Project-based learning,即基于項目的學習(以下統(tǒng)稱PBL)。如圖1所示,PBL教學模式指在教師的引導下,以學生為主體,以項目為基礎,通過采用多種合作形式,學生圍繞項目驅(qū)動問題,運用各種工具和資源,促進問題解決并產(chǎn)生可公開發(fā)表的成果。如在初中數(shù)學中,學生可能會遇到一個涉及全等三角形的幾何項目,他們需要利用對稱性、角度測量和幾何證明等工具來探究全等三角形的性質(zhì)和在不同幾何圖形中的應用。通過解決實際問題,如計算全等三角形的面積或設計基于全等三角形的圖案,學生能夠深化對數(shù)學概念的理解,形成自主學習能力和創(chuàng)新創(chuàng)造能力。PBL教學模式強調(diào)學生在實際情境中應用數(shù)學知識,能促進學生批判性思維和問題解決能力的發(fā)展,是一種新型教學模式。
本文以人教版八年級上冊數(shù)學第十二章“全等三角形”為切入點,對在初中數(shù)學課堂上如何運用PBL教學模式進行初步探討。
一、現(xiàn)狀分析與PBL教學法的引入
統(tǒng)編初中數(shù)學教材與國家課程標準緊密結合,雖表述清晰,內(nèi)容豐富,但在難度、靈活性、跨學科聯(lián)系等方面還有欠缺。如全等三角形的討論若僅停留在理論層面,不進行實際操作,就可能忽略學生的主體性、學習的實踐性。教師要設計更多能發(fā)揮學生主體性的問題,如通過全等三角形的面積計算和性質(zhì)探究,激發(fā)學生興趣,促進其全面發(fā)展。
筆者在深入?yún)⑴c初中數(shù)學教學的調(diào)研、培訓、教研等活動時,發(fā)現(xiàn)了教學中存在的一些問題:首先是教學方式較為單一,教師主導課堂,學生參與度不高,導致課堂互動不足。如教師在講解全等三角形的性質(zhì)時,若僅采用講授法,學生很難深入理解其幾何意義。其次,學生普遍處于淺層學習狀態(tài),缺乏深度學習的機會。教師在有限的課時內(nèi)難以為學生提供足夠的探索與思考時間,導致學生錯過了分析、總結、歸納、運用等重要的認知過程。最后,教學過程中教師偏重于學科知識的傳授,而忽視學生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。學生習慣于被動接受知識,缺乏主動探究和創(chuàng)新的能力,這不僅影響了他們對數(shù)學的興趣,也不利于他們適應未來社會發(fā)展的關鍵能力和品格的培養(yǎng)。
面對當前初中數(shù)學教學中的問題,將PBL教學法與數(shù)學課堂相融合顯得尤為重要。這不僅是一次教學模式的革新之旅,更是為實現(xiàn)教育的根本任務,即立德樹人而進行的重要探索。如通過PBL教學,學生可以主動探究全等三角形的對稱性及其在建筑學中的應用,這樣的實踐活動能夠讓學生在實際操作中領會數(shù)學之美。
將PBL理念融入數(shù)學教學,目的在于打破傳統(tǒng)教學的局限,激發(fā)學生的主體性,通過參與性學習提升學生的學習動力和效率。這種教學法鼓勵學生通過實際操作、團隊合作和深入探討來掌握數(shù)學知識,從而培養(yǎng)他們的批判性思維、解決問題的能力以及終身學習的能力。
二、PBL教學模式在數(shù)學教學中的運用
在實際教學中,教師如何巧妙地將PBL融入日常教學,精心設置以教學知識點為核心的問題,并最終激勵學生完成項目成果,是一個值得深入探討的問題。在八年級上冊數(shù)學第十二章“全等三角形”的教學中,教師可以圍繞全等三角形的屬性和應用,設計具有實際意義的項目任務。例如,學生可以探究全等三角形在不同文化中的象征意義,或者研究其在現(xiàn)代建筑設計中的應用。下面,筆者將通過具體的課例,展示如何將PBL教學模式與初中數(shù)學課堂有效結合。通過這種方式,教師不僅要傳授數(shù)學知識,更要引導學生通過實踐活動深入理解數(shù)學概念,培養(yǎng)學生的創(chuàng)新思維和解決實際問題的能力,使學生在掌握數(shù)學知識的同時,提高他們的綜合素質(zhì)和學科興趣。
