摘要：当代教育技术发展为多学科融合创设新机遇。本研究立足信息素养理论与跨学科教育理念，解构运动信息量化处理及数理建模对促进体育与数学深度整合的作用机制。采用基于设计的研究范式，建立"数据采集-模型建构-策略优化-效果验证"教学体系，开发真实运动场景的数理分析课程。实践证实该方案显著提升学习者信息处理能力与数理应用水平，并增强运动技能表现，为学科融合教育提供创新理论支撑及实施框架。

关键词：教育技术；课程融合；运动数据；量化建模；设计研究

引言

教育数字化进程促使传统学科边界重构，综合能力培养成为当代人才发展核心要素。体育活动蕴含大量可量化信息与数理原理，常规教学模式尚未充分发掘此种潜在关联。探索教育技术在解构运动活动数理内涵中的应用路径，借助信息处理与模型建构深化学习者跨学科理解，构成教育改革关键方向。本文致力于构建体育与数学融合教学的理论体系及实施框架，为学习者综合能力发展开辟新途径。

一、理论基础与研究设计

（一）跨学科教育理论体系

学科交叉学习涵盖知识转化、概念融合及认知模式转换等多维心理过程。依据 Ivanitskaya 团队提出的跨领域认知框架，学习者需识别学科间内在关联并建构综合性知识体系，进而在实际问题求解中运用整合知识资源。体育实践与数学原理结合过程中，运动场景构成数理概念的具象载体，而数理工具提供运动规律解析的技术支持，此种互促关系奠定跨学科教育的理论基础。

情境学习理论表明知识生成源于真实活动环境。体育运动信息具备真实性、动态性及个体差异性特征。通过运动数据获取处理与模型化分析，学习者能在实际问题求解中深化对数理原理的掌握。教育技术作为连接工具，在现实活动、数字分析及认知建构间搭建转化桥梁，实现抽象数理知识与具象运动经验的有效整合。

（二）基于设计的研究方法

本研究运用设计研究方法，通过多轮方案制定、实施测试及评估改进建构并优化学科融合教学框架。该方法强调真实教育环境中的系统性干预，借助持续改进产生理论成果与实践创新。研究周期涵盖两学期并实施三轮迭代优化，每轮包含方案设计、教学实践、数据收集、分析反思及方案调整五个环节。

研究对象为初二年级学生，采用准实验设计设立实验组（ n=45 ）与对照组（ n=43 ）。实验组实施基于运动数据处理的融合教学，对照组维持传统分科教学模式。采用混合数据收集策略，量化指标包含前后测分数、运动技能指标及信息处理能力评估；质性材料涵盖课堂实录、师生访谈及学习反思；过程性资料包括学生建模作品、分析报告与展示材料。

二、教学框架建构与实践验证

（一）多维融合教学框架的建立

经理论探讨与初步实践形成多维度融合教学方案。知识内容融合层面，匹配体育项目与数学知识，如投篮轨迹同二次函数关联，跑步节奏与线性函数对应，团队协作结合图论原理；研究方法融合层面，将科研方法融入教学全程，涵盖假设提出、实验设计、数据收集、模型建构及验证改进；技术手段整合层面，综合应用传感设备、影像分析、信息可视化及智能算法；评估机制创新层面，建立含学科理解、实践技能与创新能力的综合评价体系。

教学过程遵循"问题导引-数据支持-模型建构-持续优化"程序。以短跑速度优化项目为例：首先提出核心问题（如何合理分配短跑能量），运用定位设备记录分段速度与生理监测设备采集身体数据；进而建立速度函数关系及加速度特征分析，采用微分原理描述能量消耗过程；据此制定最佳配速策略并实施训练对比；最终依据个体特征调整参数生成个性化训练方案。

（二）学习成效的综合评估

量化研究表明实验组各维度均具显著优势。数学应用能力测评中实验组均值（ M=82.7，SD=9.3 ）显著高于对照组（ M=71.2，SD=11.5 ）且 ，p<.001 ， Cohen's d=1.12 显示大效应量。具体能力维度中信息处理能力提升最显著（增幅 42.3% ），建模能力提高 38.7% ，问题解决能力增长 35.1‰ 运动表现层面实验组竞技成绩均值提升 15.6% ，技术准确度增加 27.8% ，战术决策水平提高 34.2‰

质性分析揭示深层学习机制变革。访谈资料主题分析显示三个核心转变：认知整合（数理知识转化为提升运动表现的实用工具）、学习动力强化（运用个人运动数据分析激发探索兴趣）、思维模式转型（形成数理视角分析运动现象的习惯）。教师反馈表明学生自主探究意识显著增强，能主动识别研究问题并设计解决方案。

三、研究结论与理论价值

（一）跨学科学习认知过程的新发现

研究表明有效跨学科学习需经历"情境激活-概念映射-结构整合-能力迁移"四阶段认知过程。真实运动问题激发学习者认知需求，概念映射环节建立运动现象与数理原理的关联，结构整合阶段重组原有学科知识体系，能力迁移环节将综合知识应用于新问题情境。

教育技术在促进跨学科认知中承担认知支架功能。信息可视化技术降低认知负荷并使抽象原理具象化，即时反馈机制强化变量关系理解，协作平台促进知识的社会化建构与创新。此发现为技术增强型学习环境设计提供理论依据。

（二）实践意义与推广策略

本研究构建的教学框架具备推广价值，实施需关注以下要素。技术设施保障方面，采取"基础配置+弹性扩展"建设路径，确保核心功能实现并为条件成熟学校提供升级方案；教师能力建设方面，组建跨学科教研团队，通过集体备课、课堂观察及经验交流提升专业水平；课程制度支持方面，在校本课程或选修课程中开展试点，积累经验后逐步扩大实施范围。

后续研究可从三方向深入：拓展学科组合（如体育与物理学的运动力学分析、体育与生物学的运动生理研究、体育与信息科学的运动程序开发）；研发智能教学系统，运用人工智能提供个性化学习支持及教学辅助；构建跨学科能力评价机制，开发更科学全面的评估工具。

结语

教育技术支持下的体育与数学融合教学不仅是教学形式创新，更是教育理念的深层变革。真实数据与量化模型的连接作用促使独立学科深度交融，使学习者实现知识积累、思维转型与综合素养发展的协同提升。本文理论价值在于阐明跨学科学习的认知过程及技术作用机制，实践意义在于提供可操作的教学框架与实施建议，期为学科融合教育的理论发展与教学实践提供参考。

参考文献

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