焦大伟：数学+建筑跨界融合助力师生成长

来源：浙江教育信息网 本网记者：黄三好

人物简介

焦大伟，绍兴技师学院（筹）绍兴市职教中心数学高级讲师，中共党员，绍兴市中职数学教研大组副组长，绍兴市教坛新秀，绍兴市直学科带头人。曾获浙江省中小学优秀自制教具评比一二三等奖，浙江省技工院校教学设计说课比赛二等奖，绍兴市中职数学教师命题比赛一等奖，主持课题绍兴市一等奖，课题成果浙江省三等奖，主持课题2020年浙江省技工院校教学业务课题重点课题立项。多篇论文在各级杂志上公开发表，参编教学用书多本，无线电国家一级裁判员。

如果说数学是以数和形的性质、变化和彼此之间的关系作为研究对象，探析其中的规律，并给出系统地分析与描述；那么建筑则是在物质材料和科学技术的支持下将数学的理论变为真实可感的实际。纵观数学与建筑的发展史，二者之间有着悠久的历史渊源。

世界著名建筑中无一处不体现出数学美和建筑美的交相辉映。例如世界七大奇迹之首埃及金字塔中最高大的胡夫金字塔，底长230米，高146.5米，其底面边长与高之比约为11：7，恰好为数学家祖冲之发现的约率22/7=3.142857的一半，而其中最神秘的还是塔中的墓室，它的长、宽、高之比是3：4：5，恰好符合勾股定理。数学赋予建筑活力与艺术，建筑则将数学对客观世界的数量关系和空间形式的抽象认识给予展望，当我们折服于金字塔的奇妙时，也是震撼于其建筑结构中所蕴涵的数学魅力。

当代学科建设中，建筑横跨工程技术和人文艺术的学科，学建筑需要有一定的数学基础。在第45、46届世界技能大赛家具制作项目浙江省选拔赛上，绍兴技师学院（筹）赵龙同学获得家具制作项目的冠军。冠军成长的故事里，数学与建筑的学科融合提升了他的专业素养和文化素养，打破了原有的思维、知识、时空的固化壁垒，激发出来新的生机和创造活力。因此，数学+建筑的跨学科融合对于当今职业教育中培养和提升学生的综合素质具有不可忽视的作用。

数学建筑跨界融合

焦大伟2012年进入绍兴市职教中心工作，担任建筑工程学区（现为智能制造系）2012级建筑装饰班班主任，承担五个班级的数学教学工作。正是在建筑工程学区工作的经历，在班级管理、学区管理，以及日常与建筑专业师生的交流和接触中，对建筑专业才有了更深入的了解，由此数学开始与建筑结缘。在此后的数学教学和教科研过程中，焦老师在师傅金小红老师指导下，开始关注数学与建筑专业的结合，并尝试性的开始探究。最初是在汇报课和公开课中，结合建筑专业学情、专业知识、设施设备、建筑实训条件等，进行简单的数学与专业相结合实践。也正是这一点点的结合，反而成了汇报课和公开课中的亮点，颇受听课师生好评。几次课的经历也给了焦大伟一些启示，后续他就开始了中职数学与建筑专业结合方面的研究。

中职数学作为中职学校一门主要的文化基础课程，是学生学习建筑专业课必不可少的基础。但一直以来中职数学课与专业课界线明显，内容自成体系，缺少学科之间的知识融合。实际上，建筑专业课中很多地方用到数学知识。而学生不知学习数学的用处，传统单一的数学教学不能体现中职教育的特色，忽略了职业教育的功能。焦大伟组建一支由数学教师和建筑专业教师组成的小团队，开始探索数学与建筑专业相结合的路子，目的是通过研究一方面提升学生学习数学的兴趣，助推学生专业发展。另一方面有助于形成一些数学课例、教学设计、微课、论文、课题等，助推教师发展。2013年，焦大伟的微型课《圆的标准方程》在课程设计中融入建筑装饰圆的设计理念，此项作品在浙江省技工院校青年教师数学微型课比赛中获三等奖。同年，焦大伟还申报了一项校级课题，因课题荣获了一等奖有幸被推选报送市级课题，2014年8月以“中职数学课堂教学中建筑专业知识渗透的探究”被绍兴市职业教育教学研究室、绍兴市职业与成人教育研究会、绍兴市社区教育指导中心立项，2015年8月顺利结题，并在2014-2015年绍兴市职业与成人教育教科研课题评比中获一等奖。同年课题成果《中职数学课堂教学中建筑专业知识渗透的探究研究报告》在2015年浙江省职业教育与成人教育优秀教科研成果评选活动中获三等奖。2017年，执笔课题《技工院校数学教学与专业教学相融合的实践与研究》作为浙江省技工院校教学业务课题重点项目“技工院校数学教学与专业教学相融合的实践与研究”的子项目立项，并于2018年顺利结题。《技工院校数学教学中有效融入建筑专业元素的探究——以直线与平面所成的角教学为例》发表在2019年11月上《职业》杂志上。

