基于数字技术与跨学科思维的数学教学模式探索

摘要：本文主要围绕数字技术跟跨学科思维于数学教学里的融合运用展开探讨，先是对数字技术在数学教学中的应用现状给予剖析，接着阐述跨学科思维对数学教学所起到的促进作用，然后构建两者相结合的教学模式，在此基础上提出了一种创新的数学教学框架，研究结果显示，这种教学模式可切实提升学生的学习兴趣、让学生对知识的理解更深入以及提高学生的创新能力。

关键词：数字技术；跨学科思维；数学教学；教学模式；教育创新

一、引言

随着信息技术快速发展以及教育理念持续更新，数学教学正遭遇前所未有的变革契机，数字技术的普遍运用为数学教育注入了全新活力，跨学科思维的引入则为数学学习开拓了更为广阔的视野，本文希望能够探索怎样把数字技术与跨学科思维有效结合起来，构建一种创新的数学教学模式。此种探索顺应了教育信息化的发展趋向，又契合培养复合型创新人才的社会需要，对于提高数学教学质量和成效有着意义。

二、数字技术在数学教学中的应用

2.1数字技术工具的类型与功能

在当下的数学教学里，经常会用到的数字技术工具涉及了几何画板、数学建模软件以及在线学习平台等，几何画板可以将几何图形的变化过程进行动态展示，可学生凭借直观感受去理解几何概念，像MATLAB和Mathematica这类数学建模软件，有强大的计算与可视化功能，能让复杂的数学问题处理起来更加容易。如Khan Academy和Coursera这样的在线学习平台，突破了时间与空间的限制，为学生给予了灵活的学习契机，这些工具都有各自的特点，为数学教学提供了多样的技术支撑。

2.2数字技术在教学中的优势

数字技术于数学教学里呈现出诸多优势，其一它可把抽象的数学概念给予可视化，像是借助动画来演示函数图像的变化情况，如此一来大幅降低了学生的理解难度，其二数字技术达成了教学资源的即时共享与互动，教师可实时获取学生的学习反馈，据此调整教学策略，另外数字平台还可记录学生的学习轨迹，为个性化教学给予数据方面的支持。这些优势使得数字技术成为提升数学教学效果的关键帮助。

2.3数字技术应用的挑战与对策

虽然数字技术有明显优势，然而在实际运用过程中却遭遇了诸多挑战，技术设备的普及程度以及师生数字素养的不均衡状况，对技术的广泛应用造成了限制，部分教师对新技术怀有抵触心理，担心技术会使传统教学的价值受到削弱，面对这些问题，学校需要强化师资培训，构建技术支持团队，并且重视技术与传统教学的有机融合，以此保证技术可切实服务于教学目标。

三、跨学科思维对数学教学的促进

3.1跨学科思维的内涵与价值

跨学科思维指的是突破学科边界限制，借助多学科的知识以及方法来解决问题的一种思维模式，此种思维可帮助学生构建起知识之间的关联，使其明白数学于其他领域所有的应用价值，比如说，把科学里的运动学问题转变为数学模型，这样做可加深对数学概念的理解程度，还可体会到数学的实际应用意义。跨学科思维培育了学生的综合素养，为他们未来的发展筑牢了根基。

3.2数学与其他学科的融合案例

数学与其他学科相互融合在实践当中呈现出丰富多样的形态。自然科学领域，《克与千克》同科学课里物质质量的测量相结合，促使学生运用数学方法换算不同单位下物体质量，理解质量这一概念；《圆》则关联科学当中车轮、齿轮等圆形部件，在生活情境中运用圆的半径、周长等知识。社会科学领域，《数据收集整理》同道德与法治课中校园文明调查相结合，运用数学统计方法来整理问卷数据；《百分数》与经济学里的利率、税率等概念相关联，对储蓄、纳税等实际问题进行分析。艺术领域，《对称图形》和美术剪纸、连续纹样相结合，感受对称美；《比例》可对校园活动区与绿化布局给予优化，兼顾美学设计及数学计算，体会数学在艺术创作中的作用。这些融合的案例使得数学学习变得更加有趣，同时也让学生认识到数学作为基础学科所有的工具性价值。

