小学数学跨学科主题学习实践案例——环保科创公司商业路演

    我介绍了在前期调查研究中，学生为解决现有垃圾桶不足作出的努力，提出有的同学计划成立创业公司，把他们的垃圾桶做成产品推向市场。因此本节课我邀请听课学生扮演各个投资公司的投资人，参加他们的商业路演，鼓励认真倾听、提倡质疑问难。

1.人体工学设计厨房垃圾分类回收桶

    课前，小组成员观察到妈妈在厨房处理厨余垃圾时，因频繁弯腰导致腰椎出现问题。因此，他们运用刚学过的长方体和正方体的立体几何知识，设计制作出一个与厨房台面等高的垃圾桶，方便用户无需弯腰即可丢弃垃圾。

    他们先用纸壳制作了一个六面长方体作为支撑结构，然后制作了一个五面稍小、无盖的长方体作为垃圾内桶，同时还设计了侧面的小垃圾桶，通过中间的旋转支撑，只需用脚轻轻踏上，即可使小垃圾桶围绕支撑旋转45°，从而方便地将垃圾投入不同分类的桶中。为了兼具实用性和美观性，他们不但制作了桶盖，在底部安装万向滚轮，还结合美术知识，在垃圾桶外部粘贴上环保贴图。

    在这个过程中，学生体验从发现痛点、方案设计到产品制作的完整流程，不仅锻炼团队协作能力、沟通表达能力，还培养了解决问题能力。

    在现场展示时,生1对产品占地面积提出疑虑，学生回应称产品支持私人订制，可根据需求定制小面积版本。随后，生2关注到侧面垃圾桶的翻转操作时底部的滚轮可能带来的安全隐患，小组成员解释称轮子下设有锁死机构，可以固定位置避免移动。为了更直观地解答疑问，团队成员还进行现场演示，让提问学生观察并确认理解。这些问题说明学生初期的关注重点围绕产品的外观、实用性和安全性等外部特性。

    生3对垃圾桶的高度提出一系列更深入的问题，指出自己家的厨房台面高度为60cm，询问如何适配。小组成员回应称可以根据客户需求生产不同高度的垃圾桶，如60cm或70cm，以满足不同家庭实际需求。随后，生3进一步追问，如果灶台高度是65cm时如何处理。经过团队成员讨论，提出新的解决方案：即客户可以选择60cm高的垃圾桶搭配5cm的轮子，从而组合出65cm高的垃圾桶。对此，我及时点赞同学们具有敏锐的数感和解决问题的能力，能够将不同规格的产品进行数学搭配，从而解决问题。

    在这个过程中，学生学会倾听他人观点、协调不同意见。尤其是通过回答学生质疑和追问，学生围绕几何体上的数字特征，应用数学知识解决了新的困境，不但再次深刻理解了数学知识在解决实际问题中的重要作用，还提升了自我反思和自我革新的能力。

2.全自动语音智能垃圾桶

    第二个小组聚焦“垃圾分类种类多记忆难”这一困境，通过分工协作，运用所学数学知识和信息技术进行创新性的思考和设计，采用先进的语音识别技术和嵌入式系统，制作全自动语音智能垃圾桶。它具备人机语音互动、自动分类、温湿度检测等功能。在这个过程中，他们不仅要对现有垃圾桶设计进行批判性分析，还要提出创新性解决方案，这些都有助于培养他们深入思考的习惯和解决问题的能力。

    在现场展示环节，他们清晰阐述设计理念、产品特点和优势，重点强调产品无需手动操作、准确高效、安全卫生且易于各类人群使用的优势。

    小组成员依次介绍智能垃圾桶的主要组成部分，并阐述了每部分的功能和作用。接着，他们通过实际操作展示智能垃圾桶的响应能力，包括通过语音指令控制不同分类的垃圾桶打开、检测并报告当前的温湿度等信息。

    为了验证产品适用性，小组成员现场邀请不同年龄段和性别的用户（包括男同学、女同学和一位女老师）上台操作。用户通过发出简单的语音指令，如“一次性筷子”“报纸”和“勺子”，成功触发了垃圾桶的相应动作。现场师生们的成功操作和热烈掌声，验证了产品的易用性和准确性。

