選題背景

在當(dāng)前基礎(chǔ)教育課程改革深化階段，數(shù)學(xué)綜合與實(shí)踐領(lǐng)域教學(xué)仍面臨三重現(xiàn)實(shí)困境：一是學(xué)科知識(shí)應(yīng)用虛化：傳統(tǒng)實(shí)踐活動(dòng)常止步于紙面計(jì)算，學(xué)生難以在真實(shí)場(chǎng)景中遷移數(shù)學(xué)思想；二是跨學(xué)科整合表層化：盡管新課標(biāo)強(qiáng)調(diào)學(xué)科融合，但多數(shù)活動(dòng)僅將多學(xué)科知識(shí)簡(jiǎn)單疊加；三是信息化技術(shù)應(yīng)用缺失或不當(dāng)：信息技術(shù)多局限于課件演示。

基于上述問題，這堂《班級(jí)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地規(guī)劃》課程以真實(shí)問題驅(qū)動(dòng)：在“每天運(yùn)動(dòng)2小時(shí)”的教育政策要求下，校園普遍存在體育空間不足的問題，引導(dǎo)學(xué)生用數(shù)學(xué)等學(xué)科知識(shí)解決這些問題。引入AI仿真平臺(tái)：將“空間優(yōu)化策略”等抽象概念具象為可視數(shù)據(jù)，突破經(jīng)驗(yàn)型操作的局限性。多學(xué)科協(xié)同，小組協(xié)作：要求學(xué)生綜合體育項(xiàng)目規(guī)則、數(shù)學(xué)參數(shù)計(jì)算與信息技術(shù)工具，在小組協(xié)作中體驗(yàn)“需求分析—建模—驗(yàn)證—迭代”的工程思維閉環(huán)，回應(yīng)新課標(biāo)對(duì)“模型意識(shí)”“創(chuàng)新意識(shí)”等核心素養(yǎng)要求。

教學(xué)目標(biāo)

本設(shè)計(jì)以發(fā)展學(xué)生智能化時(shí)代的跨學(xué)科問題解決素養(yǎng)為核心目標(biāo)，具體設(shè)定如下學(xué)習(xí)目標(biāo)。

（一）知識(shí)應(yīng)用與認(rèn)知發(fā)展（數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)落地）

1.空間優(yōu)化策略及實(shí)踐遷移：能準(zhǔn)確運(yùn)用“最大空間利用”“先大后小”“同類聚合”等布局策略，在AI設(shè)計(jì)平臺(tái)通過(guò)有效調(diào)整使虛擬運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地空間利用率提升，并能口頭解釋策略選擇的數(shù)學(xué)依據(jù)。2.參數(shù)關(guān)聯(lián)性分析能力：能在方案匯報(bào)中清晰表述場(chǎng)地參數(shù)與整體布局的數(shù)學(xué)關(guān)系。3.批判性技術(shù)觀形成：通過(guò)“AI小助手”環(huán)節(jié)，能辨別技術(shù)建議的局限性。

（二）數(shù)字化實(shí)踐能力（技術(shù)賦能創(chuàng)新）

1.工具迭代驗(yàn)證能力：能獨(dú)立操作AI仿真平臺(tái)，完成“設(shè)計(jì)→驗(yàn)證→迭代”循環(huán)，根據(jù)實(shí)時(shí)利用率反饋調(diào)整布局。2.數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策能力：在方案評(píng)選中，能依據(jù)量化標(biāo)準(zhǔn)為作品打分，并利用生成的條形統(tǒng)計(jì)圖分析小組偏好。

（三）協(xié)作與態(tài)度養(yǎng)成（社會(huì)化學(xué)習(xí)素養(yǎng)）

跨學(xué)科協(xié)作：分工合作共同輸出1份包含布局圖、利用率數(shù)據(jù)、安全說(shuō)明的完整方案。

教學(xué)設(shè)計(jì)創(chuàng)新

（一）教學(xué)理念創(chuàng)新：AI賦能的跨學(xué)科實(shí)踐者培養(yǎng)

