在STEAM教育背景下實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)教學(xué)與科學(xué)的融合

◇楊 洪（貴州:大方縣馬場鎮(zhèn)抬沙小學(xué)）

對“STEAM”，一線基礎(chǔ)教育教師都不會感到陌生。這是科技創(chuàng)新背景下備受關(guān)注的教育模式，強(qiáng)調(diào)通過學(xué)科的融合創(chuàng)新，促進(jìn)人的全面發(fā)展，以更好地適應(yīng)現(xiàn)代以及未來社會發(fā)展的需要。2022 年4 月，教育部印發(fā)了《義務(wù)教育課程方案和課程標(biāo)準(zhǔn)》，其中有幾大亮點(diǎn)值得關(guān)注：一是確立了核心素養(yǎng)在學(xué)科教育中的統(tǒng)領(lǐng)地位；二是提出了跨學(xué)科融合的教育思想。由此可見，在新課程改革背景下，培養(yǎng)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)思維，提高學(xué)生知識的融合創(chuàng)新能力，是發(fā)展學(xué)生核心素養(yǎng)的關(guān)鍵所在。

筆者作為一線小學(xué)數(shù)學(xué)教師，受到“STEAM”教育理念的啟發(fā)，在《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022 年版）的指引下，對小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)的融合教學(xué)進(jìn)行深入探究。筆者認(rèn)為：數(shù)學(xué)與科學(xué)，原本具有千絲萬縷的聯(lián)系。數(shù)學(xué)蘊(yùn)含著科學(xué)知識；而科學(xué)中亦有數(shù)學(xué)知識。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融合科學(xué)知識，不僅能夠強(qiáng)化對學(xué)生理性思維能力的培養(yǎng)，同時(shí)也有助于提升學(xué)生的跨學(xué)科融合意識，發(fā)展核心素養(yǎng)。

一、在STEAM 教育背景下實(shí)現(xiàn)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)與小學(xué)科學(xué)融合的必要性

本文探討的主題為：在小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中融合小學(xué)科學(xué)知識。在開展本項(xiàng)研究前，筆者通過對相關(guān)研究文獻(xiàn)的檢索與梳理，立足于對《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022 年版）的解讀，認(rèn)為在STEAM 教育背景下，在小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中融合小學(xué)科學(xué)知識具有以下必要性。

（一）實(shí)現(xiàn)“跨學(xué)科”的數(shù)學(xué)教育目標(biāo)

對2022 年版的義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)的梳理和解讀可見，很多學(xué)科教育中均提到了“跨學(xué)科”的教育思想，部分學(xué)科教育中雖然沒有明顯地提及“跨學(xué)科”，但深入解讀課程理念、教學(xué)建議等，其中都蘊(yùn)含著“跨學(xué)科”的教育思想。可以說，“跨科學(xué)”是當(dāng)前乃至未來教育改革發(fā)展的基本方向。尤其是在STEAM 教育背景下，表現(xiàn)得更為突出?！癝TEAM”本身就是一種跨學(xué)科融合的教育理念，其中的“S”代表“科學(xué)”，而“M”則代表“數(shù)學(xué)”。由此可見，“跨學(xué)科”已然成了當(dāng)前教育改革發(fā)展的必然趨勢。而在小學(xué)數(shù)學(xué)的教學(xué)中強(qiáng)化科學(xué)知識的融合，符合跨學(xué)科融合的教育思想，對助推小學(xué)數(shù)學(xué)“跨學(xué)科”教育目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)具有重要的實(shí)踐意義。

（二）發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)

《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022 年版）明確了“核心素養(yǎng)”在現(xiàn)階段數(shù)學(xué)教育中的統(tǒng)領(lǐng)地位，并提出了“三會”“六素養(yǎng)”的數(shù)學(xué)教育目標(biāo)?？梢哉f，在2022 年版課程標(biāo)準(zhǔn)的指引下，傳統(tǒng)局限于教材、停留于“講授”層面的數(shù)學(xué)教學(xué)方式已與當(dāng)今教育改革發(fā)展的要求格格不入。而突破學(xué)科限制、優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)的組織實(shí)施，則更加契合數(shù)學(xué)新課程改革要求。因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師在教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)化科學(xué)知識的融合。這一基于“STEAM”的跨學(xué)科教育模式，有助于實(shí)現(xiàn)發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)的教育目標(biāo)。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)與小學(xué)科學(xué)有效融合的影響因素分析

在開展小學(xué)數(shù)學(xué)與小學(xué)科學(xué)融合教學(xué)研究的過程中，筆者對現(xiàn)狀進(jìn)行了調(diào)研。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段的小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)依然局限于學(xué)科本身，小學(xué)科學(xué)知識的融合較為缺失。其具體原因可以歸納如下。

