選題背景

在當前基礎教育課程改革深化階段，數(shù)學綜合與實踐領域教學仍面臨三重現(xiàn)實困境：一是學科知識應用虛化：傳統(tǒng)實踐活動常止步于紙面計算，學生難以在真實場景中遷移數(shù)學思想；二是跨學科整合表層化：盡管新課標強調學科融合，但多數(shù)活動僅將多學科知識簡單疊加；三是信息化技術應用缺失或不當：信息技術多局限于課件演示。

基于上述問題，這堂《班級運動場地規(guī)劃》課程以真實問題驅動：在“每天運動2小時”的教育政策要求下，校園普遍存在體育空間不足的問題，引導學生用數(shù)學等學科知識解決這些問題。引入AI仿真平臺：將“空間優(yōu)化策略”等抽象概念具象為可視數(shù)據(jù)，突破經驗型操作的局限性。多學科協(xié)同，小組協(xié)作：要求學生綜合體育項目規(guī)則、數(shù)學參數(shù)計算與信息技術工具，在小組協(xié)作中體驗“需求分析—建模—驗證—迭代”的工程思維閉環(huán)，回應新課標對“模型意識”“創(chuàng)新意識”等核心素養(yǎng)要求。

教學目標

本設計以發(fā)展學生智能化時代的跨學科問題解決素養(yǎng)為核心目標，具體設定如下學習目標。

（一）知識應用與認知發(fā)展（數(shù)學核心素養(yǎng)落地）

1.空間優(yōu)化策略及實踐遷移：能準確運用“最大空間利用”“先大后小”“同類聚合”等布局策略，在AI設計平臺通過有效調整使虛擬運動場地空間利用率提升，并能口頭解釋策略選擇的數(shù)學依據(jù)。2.參數(shù)關聯(lián)性分析能力：能在方案匯報中清晰表述場地參數(shù)與整體布局的數(shù)學關系。3.批判性技術觀形成：通過“AI小助手”環(huán)節(jié)，能辨別技術建議的局限性。

（二）數(shù)字化實踐能力（技術賦能創(chuàng)新）

1.工具迭代驗證能力：能獨立操作AI仿真平臺，完成“設計→驗證→迭代”循環(huán)，根據(jù)實時利用率反饋調整布局。2.數(shù)據(jù)驅動決策能力：在方案評選中，能依據(jù)量化標準為作品打分，并利用生成的條形統(tǒng)計圖分析小組偏好。

（三）協(xié)作與態(tài)度養(yǎng)成（社會化學習素養(yǎng)）

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

教學設計創(chuàng)新

（一）教學理念創(chuàng)新：AI賦能的跨學科實踐者培養(yǎng)

本設計突破傳統(tǒng)單一學科知識單向傳授的局限，其理念創(chuàng)新主要體現(xiàn)在三個方面：1.從“教師中心”到“學生作為知識共創(chuàng)者”的角色轉變：本設計賦予學生“運動場地規(guī)劃師”的職業(yè)角色，結合了深圳中小學運動場地稀缺的典型困境，確立了優(yōu)化空間、滿足運動功能需求、達成預算限制等多維度真實目標，學生不再被動地接受知識，而是在真實的問題情境中實現(xiàn)知識的主動學習、建構與創(chuàng)新應用。2.從“學科割裂”到“跨界融合解決真實問題”的內容重組：以真實問題為錨點，學生需要綜合運用數(shù)學、體育、信息技術等學科知識，實現(xiàn)學科知識的深度整合。3.從“經驗決策”到“數(shù)據(jù)驅動的迭代優(yōu)化決策”：引入AI工具提供實時數(shù)據(jù)反饋，讓學生擁有了決策科學化的意識，提升了決策能力。

（二）教學方法創(chuàng)新：項目式學習與智能化工具的深度耦合

本設計采用“項目式學習+人工智能”雙驅動教學模式，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)：本設計引入AI仿真平臺，比傳統(tǒng)項目式學習中依賴手工繪圖與經驗判斷更加高效。2.基于真實情境的協(xié)作認知分工：數(shù)學組負責參數(shù)計算與優(yōu)化建模，體育組論證功能合理性，技術組操作AI工具進行方案模擬與數(shù)據(jù)可視化。3.形成AI工具鏈：整合場地參數(shù)建模、三維空間模擬、實時計算利用率的多重AI工具。