    小组中负责软件编程的同学深入介绍了这个产品背后的信息技术原理。他结合数学中的分数和百分数的概念讲解了PWM技术（Plus Width Modulation，脉冲宽度调制），这是一种通过调整通电与断电的时间比例来传输更多信息的计算机技术。

    在解释了如何通过设置参数来与计算机约定信号的周期后，他通过一个有奖问答环节，让听众参与互动，以解决问题“垃圾桶打开后，需要等待3秒钟再关闭，我们需要让计算机等待多少个通电时间？”来检验、巩固同学对前面讲解内容的理解。最终，生3正确地回答了问题，并获得了他们公司的名片作为奖励，学生还幽默的鼓励他未来可以考虑加入担任程序员。

    之后，小组成员首先通过一个类比，即电视遥控器上的数字键与频道之间的对应关系，来引出垃圾桶舵机旋转角度和控制信号之间的关系。为了打开垃圾桶盖，在计算机中对应的控制信号是4%。通过涂色的方式，他们计算得出应设置的参数为8，便可以控制舵机旋转到指定角度。通过数形结合的手段把信息技术背后的数学原理解释清楚，不但体现自身对信息技术的深刻理解，也让自己和同学们都更加深入体会了数学在编程等信息技术方面的广泛应用。

    因此，在接下来的第二轮有奖问答中，对于“如何通过设置参数来表示舵机旋转到90度以关闭垃圾桶盖”这个问题，当他们给出了线索后，生4迅速反应，通过列式200×7.5%，得出了正确的参数设置值，而且他还能清晰地解释列式的依据，这说明听课学生已经学会像他们一样应用数学知识来解决全新问题。

    在本次产品演示环节中，听课学生对全自动语音智能控制垃圾桶展现出了浓厚的兴趣。在随后的一对一的提问交流中，他们不仅表达了对产品的赞赏，也提出了具有实际意义的疑问和建议。

    比如，有一个学生关注到产品价格问题。对此，小组成员通过详细成本分析，解释了产品价格并不高昂的原因，并且表示为回馈投资人热情，当场打折促销。在对观众的提问进行快速而准确的互动过程中，他们提高了语言表达和逻辑思维能力。

    另一个学生则关注到了聋哑人如何使用这款产品的问题，提出一个具有挑战性的问题。经过团队内部讨论，小组成员提出一个创新解决方案，即通过安装智能识别摄像头来识别聋哑人的手语，从而实现智能分类。这一回答不仅是团队现场对产品的一次迭代升级，更是对团队创新能力和社会责任感的一次“升华”。

    我及时评价并鼓励团队在产品后续版本中继续考虑更多人群的需求，让科学技术的发展惠及更广泛的人群。这次互动不仅让学生对数学应用的广泛性和信息技术的智能性有了更深入的了解，也激发了学生对科技产品的热情和对社会责任的担当。

3.垃圾分类四分板（环保互联网公司）

    第三个小组团队成员聚焦“科学精神与实践创新”这一核心素养，提出了一个创新而实用的解决方案，即把现有的垃圾桶低成本地改造为可分类垃圾桶。课前，他们利用数学知识对垃圾桶的形状进行了精确测量、分析，并设计、制作出了合适的梯形亚克力隔板来实现这一目标，展示创新思维和解决问题能力。

    但是，他们并没有把它当作主要产品，而是提出了一个独特的商业模式：通过提供免费的这种隔板作为精准引流的工具，来吸引用户下载他们的环保APP——“易环保”。他们明确表示，这不是一个诈骗行为，而是一个互联网公司的营销策略，旨在希望能够吸引更多的用户加入到环保行动中来。

    小组成员详细介绍了他们公司的环保主题APP——“易环保”的核心功能。APP的环保类短视频界面，鼓励用户上传和分享环保相关的创意手工、科普、资讯、人物传记和旅行游记等内容。