本設(shè)計(jì)突破傳統(tǒng)單一學(xué)科知識(shí)單向傳授的局限，其理念創(chuàng)新主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：1.從“教師中心”到“學(xué)生作為知識(shí)共創(chuàng)者”的角色轉(zhuǎn)變：本設(shè)計(jì)賦予學(xué)生“運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地規(guī)劃師”的職業(yè)角色，結(jié)合了深圳中小學(xué)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地稀缺的典型困境，確立了優(yōu)化空間、滿足運(yùn)動(dòng)功能需求、達(dá)成預(yù)算限制等多維度真實(shí)目標(biāo)，學(xué)生不再被動(dòng)地接受知識(shí)，而是在真實(shí)的問題情境中實(shí)現(xiàn)知識(shí)的主動(dòng)學(xué)習(xí)、建構(gòu)與創(chuàng)新應(yīng)用。2.從“學(xué)科割裂”到“跨界融合解決真實(shí)問題”的內(nèi)容重組：以真實(shí)問題為錨點(diǎn)，學(xué)生需要綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)、體育、信息技術(shù)等學(xué)科知識(shí)，實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識(shí)的深度整合。3.從“經(jīng)驗(yàn)決策”到“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的迭代優(yōu)化決策”：引入AI工具提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋，讓學(xué)生擁有了決策科學(xué)化的意識(shí)，提升了決策能力。

（二）教學(xué)方法創(chuàng)新：項(xiàng)目式學(xué)習(xí)與智能化工具的深度耦合

本設(shè)計(jì)采用“項(xiàng)目式學(xué)習(xí)+人工智能”雙驅(qū)動(dòng)教學(xué)模式，其創(chuàng)新性突出體現(xiàn)在：1.智能化工具支持的迭代探究循環(huán)：本設(shè)計(jì)引入AI仿真平臺(tái)，比傳統(tǒng)項(xiàng)目式學(xué)習(xí)中依賴手工繪圖與經(jīng)驗(yàn)判斷更加高效。2.基于真實(shí)情境的協(xié)作認(rèn)知分工：數(shù)學(xué)組負(fù)責(zé)參數(shù)計(jì)算與優(yōu)化建模，體育組論證功能合理性，技術(shù)組操作AI工具進(jìn)行方案模擬與數(shù)據(jù)可視化。3.形成AI工具鏈：整合場(chǎng)地參數(shù)建模、三維空間模擬、實(shí)時(shí)計(jì)算利用率的多重AI工具。

教學(xué)實(shí)施

（一）情境回顧，任務(wù)聚焦（3分鐘）

1.視頻回顧：教師播放視頻，回顧項(xiàng)目前3課時(shí)的關(guān)鍵活動(dòng)：驅(qū)動(dòng)性問題提出（如何合理規(guī)劃班級(jí)運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地）、實(shí)地測(cè)量場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)、收集各項(xiàng)體育運(yùn)動(dòng)的尺寸與安全間距需求、初步的設(shè)計(jì)構(gòu)思。

2.引入新課：教師點(diǎn)明本課核心任務(wù)—借助AI工具，將初步構(gòu)想變成可實(shí)施的設(shè)計(jì)方案，并最終為班級(jí)評(píng)選出“最佳運(yùn)動(dòng)場(chǎng)地規(guī)劃方案”。

3.明確目標(biāo)：再次強(qiáng)調(diào)優(yōu)化目標(biāo)—在滿足安全需求的前提下，盡可能提高空間利用率，使場(chǎng)地既實(shí)用又美觀。

（二）小組協(xié)作，AI優(yōu)化設(shè)計(jì) （10分鐘）

（三） 

1.啟動(dòng)AI工具：各小組在電腦上打開“智能場(chǎng)地規(guī)劃”AI軟件。教師簡(jiǎn)要重申軟件核心功能：可拖拽不同體育項(xiàng)目的虛擬設(shè)施（按照前期收集的真實(shí)尺寸比例建模）、實(shí)時(shí)顯示場(chǎng)地利用率和可容納人數(shù)。

2.協(xié)作設(shè)計(jì)：小組內(nèi)根據(jù)前期構(gòu)思和數(shù)據(jù)，開始嘗試在軟件虛擬場(chǎng)地上擺放設(shè)施。

3.成員分工合作：操作拖拽、記錄利用率變化、觀察安全間距、提出調(diào)整建議。

4.關(guān)鍵策略引導(dǎo)：教師巡視，不斷提示核心優(yōu)化策略。

5.驗(yàn)證迭代：（1）學(xué)生通過(guò)反復(fù)拖拽、旋轉(zhuǎn)、調(diào)整位置，觀察AI軟件實(shí)時(shí)反饋的空間利用率百分比和可容納人數(shù)的變化。（2）鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行“試錯(cuò)→分析→改進(jìn)”循環(huán)，不斷調(diào)整提升空間利用率。（3）教師解答技術(shù)疑問，并引導(dǎo)學(xué)生理解AI反饋的邏輯。

