学教授巴罗斯(Barrows)于1969年首创，强调以解决问题为中心、多种学习方式途径相结合。巴克教育研究所在《工程学习手册》一书中指出：“工程化学习是一种系统的学习组织形式，学生通过经历事先设计的工程和一连串任务，在复杂、真实和充满问题的学习情境中持续探索和学习。”工程化学习是教与学相结合的一种模式，通过改变学生的学习方式，有助于解决小学数学教学中的多种问题，培养学生的创新精神和实践能力，实现向“学生为中心”、“能力综合型”的教学方式转变。如何基于小学数学核心素养开展工程化学习，让学生在真实、有挑战性的问题解决过程中，掌握数学学科知识，提升适应未来开展的核心能力，是教师在教育教学中要思考的问题。笔者团队通过对小学数学工程化学习设计的案例研究，寻找学生深入建构数学核心素养，提升学习力，培养创新精神和实践能力的学习方式。下面，就以人教版小学数学五年级下册《折线统计图》一课为例，谈谈如何在小学数学学科中实施工程化学习。工程内容的选择课标视角，寻找理念支撑《义务教育数学课程标准〔2011年版〕》〔以下简称《课标》〕中明确指出，学生要“经历有目的、有设计、有步骤、有合作的实践活动”，要“贴近学生的实际，体验与理解、思考与探索”。工程化学习有较强的探索性、实践性和综合性，《课标》给基于数学学科的工程化学习研究提供了理论指导和研究方向。教材视角，选择适宜内容工程化学习活动选取的内容或主题应关注课本内外知识，关注单一学科的多知识点或者多学科知识点的整合。同时，内容的选取应有利于学生学习的动机，并能利用原有的认知与新知产生相应的联系，通过自主探索与合作学习促使思维不断开展，实现核心素养与能力的不断提升。在教学人教版小学数学五年级下册《折线统计图》这一单元时，我们设想如果能够整合教学内容，以工程化学习方式推进，在实践过程中引导学生体会折线统计图的特点和优点，从而落实核心知识和关键能力，同时也落实相应的知识点和技能。于是，以当下社会热点“垃圾分类”为情境，围绕“如何用统计图表说明垃圾分类“零废弃”行动的重要性与可行性”这一驱动性问题展开活动。〔三〕学生视角，适于实践应用人教版小学数学五年级下册《折线统计图》这一单元中，学生对于作图等学习方式简易操作，主要是落实相应的知识点和技能，让学生体会折线统计图在实际生活中的应用价值。本单元知识点少，且有利于学生亲临现场，进行调查、多维角度观察比照后深入开展实践。工程理念确实立随着生活生产的日益便利，垃圾的处置成为了当前世界各国共同关切的环境问题之一。对垃圾分类化、减量化、资源化、无害化的学习和实践是培养学生绿色生活观念、环保意识和社会责任感的有效途径。本工程引导学生发现问，从数学的角度作出说明，判断并提出合理建议。作为践行者，学生要与合作伙伴确定必须收集的多种数据，制作成各类图表；通过推算，用富有说服力的图表和数据表达自己的观点，形成垃圾分类“零废弃”的重要性和可行性的分析报告。这一过程潜移默化地增强了学生的环保意识。同时，该工程让学生有参与学校管理的时机，能激发学生的社会责任感。工程驱动性问题的设计工程化学习是通过驱动性问题的导入来引发学生对于概念的思考与探索，好的驱动性问题能够引发学生的学习热情。笔者主要设计了以下三个问题：1.我们校园里都产生了哪些垃圾？产生了多少垃圾？2.你能用统计图表或数据来说明垃圾分类“零废弃”行动的重要性和可行性吗？3.请你将调查获得的数据用统计图表呈现出来，设计一份具有鲜明观点、充分证据且形象生动的“垃圾分类零废弃”报告。工程设计与实施路径通过教学实践，笔者设计工程实施的路径主要由四个步骤组成，推进并开展工程探究的四种课型，确保工程化学习的开展和联系。主要是工程启动、工程探究、工程成果、工程评价。在每个步骤中，细化学生活动与资源支持。在工程化学习的实施路径中，主要采取四种课型来实施完成，基于驱动性问题为根底，启发学生发散思维，利用小组合作学习为工程脚手架，开展启动课、探究课、推进课、评价课一系列课程，以驱动性问题进行深入持续的探索，并在探索过程中加深对核心知识的理解，构建培养合作学习、解决问题、创新精神等综合能力的探究性的学习方式。〔一〕前期启动课对工程研究问题进行学科的学术性定向，建立关联，引导学生讨论交流研究方向，激发学习兴趣，进行整体架构。本工程的启动课，以三大板块解读工程，引导学生异质分组，小组合作，获取制作统计图所需要的数据。主要是以下三大板块：板块一：以“垃圾分类”为情境，提出问题。板块二：以“校园里的垃圾”为载体，设计行动方案。板块三：以“方案讨论”为核心，细化行动方案。〔二〕自主探究课将工程内容精心分解为不同的活动主题，学生各自组建小组，并分配任务，共同解决问题。探究课主要聚焦教学目标的落实，主要由自主探究、交流讨论、优化提升三个环节组长，在课堂中引导学生学会用单复式折线统计图，统计分析问题，会根据具体问题背景选择适宜的统计方法解决生活中的实际问题。板块一：再现垃圾分类，引出课题板块二：小组汇报交流，学习新知板块三：联系生活实际，开展意识在课堂中，学生利用收集到的各种数据，与所学知识相结合，绘制单复式折线统计图，共同学习，发现问题、解决问题，提高学生的综合能力。【学生作品：折线统计图】〔三〕中期推进课提供交流、讨论的支持平台，从过程方法、知识技能等多层面对学生在自主探究过程中碎片化的学术探究经验进行收集、梳理和优化，包括学生的收获、发现、碰到的问题，还有待解决的问题分享讨论交流，从而获得对工程更深层次的学术思考。推进课再课后进行，教师与学生交流次工程报告，对学生的作品包括图表、手抄报、海报、视频等进行调整指导。【学生作品：工程报告】〔四〕展示评价课围绕工程的可视化作品，组织全体学生分享成果，对工程成果进行评估和分析。小组推荐代表进行汇报，其他组成员评估分析，大家复盘反思。最后大家展示自己的成果并进行评价。

开展数学工程化学习，希望学生心里的数学不止是枯燥的知识点，而是更够用数学的眼光看世界，并且能够对现实问题用数学思维思考，从而指向数学核心素养的养成。在这个过程中努力实现工程化学习目标：通过在解决问题的过程中，推进学科内的思考，将学科知识、思维、技能的协同，丰富并完善学科核心概念，从而培养学生超越知识价值的核心素养。在未来的学习开展中，由问题驱动高阶思维参与的工程化学习，值得我们不断思考与