教學實施

（一）情境回顧，任務聚焦（3分鐘）

1.視頻回顧：教師播放視頻，回顧項目前3課時的關鍵活動：驅動性問題提出（如何合理規(guī)劃班級運動場地）、實地測量場地數(shù)據(jù)、收集各項體育運動的尺寸與安全間距需求、初步的設計構思。

2.引入新課：教師點明本課核心任務—借助AI工具，將初步構想變成可實施的設計方案，并最終為班級評選出“最佳運動場地規(guī)劃方案”。

3.明確目標：再次強調優(yōu)化目標—在滿足安全需求的前提下，盡可能提高空間利用率，使場地既實用又美觀。

（二）小組協(xié)作，AI優(yōu)化設計 （10分鐘）

（三） 

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

2.協(xié)作設計：小組內根據(jù)前期構思和數(shù)據(jù)，開始嘗試在軟件虛擬場地上擺放設施。

3.成員分工合作：操作拖拽、記錄利用率變化、觀察安全間距、提出調整建議。

4.關鍵策略引導：教師巡視，不斷提示核心優(yōu)化策略。

5.驗證迭代：（1）學生通過反復拖拽、旋轉、調整位置，觀察AI軟件實時反饋的空間利用率百分比和可容納人數(shù)的變化。（2）鼓勵學生進行“試錯→分析→改進”循環(huán)，不斷調整提升空間利用率。（3）教師解答技術疑問，并引導學生理解AI反饋的邏輯。

6.方案定型：各小組確定最優(yōu)方案，并為方案構思一句簡短的宣傳口號，準備匯報。

（三）匯報展示，策略提煉（10分鐘）

1.動態(tài)展示：小組代表動態(tài)演示AI設計方案：展示如何拖拽設施，解釋布局思路，重點展示最終的空間利用率數(shù)值和布局效果圖。

2.互動評價：其他小組認真觀看，可針對方案的設計合理性、優(yōu)化策略、空間利用率等提出問題或建設性修改意見。匯報小組簡要回應。

3.策略總結：教師引導全班學生共同觀察、比較各組的方案特點，板書核心策略關鍵詞，強調數(shù)學中的“優(yōu)化思想”。

（四）投票評選，數(shù)據(jù)說話（8分鐘）

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

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

3.結果對比與揭曉：針對學生投票的結果，討論異同點及原因。揭曉最佳方案。

（五）AI思辨，理性認知（5分鐘）

1.對比分析：教師選取投票結果中兩個有特色或差異較大的方案，請“AI小助手”對這兩個方案進行多維度對比分析。

2.辯證討論：教師引導學生思考：AI小助手說得都完全正確嗎？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，總結提升（4分鐘）

1.自由分享：邀請學生分享本次項目式學習的收獲：學到了哪些數(shù)學知識和方法？掌握了什么新技能？有什么感悟？

2.教師總結：（1）提煉核心收獲：應用優(yōu)化思想解決實際問題；利用數(shù)據(jù)支持決策；體驗跨學科融合的魅力；感受團隊合作的力量。（2）肯定學生在“發(fā)現(xiàn)問題→設計方案→驗證迭代→展示評價”全過程中的積極投入和創(chuàng)造性思維。（3）預告下節(jié)課任務……

實際教學中，學生把學校操場的空間利用率從62%提升到91%，實現(xiàn)了數(shù)學知識的現(xiàn)實應用。

本文系廣東省2025年度中小學教師教研能力提升計劃項目課題“循證教學評價視角下的課堂師生互動行為優(yōu)化策略研究”（項目編號：2025ZQJK148）的階段性成果

（作者曾煥單位系北京師范大學未來教育學院；作者郭天宇、于鴻儒單位系廣東省深圳市鹽田區(qū)樂群實驗小學）

《人民教育》2025年第15-16期，有修改