(一)明確項目導向的核心問題
在PBL教學模式下,教學始于一個核心問題,教師圍繞它展開教學活動。學生的一切學習內(nèi)容都以核心問題為主軸架構,針對初二學生的認知水平和心理特征,結合《義務教育數(shù)學課程標準(2022年版)》以及教學評價單確定項目核心問題,即如何深入理解全等三角形的幾何特征及其在數(shù)學中的應用。這個問題不僅涉及三角形的性質(zhì),如三邊相等、三個內(nèi)角相等、全等三角形問題及三角形全等或計算其面積等。通過這個問題,學生將探索全等三角形在不同幾何圖形中的重要性,從而加深對初中數(shù)學知識的理解和應用。
(二)創(chuàng)設富有挑戰(zhàn)性的教學情境
以課程知識點的核心問題為基礎,項目化學習的有效實施往往始于一個與現(xiàn)實生活緊密相連的情境化問題。在這種學習模式下,學生置身于一個接近真實的情境之中,進行類似于數(shù)學領域?qū)<业奶骄炕顒?。這種活動強調(diào)學生的自主學習和小組間的協(xié)作,鼓勵他們主動尋找信息、分析問題并提出解決方案。通過對情境問題的深入研究,學生能夠構建起一個系統(tǒng)化的知識體系,并將所學知識用于解決具體的數(shù)學問題中,如全等三角形的性質(zhì)及應用。這樣的學習過程不僅加深了學生對數(shù)學概念的理解,而且也鍛煉了他們的批判性思維和創(chuàng)新能力,為他們的終身學習奠定了堅實的基礎。
情境創(chuàng)設:設想我們正在觀察一組精選的圖片,每張都展示了全等三角形的獨特魅力和應用:圖2來自歷史建筑,展示全等三角形在古代設計中的應用;圖3是全等三角形在現(xiàn)代結構中的應用。這些圖片的共同主角是全等三角形,它們來自不同文化背景的時代,展現(xiàn)了全等三角形在中國從古至今的發(fā)展和演變過程。
通過這樣的情境創(chuàng)設,學生能夠看到全等三角形不僅是數(shù)學課本上的概念,還是在建筑、藝術、設計等多個領域中都有廣泛應用的實際形狀。如古代建筑中的拱門和屋頂結構,常常利用全等三角形的穩(wěn)定性來支撐重量;而在現(xiàn)代設計中,全等三角形也被用于創(chuàng)造對稱和平衡的視覺效果。通過這樣的教學設計,PBL教學模式能夠促進學生對數(shù)學概念的深入理解,提高他們的學科素養(yǎng),同時也為他們的未來學習和生活打下了堅實的基礎。
教師扮演著引導者和促進者的角色,通過精心設計的教學活動,幫助學生構建知識體系,發(fā)展關鍵能力,實現(xiàn)立德樹人的教育目標。
下面通過“破題”活動,分解本課項目任務:
第一,“一葉落而知天下秋”——通過觀察自然界中的全等三角形,如近似全等三角形的樹葉的排列,理解其在自然界中的普遍性和重要性。
第二,“窺一斑而知全豹”——通過分析古代建筑中的全等三角形,探究其在結構穩(wěn)定性中的作用,以及它如何反映出古人的智慧和審美。
第三,“達則兼濟天下”——通過研究現(xiàn)代建筑工程中全等三角形的設計,感受其在滿足功能需求的同時,如何融入現(xiàn)代美學和技術創(chuàng)新,體現(xiàn)現(xiàn)代工程師的責任感和創(chuàng)新精神。
通過這種類比及情境創(chuàng)設,學生不僅能夠復習全等三角形的幾何特性,還能夠深入理解其在不同領域的實際應用,從而更全面地掌握這一重要的數(shù)學概念。本節(jié)課的所有內(nèi)容將在此情境下圍繞驅(qū)動性問題展開。