（一）教師缺乏“跨學(xué)科”教育意識

思想是行動(dòng)的指南。強(qiáng)化小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)與科學(xué)知識的融合，需要教師具有“跨學(xué)科”教育意識，針對數(shù)學(xué)學(xué)科知識點(diǎn)，有目的、有意識地融入科學(xué)知識，如此方能實(shí)現(xiàn)學(xué)科融合的教育目標(biāo)。然而，筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在教學(xué)實(shí)踐中，教師普遍缺乏“跨學(xué)科”教育意識。這就使他們在學(xué)科教學(xué)實(shí)踐中，缺乏將其他學(xué)科知識融入數(shù)學(xué)教學(xué)的自覺。正因?yàn)槿绱?，小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)依然局限于學(xué)科本身，與現(xiàn)代教育改革的要求存在較大差距。

（二）教師的學(xué)科融合能力有待提升

融合學(xué)科知識，不僅需要教師具有跨學(xué)科教育的意識，更要具備相應(yīng)的能力。以在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入小學(xué)科學(xué)知識為例。要想在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融入小學(xué)科學(xué)知識，教師不僅要對本學(xué)科知識有全面深入準(zhǔn)確的把握，更要把握好學(xué)科融合的“點(diǎn)”，通過拓展與遷移，實(shí)現(xiàn)學(xué)科融合的教育目標(biāo)。筆者調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，在具體教學(xué)實(shí)踐中，很多小學(xué)數(shù)學(xué)教師的學(xué)科融合能力有待提升，表現(xiàn)為不能科學(xué)有效地把握數(shù)學(xué)教學(xué)中科學(xué)知識切入的“點(diǎn)”，從而影響了最終的學(xué)科融合質(zhì)量。

三、在STEAM 教育背景下實(shí)現(xiàn)小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)與小學(xué)科學(xué)的融合

在STEAM 教育背景下，小學(xué)數(shù)學(xué)教師如何科學(xué)有效地融合科學(xué)知識，構(gòu)建“跨學(xué)科”的數(shù)學(xué)教育模式呢？筆者基于具體實(shí)例，提出小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中融合科學(xué)知識的對策。

（一）基于小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，融合科學(xué)知識

知識融合是學(xué)科融合的基礎(chǔ)。作為自然學(xué)科之母，數(shù)學(xué)學(xué)科的一大顯著特點(diǎn)在于知識容量的無限性，且與其他學(xué)科之間具有較強(qiáng)的共同性和兼容性。因此，為了實(shí)現(xiàn)小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)有效融合的教育目標(biāo)，小學(xué)數(shù)學(xué)教師在開展教學(xué)活動(dòng)的過程中，要深入挖掘數(shù)學(xué)教學(xué)中可以滲透科學(xué)知識的“點(diǎn)”，并通過科學(xué)知識的融合，有效地打破學(xué)科教育邊界，提高教學(xué)質(zhì)量。

1.依托課本資源滲透科學(xué)知識

教材是教師教學(xué)活動(dòng)有序進(jìn)行的載體。在小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)中，教師一切教學(xué)的改革創(chuàng)新，都需要依托教材進(jìn)行。因此，基于STEAM 教育背景，小學(xué)數(shù)學(xué)教師要立足數(shù)學(xué)課程資源，把握科學(xué)知識的滲透點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)學(xué)科知識的融合奠定基礎(chǔ)。例如，教師在給學(xué)生講解重量單位“克與千克”的過程中，在引導(dǎo)學(xué)生應(yīng)用天平稱重時(shí)，提出一個(gè)蘊(yùn)含科學(xué)哲理的問題：“同學(xué)們，現(xiàn)在我們學(xué)習(xí)了‘克’與‘千克’的知識點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)生活中很多物體都是可以用計(jì)量單位計(jì)算質(zhì)量的。那么，現(xiàn)在請同學(xué)們思考一個(gè)問題——空氣有質(zhì)量嗎？”這一問題的提出，立即引發(fā)了學(xué)生激烈的討論，有學(xué)生說：空氣有質(zhì)量；也有學(xué)生認(rèn)為：空氣并沒有質(zhì)量，因?yàn)楫?dāng)天平上沒有任何物體的時(shí)候，天平是平衡的，表明空氣是沒有質(zhì)量的。針對學(xué)生的不同觀點(diǎn)，教師娓娓道來，給學(xué)生講解了“空氣有質(zhì)量”的科學(xué)結(jié)論，并借助多媒體或者現(xiàn)場驗(yàn)證的方式，開展證明空氣質(zhì)量的探究活動(dòng)。這種在數(shù)學(xué)教學(xué)中融入科學(xué)知識的方式，無形中拓寬了數(shù)學(xué)教學(xué)的內(nèi)涵和外延，對豐富學(xué)生的數(shù)學(xué)知識具有重要的意義。