教学实践中，他与建筑专业教研组长陈剑弘老师合作创作的“轻钢龙骨吊顶教具”在2018年浙江省中小学优秀自制教具评选活动中获二等奖。合作的作品“多功能木工工作台”在2019年浙江省中小学优秀自制教具征集活动获一等奖。合作创作的“一种手持式电刨的固定装置”2020年已获国家知识产权局专利证书。

世界技能大赛浙江省选拔赛家具制作项目比赛现场

搭建平台组建团队

为了拓展思路，2015年焦大伟借助学校无界化创新创业园区优势，牵头组建建筑工程创新创业团队（团队成员有数学教师、建筑专业教师和学生），通过调研、实地走访考察，依托学校建筑专业教学资源，在学校及校企合作单位的支持和帮助下，创新团队教师指导学生团队成立了“绍兴市兴利铁尾矿制砖发展有限公司”，对漓渚铁矿铁尾矿资源进行二次开发，用铁尾矿作原料生产免烧环保砖。该创新团队在2015年参加绍兴市第八届中等职业学校学生创新创业大赛获创业计划一等奖，参加第六届“赛复创智杯”上海市青少年科技创意设计评选活动获三等奖。在2016年参加浙江省中职学校职业能力大赛学生职业素养创新创业赛项获创业计划书类二等奖。团队指导学生的《绍兴市兴利铁尾矿制砖发展有限公司创业计划书》作为封面人物发表在2017年6月下旬《职业教育》杂志上。本项目受到各级领导广泛关注和支持，原任绍兴市委书记陈金彪、绍兴市市长俞志宏及绍兴科技局领导先后来校考察和调研时，也对本项目给予肯定和好评。

带领学生到企业调研考察

助推学生专业发展

学校有家具制作和精细木工两个世界技能大赛项目，也是世界技能大赛浙江省家具制作项目比赛基地。家具制作项目要求选在规定时间内按照图纸要求，独立完成加工制作一件组合家具。这要求选手具备熟练操作各种加工设备和手工工具的技能，具备熟练快速识图，标记和划线，测量和放样，切割开槽，制作榫卯连接，手工制作复杂榫卯结构、表面装饰、组装和抛光等技术。比赛细节繁多，很多图纸、结构、技巧等和数学都有密切的联系。建筑装饰专业高级工班的学生赵龙是一名家具制作项目竞赛选手，早期在日常训练中，遇到很多细节性的问题，走了很多弯路。有一次在日常竞赛巡视中，发现他在用台钻开榫孔，而开的木榫孔的内壁凸凹不平，然后再用凿修平。焦大伟发现这其实是一个数学问题：台钻的钻头高速旋转呈现圆柱形，钻头在木材上留下很多连续的孔，孔与孔交接处就是木榫孔内壁突出的地方，这就相当于圆与直线相切，切点只是一个点，而圆柱与平面相切切点则组合成一条直线。如果圆足够多，圆柱足够密，也就是在用台钻开榫孔推动木质工件的过程中，速度够慢且足够均匀一些，那么木榫孔的内壁就会相对光滑。赵龙同学理解后经过调整，很快就解决了问题。正是这样小细节的数学与专业融合的指导，助推学生专业发展，助力技能快速提升。赵龙同学已连续获得第45届、46届世界技能大赛浙江省选拔赛家具制作项目的第一名。

因受专业和团队能力限制，数学与建筑专业的跨界融合还处于比较浅的层面，深度和广度还有待进一步加深和拓宽。团队教师跨界合作意识还需进一步增强，主动探究和不断创新的精神还需进一步提升。团队中虽有教师一直服务于企业生产一线，但教师的专业化发展与建筑产业发展融合的深度还不够，教师的专业素养和能力与建筑领域的高速发展还不够匹配。焦大伟的团队将继续进行数学与建筑跨学科融合的研究，进一步延续并深化，延伸研究的范围和广度，努力促进师生的成长和发展，努力为职业教育教学改革和发展服务。