(三)合作學習模式的多樣化探索
基于PBL的學習模式,需要師生合作、生生合作、學生獨立學習(探究)甚至家長、社會的共同參與,大家一起尋找解決問題的方法,為學生提供更為廣闊的合作空間。
1.學生主導的探索學習
活動1:繪一繪。學生根據(jù)項目學習卡資料和教材內(nèi)容,繪制全等三角形在不同數(shù)學領域中的應用圖譜。例如,繪制全等三角形在幾何證明、設計圖案、建筑結構中的實例,并為每個實例配上簡短的說明文字。
活動2:連一連。學生根據(jù)活動1和教材內(nèi)容,將全等三角形的性質(zhì)與相應的幾何概念連接起來。例如,將全等三角形的SSS(邊邊邊)、SAS(邊角邊)、ASA(角邊角)和AAS(角角邊)判定定理與它們在解題中的應用場景相匹配。
2.同伴間的協(xié)作探究
活動3:證一證。教師設計一系列全等三角形的證明題,讓學生與學生之間自主探究,并證明給定的兩個三角形是全等的。學生之間需要根據(jù)已知條件,選擇相應的判定定理,并清晰地表述證明過程。
活動4:用一用。學生從日常生活中找出全等三角形的實例,并解釋它們在實際應用中的作用。如分析自行車的三角架為何使用全等三角形,或者探討全等三角形在藝術作品中的美學應用。
3.教師引導的互動學習
活動5:拓一拓——全等三角形的多維探索
教師引導學生拓展對全等三角形的理解,探索其在非歐幾何等數(shù)學分支中的應用。
學生在教師的輔導下,研究球面幾何中全等三角形的性質(zhì),如在二維球面上三角形的角度和邊長與平面幾何的差異。
通過小組討論,學生比較和討論球面幾何與歐幾里得幾何中全等三角形的性質(zhì)差異,以及這些差異對解決現(xiàn)實世界問題的潛在影響。
活動6:展一展——全等三角形主題展覽
教師與學生共同策劃并組織一個全等三角形主題展覽,作為展示學生學習成果的平臺。
學生在教師的指導下,準備展示材料,包括但不限于展板、模型、海報和演示文稿,以展示他們對全等三角形的深入理解和創(chuàng)意性應用。展覽中,學生有機會向同學、教師和其他參觀者介紹他們的發(fā)現(xiàn)和學習過程,促進交流和知識共享。
在這些活動中,教師的角色是指導者、協(xié)助者和促進者,而學生則是積極的探究者和知識的創(chuàng)造者。師生合作,不僅加深了學生對全等三角形特性的理解,而且還培養(yǎng)了他們的研究能力、團隊合作精神和溝通技巧??梢哉f,這種合作探究的方式,為學生提供了一個展示自己學習成果的機會,同時也為教師提供了了解學生學習進展和需求的窗口。
三、PBL模式下數(shù)學課堂的創(chuàng)新實踐路徑
初中數(shù)學PBL教學模式的核心在于項目驅(qū)動,它要求學生圍繞一個中心問題,通過實際操作、合作學習和深入探究來掌握數(shù)學知識和技能。在學習全等三角形的單元中,學生不僅可以學習到全等邊三角形的知識和定理,還能通過解決具體的幾何問題,如計算面積、設計圖案等來提升他們的實際應用能力。
(一)情境化教學的設計與實施
PBL模式以項目核心問題為出發(fā)點,將教學內(nèi)容組織成項目,通過項目活動推動教學的進展。在備課時,教師應精心構思項目的核心問題,并設計出一系列相互關聯(lián)的子問題,用這些問題來構建課堂的框架并將其轉(zhuǎn)化為具體的活動。當然,問題設計應具有實際情境性,有人說“只有把知識的獲取放入一定的情境中,才能達到對知識的深入理解和轉(zhuǎn)化應用”。因此,教師應為學生提供一個接近真實的情境,它可以是學生日常生活的一部分,可以是他們在將來的專業(yè)領域可能遇到的問題,也可以是構建一個有教學意義的情境??傊?,圍繞當前的學習主題,教師提供解決問題的線索,如工程案例,引導學生進入問題情境,激發(fā)他們發(fā)現(xiàn)問題、提出問題并解決問題。另外,教師應增加數(shù)學與現(xiàn)實世界聯(lián)系的問題,使學生能夠?qū)?shù)學知識應用于解釋自然現(xiàn)象,服務于他們的現(xiàn)實生活,如通過全等三角形在建筑設計中的應用來解釋其穩(wěn)定性和美學價值。
