小学数学项目式学习技术支持环境研究

小学数学项目式学习技术支持环境研究

王静雯、王艳、范嘉盈

山东省青岛市 中国海洋大学基础教学中心教育系 266100

摘要：项目式学习能够发展学生的批判性思维能力、解决问题能力、团队协作能力、自我管理能力等，形成完善的学科观念、思维方法，为数学的学习提供新的发展出路。小学数学项目式学习在课程设计上还没有到达成熟的程度，而且大部分都需要依赖教师的指导，在实施时也会遇到各方面的阻碍，在现代教学理念的引领下，教与学的方式均发生根本性变革，因此，小学数学项目式学习可以乘信息技术之风，以信息技术支持的项目式学习环境的变革推动小学数学项目式学习的发展，同时为其他学段、学科的项目式学习的难点有所启示。

关键词：项目式学习；技术支持；环境；设计；

一、研究背景

信息化条件下，技术手段的丰富和完善使得知识的学习向更广更深的方向发展，内容不再局限于学科知识，方法不再局限于教师讲授，能力不再局限于“应试”题目，这样的背景下数学学习应该如何更好的变化和适应学生的发展是重中之重，而项目式学习是解决这个问题的切入点。根据以上背景与现实教育教学情况的分析，将技术辅助学习和项目式学习结合起来，才能更好的发挥两者的优势，构建基于项目式学习下的信息技术支持环境与空间，取长补短才能更好的促进小学数学项目式学习的发展，从而进一步促进信息技术与学科的深度融合。

二、国内外研究现状

通过对国内外小学数学项目式学习以及小学数学项目式学习环境的研究进行对比研究发现，目前小学数学项目式学习环境研究存在着一下的特点及问题。

项目式学习的应用学科领域分布不均，尤其是国内小学数学领域还处于起步阶段。

对小学数学项目式学习的环境设计研究比较缺乏，忽视学习共同体之间的文化互动，未考虑以人为中心的生态环境设计，并未进行学科融合，从项目式学习实施的整体环节上把握环境的有效设计；同时，在学习环境设计研究方面，热点主要集中在如何将已有的研究成果转化成可以直接应用于真实教育情境的干预方案，而对环境设计的研究深度不够。

三、案例分析与总结

（一）“世界观察者”

“世界观察者”出自美国中学自然地理和大气中“行星预报员”这一单元课程，“世界观察者”是这一案例中用可视化分析系统分析地理数据的主要工具。这一工具可以将学生收集的全球地理数据，以彩色地图的方式呈现出来，并用简单的算法和统计步骤对其分析^[6]。通过精心的课程设计使软件媒介变成支持学生进行项目分析和解释的工具。

从学习科学的角度对以上案例进行研究分析，可以发现：

1. 项目的设计是通过驱动目标或问题使学习情景化，上述案例给学生提供了进入数据集的方法和实现这些目标的分析工具。

2. 上述项目设计所使用的软件工具，通过架设不同的真实实践来减少项目实施过程的复杂性。但是，场景的设计或环境的设计要考虑到本阶段学生思维、理解所能达到的广度和深度。

3. 高质量、有意义的项目式学习环境的构建也强调互动。上述案例要求学生通过小组协作进行学习，学生通过责任分配，将不同任务分配给不同学生从而控制认知负荷。值得注意的是，在项目式学习中，互动也包括予学生人文关怀的社会互动。要实现这一目标就要重视学习环境的创设。

4. 项目式学习环境的创设为学生提供了支持反思的工具。技术工具的应用为学生提供了储存思想和产品的方式方法，也为师生提供了反思对象，使学生更容易进行自我计划和自我监控。

创设项目式学习环境可以为学生提供一个有意义情境，有利于学生参与真实实践。项目式学习所创设的意义情境着力提高学生运用所学知识的能力，有助于学生自我对知识结构的理解从而激发其学习兴趣。

（二）基于Sakai平台搭建项目式学习环境设计

Sakai平台是一个开源的、在线协作学习平台，与项目式学习的理论基础具有异曲同工之妙。明洁和唐雅慧^[1]等人都在高等教育专业课程中引入Sakai平台进行项目式学习的应用研究实践，构建Sakai环境下项目式学习的过程模式并对Sakai平台项目式学习的支持模型及师生支持活动进行分析^[2]。近几年基于 Sakai 平台的网络环境下教学是高校构建网络教学的一个新选择^[3]。