    同时，他们也坦承短视频平台在短期内难以盈利，因此公司的主要盈利点将依赖于APP的第二个界面。这是一个废品回收的线上预约和线下上门服务平台，借鉴“滴滴打车”的成功经验，意图引领废品回收行业的互联网革命。

    在他们自己拍摄的短视频中可以看出：家庭用户通过APP可以及时、低成本的上传废品回收需求、估算价格并下单，平台在保证交易公平和透明的前提下，匹配附近的回收人员上门提供服务，优化资源利用赚取抽成，回收人员则能通过迅速响应需求和提高回收效率来赚取更多佣金，这种三方共赢的健康模式有助于APP的持续发展。

    小组通过市场调研和数据分析，发现我国废品回收行业潜力巨大，以此制定适合自身的营销策略：只要APP能占据一部分市场份额，将带来可观的利润。甚至，这还能反过来规范行业、增加透明度，并为社会创造更多良性的就业机会。

    其实，在课前，他们调查了美国、日本等国外垃圾分类的措施，发现基本上都是采取严格的措施来强制实行，因此他们希望提出了一个全新的中国方案：即通过这款APP将垃圾尽快变废为宝，通过实实在在的利润培养公民垃圾分类的主动性和自觉性。

    小组成员强调，通过合理的垃圾分类和处理，使垃圾成为可再利用的资源，减少全社会的垃圾处理量，降低资源浪费。“公众不应将垃圾分类视为一种被动的权利牺牲，而应视为一种能够带来经济回报的有价值、有意义的主动作为。”

    整个展示过程不仅展示学生良好表达能力和策划能力，还增强对环保理念的深入理解，实现人文底蕴和责任担当意识的统一。

    在互动环节,学生1对于垃圾桶的容量提出了疑问，担心可能无法满足储存需求。对此，小组给出灵活解决方案，包括提供更大容量的垃圾桶和重新设计隔板，甚至提供了在他们APP商城选购更合适产品的建议，并幽默地提到他们的APP也可以作为另外两家公司产品的销售平台。

    接着，学生2对于APP初期运营时如何保证有足够的回收小哥提供服务表示了担忧。小组成员则提出了从其他平台如美团或滴滴打车挖人的策略，并进一步提出了通过给予回收小哥更多补贴来吸引他们使用APP的创意，展现丰富的知识储备和创新结合新技术解决新问题的能力。

4.总结展望

    今日商业路演展示了数学在解决日常问题中的强大力量。三个小组通过独特创意和实践，结合数学、信息技术和美术设计，打造了实用、智能且美观的产品。他们的创新精神与合作态度，为我们提供宝贵的启示。期待我们都能从中汲取力量，为未来的创新与发展贡献力量。

    在活动中，学生们充分运用已知的数学知识，如测量、计算、立体图形等，来设计和制作垃圾桶。面对未知的信息技术，他们也通过自学的方式，借助分数的概念理解占空比等一系列编程知识，展现了强大的自我学习能力。而且，通过小课题的课堂形式，学生经历了展示、质疑，解决新问题的完整过程，分享制作过程中的创意、阐述了产品的优势特点和自己独到的营销策略，不但锻炼了语言表达能力，也培养了倾听别人的建议并及时进行自我革新，迭代升级的科学素养。

    在创业路演这一情境下，学生们在本次活动中表现出了极高的积极性和参与度。他们认真查阅资料、准备材料、设计图纸，动手制作。在小组内，他们分工明确、协作默契，共同面对挑战。从第一次设计时的信心满满到真正制作时的手忙脚乱，再到不断改造后的重拾信心，学生们在实践中不断成长和进步。每一份作品的每个亮点都凝聚了他们的心血和汗水，是他们一步步创新、尝试、修改后得到的成果。

    回顾本次活动，虽然取得了显著成效，但也存在一些不足之处。首先，活动时间安排需要更加合理，确保学生们能够在有限的时间内充分展示自己的才能。其次，我在活动中应更加注重引导学生主动思考、解决问题，避免过度干预，让学生真正成为学习的主人。最后，我们应建立更加全面、客观的评价标准，关注学生在活动中的过程性表现，而不仅仅是最终成果。