(二)以目標為導向的教學設計
逆向教學設計依照“目標—評價—教學”的順序,將評價環(huán)節(jié)置于教學活動設計之前。這種設計思路要求教師首先明確教學目標,并預想學生在達成這些目標時的表現(xiàn)和可能展現(xiàn)的能力,然后圍繞這些預期結果來設計教學活動。在PBL模式中,這種設計方法尤為重要,因為它要求教師深入思考學生在項目活動中的參與度、思維深度和表達能力。如在設計等邊三角形的教學時,教師需要預設學生能夠通過探索活動歸納出等邊三角形的性質(zhì),如三邊相等、內(nèi)角均為60度,并能綜合理解這些性質(zhì)在不同幾何問題中的應用。教師設計的活動不僅能提升學生的歸納總結、邏輯推理和口頭表達等學習能力,還能鍛煉學生在信息搜集、文獻檢索和Office軟件使用等方面的實用技能。
(三)協(xié)作學習中的主體性展現(xiàn)
圖4所示的PBL教學模式中,學生的角色發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變,他們不再是被動的知識接受者,而是成了自主學習者、合作者和研究者,成了教學過程的主導者。在初中數(shù)學的全等三角形單元中,學生可以自由地表達自己對全等三角形的理解和推導過程,同時在探索過程中發(fā)現(xiàn)并解決新問題,如探究全等三角形在不同幾何構造中的應用。教師的角色也相應發(fā)生了轉(zhuǎn)變,從傳統(tǒng)教學中的主導者變?yōu)閷W生的協(xié)作伙伴,成為學習過程中的引導者和促進者,為學生提供必要的支持,在關鍵時刻提供指導和點撥,幫助學生深化理解,引導他們自主發(fā)現(xiàn)問題并尋找解決方案,同時科學管理課堂討論的節(jié)奏和時間。
總之,PBL教學模式為學生提供了一個動態(tài)的學習環(huán)境,使他們能夠在探索和實踐中學習數(shù)學。這不僅能夠提高學生的數(shù)學素養(yǎng),還能夠培養(yǎng)他們成為未來社會所需的創(chuàng)新型人才。隨著教育改革的不斷深入,我們期待PBL教學模式能夠在更多的數(shù)學課堂上得到應用,為學生的全面發(fā)展提供支持。
四、結語
PBL教學模式在初中數(shù)學教學中的應用,不僅為學生提供了一個全新的學習平臺,也為教師的教學方法帶來了革新。通過這種模式,學生能夠在解決實際問題的過程中,更加深入地理解數(shù)學概念,并且將數(shù)學知識與現(xiàn)實生活緊密聯(lián)系起來。這種教學方式不僅能夠提升學生對數(shù)學的興趣,還能培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維和實踐能力,這對于他們未來的學習和生活都具有重要意義。同時,PBL教學模式也對教師提出了更高的要求,教師需要具備引導學生探究、合作和創(chuàng)新的能力。
總之,PBL教學模式的推廣和實施,需要學校、教師、學生以及家長的共同努力,以確保這種教學模式能夠真正服務于學生。我們期待在未來的教育實踐中,PBL教學模式能夠成為促進學生主動學習和全面發(fā)展的有效工具。
(作者單位:昆明市第八中學)
編輯:蔚慧敏
作者簡介:撒睿(1980—),女,回族,云南昭通人,本科,中學高級教師,研究方向:初中數(shù)學教學。