跨學(xué)科探索：數(shù)學(xué)學(xué)科助力科學(xué)學(xué)習(xí)的融通實(shí)踐策略

【摘要】數(shù)學(xué)是基礎(chǔ)性、工具性學(xué)科，與科學(xué)學(xué)科有著千絲萬縷的聯(lián)系。數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)、數(shù)學(xué)思維方法等都可以成為學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)學(xué)科的助力。文章先是剖析了科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科的相似性和課程內(nèi)容的交融性，再探討數(shù)學(xué)學(xué)科與科學(xué)學(xué)科的融通教學(xué)路徑，提出幾點(diǎn)教學(xué)策略，以期幫助學(xué)生建構(gòu)完整的知識(shí)體系，全面提升學(xué)生的學(xué)科核心素養(yǎng)。

【關(guān)鍵詞】小學(xué)科學(xué)；小學(xué)數(shù)學(xué)；融通教學(xué)

作者簡(jiǎn)介：陳芷苑（1997—），女，江蘇省蘇州市金閶實(shí)驗(yàn)小學(xué)校。

《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》（以下簡(jiǎn)稱“課程標(biāo)準(zhǔn)”）提倡跨學(xué)科教學(xué)，要求教師融合其他學(xué)科內(nèi)容，促使學(xué)生融會(huì)貫通，建構(gòu)知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)全面發(fā)展。眾所周知，數(shù)學(xué)是一門工具性學(xué)科，是研究自然科學(xué)的工具［1］。但是，部分小學(xué)科學(xué)教師忽視了科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，很少將數(shù)學(xué)知識(shí)、數(shù)學(xué)思想方法等融入科學(xué)課堂中。如此一來，就不利于學(xué)生將數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通，也不利于學(xué)生的全面發(fā)展。在實(shí)施小學(xué)科學(xué)教學(xué)時(shí)，教師應(yīng)把握科學(xué)學(xué)科和數(shù)學(xué)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，以科學(xué)課堂為依托，融入數(shù)學(xué)學(xué)科知識(shí)、思想、方法，引導(dǎo)學(xué)生跨學(xué)科學(xué)習(xí)，靈活遷移運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，夯實(shí)全面發(fā)展的基礎(chǔ)。

一、學(xué)科本質(zhì)相似性的剖析

把握科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，是開展跨學(xué)科教學(xué)的前提。兩門學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性具體表現(xiàn)在以下兩方面。

（一）學(xué)科性質(zhì)的相似性

數(shù)學(xué)是一門工具性學(xué)科，是探索自然科學(xué)最有力的工具，是一切自然科學(xué)的基礎(chǔ)。使用數(shù)學(xué)工具探究科學(xué)問題，可以增強(qiáng)科學(xué)研究的準(zhǔn)確性、邏輯性和規(guī)律性。此外，科學(xué)學(xué)科和數(shù)學(xué)學(xué)科的研究方法十分相似，都是通過建立模型、演繹、類比、歸納等過程發(fā)現(xiàn)科學(xué)原理或數(shù)學(xué)規(guī)律。由此可見，科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科性質(zhì)相似，具有融合教學(xué)的良好基礎(chǔ)。

（二）課程內(nèi)容的交融性

小學(xué)數(shù)學(xué)課程由四大學(xué)習(xí)模塊構(gòu)成，即數(shù)與代數(shù)、圖形與幾何、統(tǒng)計(jì)與概率、綜合與實(shí)踐。其中，綜合與實(shí)踐模塊以問題情境為基礎(chǔ)，以解決實(shí)際問題為重點(diǎn)。這里的實(shí)際問題就包含了科學(xué)問題。學(xué)生要能夠靈活應(yīng)用各種數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)模型來解決科學(xué)問題?？梢哉f，二者互為關(guān)聯(lián)、相互交融，學(xué)生要掌握一定的數(shù)學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)方法，才能更好地解決科學(xué)問題。由此可見，數(shù)學(xué)知識(shí)是解決科學(xué)問題的有力工具。

二、數(shù)學(xué)學(xué)科與科學(xué)學(xué)科的融通教學(xué)路徑

基于科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科之間的關(guān)聯(lián)性，教師要采用適宜的策略，將數(shù)學(xué)知識(shí)有效融入小學(xué)科學(xué)教學(xué)中。

