跨学科项目式学习对四年级学生数学建模思维与现实问题转化能力的协同培养

摘要：从理论分析和项目案例的角度，对四年级人教版数学教学中跨学科项目式学习对学生数学建模思维与现实问题转化数学素养的培养进行了梳理，并探究了四年级人教版数学教学中跨学科项目式学习的实施策略，最后呈现了实施跨学科项目式学习对促进学生数学核心素养的正面影响，为小学数学教学变革提供参考。

关键词：跨学科项目式学习；四年级数学；数学建模思维；现实问题转化能力

引言：培养学生的综合运用知识解决实际问题的能力是教育改革不断深化的目标。四年级的学生处于数学思维的关键时期，人教版数学课本中比较强调基础性知识，对于知识的综合运用和解决实际问题的能力还有待提升。跨学科项目式学习将不同学科知识综合起来，以项目驱动学生进行实践探究，建构了学生自己的知识体系，对于培养学生的数学建模思想和转化实际问题的能力有着得天独厚的优势。

一、跨学科项目式学习与四年级数学教学的契合点

（一）与人教版四年级数学教材内容的适配

人教版四年级数学教科书涉及数与代数、图形与几何、统计与概率等内容。例如，“四则运算”单元学完后，让学生在了解四则运算规则的基础上，利用闲暇时间以项目化的方式完成生活应用。“举行义卖活动”项目，让学生计算商品成本、价格、利润等，运用语文知识撰写义卖宣传语稿，运用美术知识制作海报等。“位置与方向”单元可以“绘制校园”项目，让学生感受位置与方向，不仅需要借助数学知识表示方向与位置，更需要运用科学知识表示地理方位，运用信息技术设计绘制校园地图等。

（二）符合四年级学生的认知发展特点

四年级学生正处于具体运算阶段向形式运算阶段的发展，对直观、形象的内容更感兴趣。跨学科项目式学习以真实的项目任务作为载体，有利于激活学生的学习积极性与主动性，通过参与项目，学生在动手实践、合作交流的过程中逐步形成抽象思维，将具象的现实问题转化为数学模型进行分析解决，符合学生的认知发展规律，有利于帮助学生突破思维发展的局限性，实现数学建模思维与现实问题转化能力的双向提升。

二、基于跨学科项目式学习设计的数学建模思维和转识现实问题能力的培养策略的实施。

（一）精心设计跨学科项目主题

项目主题的选择是跨学科项目式学习成功与否的关键，它应紧扣四年级数学学习内容，关联其他学科知识，具有现实意义、富有趣味性。“环保小卫士——垃圾分类中的数学”项目，以环保为背景，融合数学、科学、语文等学科知识，数学部分需统计不同类型垃圾的数量，计算垃圾处理成本，运用数据整理与分析的知识绘制统计图，科学部分需了解垃圾的分类标准和处理方法，语文部分则需撰写垃圾分类倡议书，使学生充分感受数学在现实生活中的应用，提升将现实问题数学化的能力，并在建立数学模型解决问题的过程中发展数学建模思想。

（二）引导学生经历数学建模全过程

在整个项目推进中，教师要引导学生完成“分析问题—建立模型—求解模型—检验与应用”的数学化模型建立、求解与检验过程。以“校园节水计划”项目设计为例，学生对校园用水情况进行调查，分析现有用水浪费情况，提出要解决的问题，如计算校园一天的用水量、用水设备的用水量占比等；利用数学知识建立数学模型，如利用水龙头的水量计算公式，用单位时间内水龙头水流速度、使用时间求出每栋楼每分钟的用水量；再对建立完成的模型进行数据收集、计算，得出结果；最后对结果与实际进行对比检验，并提出可行的节水措施，应用于生活。

（三）加强小组合作与交流

一般来说，跨学科项目式学习需要学生以小组方式开展学习。教师可按照学习能力、性格特点等将学生分为若干小组，并确保每个小组成员间形成互补。学生在合作学习过程中，可以相互沟通讨论，分享不同学科知识和想法，共同分析和解决问题。如在设计“校园文化节摊位设计”时，小组成员分工合作，有的运用数学知识计算摊位面积和成本预算，有的运用美术知识设计摊位布局和装饰，还有的学生运用语文知识撰写宣传口号。在合作交流中，学生能转换角度思考问题，拓展思维，实现思维的多元化发展，同时有助于提高学生的建模思维和转化能力。

三、跨学科项目式学习协同培养效果案例分析

（一）案例描述

某小学四年级的“社区绿化规划”跨学科项目式学习，项目启动时，教师首先让学生明确项目任务：根据社区内未利用空地，运用数学知识设计出社区绿化方案。学生组成小组，首先实地测量社区内的空地面积，获取相关数据并记录；接着，运用数学知识（面积计算、比例等）结合美术知识绘制绿化设计图；然后，查阅资料，了解各种花草的生长习性、养护成本等，利用数学知识估算养护成本；最后，各小组以组为单位展示绿化方案并进行评价。

（二）效果分析

通过项目，学生提高了数学建模思维与现实问题转化的能力。在数学建模方面，学生能将社区绿化规划的现实问题转化为数学问题，建立面积计算、成本估算等数学模型，并利用所学知识进行求解。在现实问题转化方面，学生能将现实问题中的数学信息，如空地尺寸、植物数量等提取出来，转化为数学问题来处理。学生在项目实施过程中，也提高了团队协作能力、沟通表达能力、综合运用知识的能力。

结论

跨学科项目式学习对四年级学生数学建模思维与现实问题转化能力的培养具有独特优势，可以通过项目主题设计、学生经历数学建模过程、小组合作交流等实施策略来提高学生的数学核心素养。在教学实践中，教师可根据学生的特点和教学内容，对跨学科项目式学习方法进行适当应用，不断进行教学优化。在未来的研究中，可以对跨学科项目式学习与信息技术进行深入融合，挖掘更多优质的跨学科项目资源应用于教学中，注重跨学科项目式学习对不同风格学生的教学效果差异研究，从而实现针对不同学习风格的学生进行个性化教学，促进学生全面健康发展。

参考文献

[1]项目式学习在跨学科实践活动中的设计探索——以“水质监测及自制净水器”为例[J]. 王英;魏明贵.理科考试研究，2023（24）

[2]为理解而学 为生活而学——跨学科项目式学习案例《健康生活我倡议》的设计与实施[J]. 王耀;冯胜男.山东教育，2023（34）