通过对先前的研究分析，基于Sakai平台环境的项目式学习的优势主要包括以下几点：

1.学习情境的创设能够极大程度的满足师生需求。Sakai平台创设的紧密贴近现实生活又能保证不偏离核心知识的逼真的虚拟环境真正实现了由学知识到将知识用于实际的转变。

2.为项目成员的交流与协作提供互动平台。Sakai平台为小组成员之间的交流提供了足够的工具支持，为学生搜集信息查找所需资料提供了助力。

3.实时记录学生的动态学习过程，为学习评价保驾护航。利用平台记录学生的学习动态，便于教师实时跟踪，这既是学生学习的数据资料库也是教师完善后续教学的资源库，更是保存展览项目作品的“橱窗”，使得评价更加多元化和透明化。

将Sakai平台的项目式学习模式应用到高校中确实在一定程度上有效改善了教学效果，有利于促进学生多维能力的发展。需要注意的是Sakai平台只是教学的辅助手段，应用的前提还是传统课堂教学的大环境。

3. VR环境设计

VR虚拟现实（Virtual Reality）技术是利用计算机仿真系统，创建虚拟世界的三维仿真环境，用户可借助头戴设备以自然的方式与虚拟环境中的对象进行交互，从而产生身临其境的体验^[4]。鉴于Burdea等^[5]提出的VR具有沉浸性、交互性和构想性的特征，可以生成沉浸式学习环境、交互式学习环境和创造式学习环境。

通过对VR研究进行分析，发现利用VR技术进行小学数学项目式学习的优势主要包括以下几点：

1. 小学数学中的项目式学习，需要在真实的生活情境中进行。利用VR技术就可以打造真实的数学课堂，将抽象的数学知识直观地呈现在学生的面前，激发学生的学习兴趣，深入体验数学知识的产生以及发展的过程。

2.启发、开放的数学问题也是小学数学项目式学习不可缺少的一环。那么利用VR来设计的问题情境就可以实现开放和个性化。

3.学习者可以利用VR技术根据自己的学习喜好以及操作所使用的环境条件来进行自适应学习和自主学习，这也能很好的锻炼学生各方面的能力。

四、小学数学项目式教学环境构建启示

通过对小学数学项目式学习的文献研究与案例分析，笔者在思考小学数学项目式学习环境构建问题得出以下几点启示，以期能切实改善项目式学习效果：

1.从问题出发，为项目式学习的困境提出切实可行的解决方案以及研究思路。笔者认为解决以上问题的关键问题是项目式学习环境的构建，从而更好的促进项目式学习与小学数学相融合以及信息技术与学科的融合。

2.构建小学数学项目式学习环境的模型。学习环境的构建是实现学与教变革的基础，实现对学生自主、互动和个性化的高阶培养目标，从学习科学的角度透析项目式学习背后的机制与规律，从而为项目式学习的环境设计提供科学的支持与依据，以期从环境设计的角度为小学数学项目式学习更好的开展提供一定的解决方案。为小学数学项目式学习环境提供理论框架与实证依据，微观层面促进项目式学习与学科融合的发展。

3.丰富项目式学习的研究角度，为信息技术更好的与学科相融合提供可以借鉴的思路。项目式学习环境的研究上还处于起步阶段，大多集中在VR、知识可视、模拟仿真、移动设计等方面，缺乏对项目式学习环境的专门设计，因此本研究期望从项目式学习角度丰富研究视角。

参考文献：

1. 唐雅慧. 网络环境中项目式学习评价指标体系研究[D].西南大学,2013.

2. 明洁. 基于Sakai平台的项目式学习应用研究[D].西南大学,2012.

3. 彭陈,张圆圆.基于Sakai平台的网络环境下项目式学习模式的构建[J].黑龙江生态工程职业学院学报,2016,29(01):79-80.

4. 刘涛.基于VR技术的初中数学课堂教学思考[J].中国教育技术装备,2020(05):26-28.

5. Burdea G, Coiffet P. Virtual reality technology, second edition[M]. New York: John Wiley & Sons, 2003:3-4.

6. R.基思·索耶, 徐晓东. 剑桥学习科学手册[M]. 教育科学出版社, 2010.

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