3.3培养跨学科思维的教学策略

有效培育学生的跨学科思维离不开系统化的教学策略。首先是课程设计策略，教师可开发主题式教学单元，像“城市交通优化”项目，将数学建模、地理信息系统及经济学知识给予整合。其次是教学方法创新，运用基于问题的学习（PBL）模式，设计出真实世界的跨学科问题情境。比如学生去调查校园垃圾分类状况，借助统计学分析数据，再利用数学建模预估不同管理方案的效果。第三是评价方式改革，构建多元评估体系，要关注数学技能的掌握情况，又要对学生整合多学科知识解决问题的能力进行评价。学校应当建立跨学科教研组，为教师提供专业发展支持。

四、数字技术与跨学科思维结合的教学模式构建

4.1教学模式的理论基础

构建将数字技术与跨学科思维相结合的数学教学模式，需要融合多种教育理论。认知负荷理论能指导我们合理设计多媒体学习材料，防止因信息呈现方式不妥而造成认知超载。联通主义学习理论格外适用于数字时代的教学，其认为知识存在于连接之中，这和跨学科思维所强调的建立知识网络极为契合。分布式认知理论说明，认知活动分布于个体、工具与环境之间，这阐释了数字技术怎样扩展学生的认知能力，这些理论共同构成了新教学模式的理论框架，保障其科学性与有效性。

4.2教学模式的具体设计

这种教学模式运用“三位一体”的设计架构。《三角形特性》课前准备环节，教师会在LMS发布跨学科预习资料包，其中包含关于三角形建筑结构的音视频、交互程序以及阅读材料，以此引发他们的思考。到课堂教学阶段，会利用智能白板展示建筑图纸，借助虚拟实验室，让学生搭建框架来剖析其稳定性，同时从美术的角度去分析其美感，引导运用数学语言来描述其特性和价值，达成学科之间的融合。在课后拓展阶段，借助在线协作平台布置任务，学生分组进行建筑设计，运用三角形的稳定性兼顾美学，还可运用数学计算来确定用材，深化跨学科的应用。

4.3教学实施与效果评估

教学实施之时需要构建起完善的支持体系，在师资队伍建设层面，要组建起跨学科教学团队，团队成员涉及数学教师、相关学科教师以及技术支持人员，于资源建设领域，需开发出数字化的跨学科教学案例库以及工具包，在课堂组织过程中，采用混合式学习模式，也就是把线上自主学习和线下研讨相互结合起来。效果评估应当多元化，量化方面囊括学科成绩测试、标准化能力测评，质性评估包含学生作品分析、课堂观察记录、学习反思日志等，形成“设计-实施-评估-优化”这样一个持续改进的循环。实践显示，这种教学模式在试点学校收获了一定成效，学生的高阶思维能力获得了一定程度的提升。

五、结论

数字技术同跨学科思维相融合的数学教学模式呈现出未来教育的发展趋向，此种模式提升了数学教学的效率与质量，还培养了学生的综合素养以及创新能力，不过模式的完善与推广仍面临不少挑战，需教育工作者不断探索和实践。未来研究可剖析不同学段、不同内容领域的具体应用策略，以及技术支持下的个性化跨学科学习路径。这场教学变革会深刻影响数学教育的面貌，为培养适应未来社会的人才贡献关键力量。

参考文献

[1]刘琦.数学教学中融入数学史转变学生数学学科观念[J].科教导刊， 2024，（18）：79-81.

[2]袁晴南.数学教学中的跨学科整合策略研究[J].大学，2023，（S2）：140- 142.

[3]冯山山，侯代忠.数学的抽象性对学生学习数学的影响[J].南宁师范大学学报（自然科学版），2023，40（03）：194-198.