（一）依托教材，夯實(shí)融合基礎(chǔ)

數(shù)學(xué)學(xué)科是科學(xué)教學(xué)的助力［2］?？茖W(xué)教材是科學(xué)知識(shí)的載體，是教師組織教學(xué)內(nèi)容的入手點(diǎn)。教師要發(fā)揮跨學(xué)科思維，研讀科學(xué)教材，挖掘與之相關(guān)的數(shù)學(xué)元素，夯實(shí)融合教學(xué)的基礎(chǔ)。

以“船的研究”為例，這是教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)第二章的內(nèi)容。教材以船的演化史為線索，引導(dǎo)學(xué)生歷經(jīng)“浮的材料—沉的材料”“自然動(dòng)力—機(jī)械動(dòng)力”等發(fā)展過程，從不同角度認(rèn)識(shí)船。本章共七個(gè)課時(shí)內(nèi)容，均涉及數(shù)學(xué)學(xué)科的相關(guān)知識(shí)。

比如，第四課時(shí)“增加船的載重量”的“探索”板塊要求學(xué)生將三張邊長為12cm的正方形鋁箔設(shè)計(jì)、制作成不同底面積的船，并比較其載重量。在設(shè)計(jì)、制作船時(shí)，學(xué)生就要運(yùn)用到體積計(jì)算公式。物體的體積計(jì)算公式是小學(xué)數(shù)學(xué)課程的重要內(nèi)容。為完成以上任務(wù)，學(xué)生需要根據(jù)自己所制作的船的形狀，運(yùn)用不同的立體圖形的體積計(jì)算公式計(jì)算出船的體積。教學(xué)時(shí)，教師帶領(lǐng)學(xué)生重溫了立體圖形的體積計(jì)算公式，將科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科有效融合起來，取得了較好的教學(xué)效果。

（二）創(chuàng)設(shè)情境，激發(fā)融通思維

建構(gòu)主義理論指出，學(xué)習(xí)者的有意義建構(gòu)，離不開情境。從教學(xué)角度而言，情境是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容所營造出來的教學(xué)環(huán)境［3］。在小學(xué)科學(xué)課堂上，教師可圍繞科學(xué)教學(xué)內(nèi)容，創(chuàng)設(shè)跨學(xué)科教學(xué)情境。

以“比較相同時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的快慢”為例，這是教科版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)下冊(cè)第一章的內(nèi)容。該課時(shí)重在引導(dǎo)學(xué)生在相同時(shí)間條件下比較不同物體運(yùn)動(dòng)的快慢。三年級(jí)學(xué)生在數(shù)學(xué)課堂上已經(jīng)了解過速度、時(shí)間、路程概念，掌握了計(jì)算速度、時(shí)間、路程的方法。立足于學(xué)生的數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)情況和生活經(jīng)歷，教師利用交互式電子白板播放了一個(gè)視頻，內(nèi)容為正在草原上飛奔的動(dòng)物。視頻內(nèi)容很快就吸引了學(xué)生的目光，不少學(xué)生在觀看時(shí)自覺地對(duì)比、判斷動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)速度。

視頻播放結(jié)束后，教師讓學(xué)生總結(jié)視頻中哪種動(dòng)物跑得快，哪種動(dòng)物跑得慢。學(xué)生結(jié)合視頻內(nèi)容，認(rèn)真作答。接著，教師向?qū)W生提問：“大家是如何判斷出豹子跑得快，大象跑得慢的？”此時(shí)，教師鼓勵(lì)學(xué)生回憶學(xué)過的數(shù)學(xué)知識(shí)，嘗試用數(shù)學(xué)語言進(jìn)行描述。有學(xué)生回答：“在相同的時(shí)間條件下，跑的路程長的動(dòng)物跑得快?！苯處熆偨Y(jié)道：“在相同時(shí)間內(nèi)，比較物體運(yùn)動(dòng)的距離，可以知道物體運(yùn)動(dòng)速度的快慢?！痹诮處焺?chuàng)設(shè)的視頻情境中，學(xué)生活躍思維，遷移數(shù)學(xué)知識(shí)，解決了科學(xué)問題，建構(gòu)了科學(xué)認(rèn)知，增強(qiáng)了跨學(xué)科學(xué)習(xí)意識(shí)，夯實(shí)了融會(huì)貫通學(xué)科知識(shí)的基礎(chǔ)。