2.依托生活資源滲透科學(xué)知識

在生活中，數(shù)學(xué)知識、科學(xué)知識可謂無處不在?？梢哉f，生活是教師優(yōu)化教學(xué)資源的重要源泉。因此，小學(xué)數(shù)學(xué)教師在將科學(xué)知識融入數(shù)學(xué)教學(xué)的過程中，要立足學(xué)生生活，本著“遷移運(yùn)用”的基本原則，依托生活資源滲透科學(xué)知識。例如，小學(xué)數(shù)學(xué)教師在給學(xué)生講解“位置與方向”的相關(guān)內(nèi)容時(shí)，為了提高學(xué)生對數(shù)學(xué)知識的遷移應(yīng)用能力，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，教師立足學(xué)生生活提出問題：同學(xué)們，今天我們學(xué)習(xí)了位置與方向的知識，掌握了認(rèn)識方向的辦法，如通過太陽升起或者落下的方位判斷方向，利用指南針判斷方向，通過看樹木的生長方向判斷方向等等?，F(xiàn)在老師要問大家一個(gè)問題：為什么我們可以通過樹木生長的方向判斷方向呢？其中蘊(yùn)含著什么科學(xué)原理？請知道的同學(xué)和大家分享一下。這一問題的提出，不僅是對數(shù)學(xué)教育的進(jìn)一步深化，更是科學(xué)知識的滲透和融合。

（二）基于小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，融合實(shí)踐活動(dòng)

根據(jù)《義務(wù)教育數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)》（2022 年版）的要求，教師在數(shù)學(xué)教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化實(shí)踐活動(dòng)的融合創(chuàng)新，通過“做中學(xué)”，提高學(xué)生遷移應(yīng)用數(shù)學(xué)知識的能力。因此，為了強(qiáng)化小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)的融合，教師還要善于通過實(shí)踐的融合，提高跨學(xué)科教育的能力。例如，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)“折線統(tǒng)計(jì)圖”的相關(guān)知識點(diǎn)后，教師可以采用小組合作的形式組織學(xué)生開展數(shù)學(xué)探究實(shí)踐活動(dòng)。學(xué)生小組以學(xué)校所在地為例，借助互聯(lián)網(wǎng)等數(shù)字化平臺，搜集、記錄與統(tǒng)計(jì)本地區(qū)某月的降水量，繪制圖表并完成折線統(tǒng)計(jì)圖的制作。在這個(gè)過程中，學(xué)生需要結(jié)合折線統(tǒng)計(jì)圖，對該時(shí)間段內(nèi)本地的降雨量趨勢進(jìn)行描述，搜集與降雨量有關(guān)的科學(xué)知識點(diǎn)，在課堂上分享。這一實(shí)踐活動(dòng)看似復(fù)雜，實(shí)際上，對小學(xué)生而言，探索科學(xué)知識的過程其樂無窮。很多學(xué)生小組不僅出色地完成了折線統(tǒng)計(jì)圖的繪制，同時(shí)還借助互聯(lián)網(wǎng)，學(xué)習(xí)了有關(guān)氣象觀測的知識點(diǎn)。

整體而言，運(yùn)用實(shí)踐活動(dòng)的方式融合小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)教育，不僅能幫助學(xué)生進(jìn)一步鞏固數(shù)學(xué)知識和技能，同時(shí)還能夠拓寬學(xué)生的知識視野，發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)。

（三）基于小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)，培養(yǎng)科學(xué)思維

在數(shù)學(xué)教學(xué)中，對學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)，不僅有助于學(xué)生從更加深層次地理解數(shù)學(xué)知識，更有助于促進(jìn)其遷移、應(yīng)用能力的提升?；赟TEAM 理念強(qiáng)化小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)與小學(xué)科學(xué)的融合，教師要注重學(xué)生科學(xué)思維的培養(yǎng)。

例如，在指導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)有關(guān)“相交和平行”的數(shù)學(xué)知識點(diǎn)后，教師提出了一個(gè)思維性極強(qiáng)的問題供學(xué)生交流討論，“兩條直線之間，不是平行關(guān)系就是相交關(guān)系”，這句話是否絕對正確呢？針對這一問題，教師可以讓學(xué)生前后兩桌四人一組，進(jìn)行交流討論。經(jīng)過交流討論，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：這句話并非絕對正確，因?yàn)榕袛鄡蓷l直線的相交與平行，需要依托一個(gè)重要的前提條件：即在同一個(gè)平面上。類似的討論活動(dòng)，能夠提高學(xué)生數(shù)學(xué)思維的嚴(yán)謹(jǐn)性，讓學(xué)生從更加全面、科學(xué)的視角認(rèn)知數(shù)學(xué)，把握關(guān)鍵點(diǎn)，提高數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)質(zhì)量。

除此之外，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)知識與科學(xué)知識的有機(jī)融合，小學(xué)數(shù)學(xué)教師還可以巧妙地融入科學(xué)實(shí)驗(yàn)，引領(lǐng)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中認(rèn)識數(shù)學(xué)與科學(xué)，更好地實(shí)現(xiàn)“跨學(xué)科”的數(shù)學(xué)教育目標(biāo)。

綜上所述，在STEAM 教育背景下，基于2022 年版數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)的要求，小學(xué)數(shù)學(xué)教師應(yīng)當(dāng)踐行“跨學(xué)科”教育思想，立足數(shù)學(xué)教育，巧妙地融入科學(xué)知識、科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維，為拓寬學(xué)生數(shù)學(xué)知識視野、發(fā)展學(xué)生數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)奠定基礎(chǔ)。