6.方案定型：各小組確定最優(yōu)方案，并為方案構(gòu)思一句簡(jiǎn)短的宣傳口號(hào)，準(zhǔn)備匯報(bào)。

（三）匯報(bào)展示，策略提煉（10分鐘）

1.動(dòng)態(tài)展示：小組代表動(dòng)態(tài)演示AI設(shè)計(jì)方案：展示如何拖拽設(shè)施，解釋布局思路，重點(diǎn)展示最終的空間利用率數(shù)值和布局效果圖。

2.互動(dòng)評(píng)價(jià)：其他小組認(rèn)真觀看，可針對(duì)方案的設(shè)計(jì)合理性、優(yōu)化策略、空間利用率等提出問題或建設(shè)性修改意見。匯報(bào)小組簡(jiǎn)要回應(yīng)。

3.策略總結(jié)：教師引導(dǎo)全班學(xué)生共同觀察、比較各組的方案特點(diǎn)，板書核心策略關(guān)鍵詞，強(qiáng)調(diào)數(shù)學(xué)中的“優(yōu)化思想”。

（四）投票評(píng)選，數(shù)據(jù)說(shuō)話（8分鐘）

1.明確標(biāo)準(zhǔn)：是否遵循了“最大利用空間”“先安排大面積再安排小面積”“同類項(xiàng)目放一起”等優(yōu)化策略，空間利用率是否達(dá)標(biāo)（≥60%），整體布局是否合理、安全、美觀。

2.學(xué)生投票：學(xué)生通過(guò)麻吉星投票器，為除本組外的其他小組的方案進(jìn)行打分（如1—5分）。教師直觀展示各組得票情況。師生共同分析統(tǒng)計(jì)圖。

3.結(jié)果對(duì)比與揭曉：針對(duì)學(xué)生投票的結(jié)果，討論異同點(diǎn)及原因。揭曉最佳方案。

（五）AI思辨，理性認(rèn)知（5分鐘）

1.對(duì)比分析：教師選取投票結(jié)果中兩個(gè)有特色或差異較大的方案，請(qǐng)“AI小助手”對(duì)這兩個(gè)方案進(jìn)行多維度對(duì)比分析。

2.辯證討論：教師引導(dǎo)學(xué)生思考：AI小助手說(shuō)得都完全正確嗎？它的建議是基于什么規(guī)則？我們需要全盤接受嗎？

（六）分享收獲，總結(jié)提升（4分鐘）

1.自由分享：邀請(qǐng)學(xué)生分享本次項(xiàng)目式學(xué)習(xí)的收獲：學(xué)到了哪些數(shù)學(xué)知識(shí)和方法？掌握了什么新技能？有什么感悟？

2.教師總結(jié)：（1）提煉核心收獲：應(yīng)用優(yōu)化思想解決實(shí)際問題；利用數(shù)據(jù)支持決策；體驗(yàn)跨學(xué)科融合的魅力；感受團(tuán)隊(duì)合作的力量。（2）肯定學(xué)生在“發(fā)現(xiàn)問題→設(shè)計(jì)方案→驗(yàn)證迭代→展示評(píng)價(jià)”全過(guò)程中的積極投入和創(chuàng)造性思維。（3）預(yù)告下節(jié)課任務(wù)……

實(shí)際教學(xué)中，學(xué)生把學(xué)校操場(chǎng)的空間利用率從62%提升到91%，實(shí)現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識(shí)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。

本文系廣東省2025年度中小學(xué)教師教研能力提升計(jì)劃項(xiàng)目課題“循證教學(xué)評(píng)價(jià)視角下的課堂師生互動(dòng)行為優(yōu)化策略研究”（項(xiàng)目編號(hào)：2025ZQJK148）的階段性成果

（作者曾煥單位系北京師范大學(xué)未來(lái)教育學(xué)院；作者郭天宇、于鴻儒單位系廣東省深圳市鹽田區(qū)樂群實(shí)驗(yàn)小學(xué)）

《人民教育》2025年第15-16期，有修改