数学跨学科主题深度学习探索——以“数说桥梁”跨学科主题学习为例.docxVIP

PAGE

1-

数学跨学科主题深度学习探索——以“数说桥梁”跨学科主题学习为例

一、项目背景与意义

(1)随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快，桥梁建设成为基础设施建设的重要组成部分。据统计，截至2020年，我国已建成各类桥梁超过80万座，总长度超过100万公里。然而，在桥梁设计和施工过程中，传统的数学知识往往局限于单一学科的应用，缺乏跨学科的综合运用。以“数说桥梁”为主题的跨学科深度学习探索，旨在打破学科壁垒，将数学与其他学科如物理、工程、历史等相结合，培养学生在实际问题中综合运用知识的能力。

(2)跨学科主题学习有助于学生形成全面的知识体系，提高解决实际问题的能力。以桥梁建设为例，数学在桥梁设计中扮演着至关重要的角色。通过对桥梁结构力学、材料力学等知识的深入研究，可以确保桥梁的稳定性和安全性。同时，桥梁的历史、文化、经济等方面的知识也是不可或缺的。例如，古代的赵州桥、卢沟桥等不仅体现了我国古代人民的智慧，也为我们提供了丰富的跨学科学习素材。

(3)“数说桥梁”跨学科主题学习具有广泛的应用前景。通过该项目，学生可以了解到桥梁建设的全过程，从设计、施工到维护，培养他们的创新思维和实践能力。此外，该项目还有助于提高学生的团队协作能力和沟通能力。在实际操作中，学生需要与不同学科背景的团队成员共同解决问题，这种跨学科的合作模式对于培养未来社会所需的复合型人才具有重要意义。例如，在我国“一带一路”倡议下，桥梁建设将成为推动区域经济发展的重要支撑，因此，具备跨学科知识背景的人才将更加受到重视。

二、数说桥梁跨学科主题学习内容与目标

(1)数说桥梁跨学科主题学习内容涵盖桥梁的历史、结构设计、力学原理、材料科学、建筑美学等多个领域。学生将深入研究桥梁的发展历程，了解古代桥梁与现代桥梁的区别与联系，探索桥梁建筑在历史、文化、经济等方面的地位和影响。在结构设计方面，学生将学习桥梁的基本类型、承重原理、材料选择等知识，通过建模和模拟实验，掌握桥梁结构的安全性评估方法。力学原理的学习将涉及应力、应变、挠度等基本概念，以及如何将这些概念应用于实际桥梁设计。材料科学部分则将探讨不同桥梁材料的特性、优缺点以及在实际工程中的应用。

(2)本主题学习目标旨在培养学生以下能力：首先，提升学生的跨学科思维能力和综合应用知识解决实际问题的能力。通过学习桥梁建设中的数学、物理、工程等知识，学生能够将这些知识有机结合，形成解决复杂工程问题的策略。其次，培养学生创新意识与实践能力。在项目实践中，学生需要设计并建造桥梁模型，这要求他们在实践中不断尝试、改进，从而激发创新思维。第三，增强学生的团队合作和沟通能力。项目实施过程中，学生需要与不同学科背景的团队成员合作，共同完成任务，这有助于提高他们的团队协作和沟通技巧。最后，培养学生对桥梁工程领域的兴趣和职业规划意识，激发他们未来在相关领域深造和工作的热情。

(3)数说桥梁跨学科主题学习还注重培养学生的社会责任感和环保意识。在学习过程中，学生将了解桥梁建设对环境的影响，探讨如何在保证桥梁功能的同时，降低对环境的破坏。此外，通过研究桥梁建设的历史和现状，学生能够认识到工程实践对人类社会发展的重要作用，进而培养他们对社会发展的责任感和使命感。为实现这些目标，课程将设置一系列实践活动，如实地考察、桥梁模型制作、科学实验、研究报告撰写等，使学生能够将所学知识转化为实际操作能力，为未来的职业生涯打下坚实基础。

三、数说桥梁跨学科主题学习实施策略与过程

(1)数说桥梁跨学科主题学习的实施策略首先强调理论与实践相结合。课程设计之初，教师会引导学生对桥梁的历史发展进行调研，通过收集和分析古代桥梁的资料，让学生了解桥梁建筑在不同历史时期的演变。接着，学生将参与到桥梁结构设计的实践中，通过计算机辅助设计（CAD）软件，模拟设计不同类型桥梁的结构，例如梁桥、拱桥、悬索桥等。在这个过程中，学生将学习到桥梁的力学原理、材料特性、施工技术等知识。例如，在模拟设计一座梁桥时，学生需要计算桥梁的跨度和承重能力，并确保其在设计参数下不会发生结构破坏。通过这样的实践活动，学生能够将抽象的数学公式与具体的桥梁设计相结合。

(2)为了提高学生的跨学科学习能力，课程中安排了丰富的案例研究。例如，通过对世界著名桥梁如悉尼歌剧院大桥、伦敦塔桥等的研究，学生可以了解不同桥梁的设计理念和建筑风格。在分析这些案例时，学生会学习到桥梁设计中的数学模型构建、力学计算、材料选择等关键步骤。此外，课程还组织实地考察活动，让学生亲身感受桥梁的工程奇迹。例如，在参观当地的一座历史桥梁时，学生可以实际测量桥梁的尺寸、记录桥梁的结构特点，并将这些数据带回课堂进行分析讨论。这种实地考察与课堂学习相结合的方式，有助于加深学生对桥梁工程的理解。

(3)在实施过程中，数说桥梁跨学科主