（三）實(shí)驗(yàn)操作，實(shí)踐融通技能

實(shí)驗(yàn)既是科學(xué)學(xué)科的基礎(chǔ)內(nèi)容，也是學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的有效方式［4］。實(shí)驗(yàn)操作的過程，也是學(xué)生遷移運(yùn)用知識(shí)的過程。教師要發(fā)揮教學(xué)引導(dǎo)作用，做好實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。

以“用水計(jì)量時(shí)間”的教學(xué)為例，這是教科版小學(xué)科學(xué)五年級(jí)上冊(cè)第三章的內(nèi)容。在這節(jié)課上，學(xué)生要通過實(shí)驗(yàn)了解水流速度變化的因素。在小學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)中，學(xué)生掌握了時(shí)、分、秒的概念，為學(xué)習(xí)本節(jié)課奠定了知識(shí)基礎(chǔ)。課堂上，教師組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作，引導(dǎo)學(xué)生遷移數(shù)學(xué)知識(shí)，解決問題，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。

在操作實(shí)驗(yàn)“觀察水流速度”時(shí)，教師為學(xué)生提供了礦泉水瓶、鐵架臺(tái)、水等實(shí)驗(yàn)材料，鼓勵(lì)學(xué)生以小組合作的方式完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生遷移生活經(jīng)驗(yàn)，通過探討交流確定了實(shí)驗(yàn)方案。如，有小組在礦泉水瓶瓶蓋上鉆了一個(gè)小孔，切除了礦泉水瓶的底部。將瓶口倒放，并倒入一定量的水，讓水從瓶蓋的小孔中緩緩流出。因?yàn)榻處煕]有提供計(jì)時(shí)工具，所以學(xué)生用數(shù)數(shù)的方式測(cè)量水流的速度，判斷流速是否均勻。通過觀察，學(xué)生發(fā)現(xiàn)：“一開始，水流連成一條線，慢慢地，水流像斷了線的珠子，之后，一滴一滴地向下滴?！庇纱耍瑢W(xué)生做出判斷：“從整體上看，水流的速度不均勻。但是，某一時(shí)間段內(nèi)的水流速度是均勻的?！?/p>

立足于此，教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行第二個(gè)實(shí)驗(yàn)—測(cè)量水流速度的變化。在此次實(shí)驗(yàn)中，教師提供了實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生根據(jù)方案自行安裝實(shí)驗(yàn)裝置。同時(shí)，教師為學(xué)生提供了計(jì)時(shí)工具—秒表。實(shí)驗(yàn)過程中，學(xué)生先運(yùn)用數(shù)數(shù)的方式，預(yù)估水杯中的水積聚到50毫升所需的時(shí)長。之后，再利用秒表驗(yàn)證自己的猜想。

在一次次實(shí)驗(yàn)操作活動(dòng)中，學(xué)生手腦結(jié)合，將數(shù)學(xué)知識(shí)和科學(xué)知識(shí)結(jié)合起來，認(rèn)真分析，建構(gòu)了科學(xué)認(rèn)知，如“水流速度是變化的”“水位高度變化會(huì)引發(fā)水流速度變化”等，同時(shí)也對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的實(shí)用性有了明確認(rèn)知。

（四）生活實(shí)踐，擴(kuò)大融通領(lǐng)域

實(shí)踐是學(xué)生學(xué)習(xí)和運(yùn)用理論知識(shí)的重要途徑［5］。教師要立足于學(xué)生的學(xué)情，布置實(shí)踐任務(wù)，引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)踐中運(yùn)用科學(xué)知識(shí)和數(shù)學(xué)知識(shí)解決現(xiàn)實(shí)問題，積累生活經(jīng)驗(yàn)。

以“測(cè)量氣溫”的教學(xué)為例，這是教科版小學(xué)科學(xué)三年級(jí)上冊(cè)第三章的內(nèi)容。通過課堂學(xué)習(xí)，學(xué)生認(rèn)識(shí)了氣溫計(jì)，掌握了用氣溫計(jì)測(cè)量氣溫的方法。于是，教師設(shè)計(jì)了一個(gè)測(cè)量氣溫的實(shí)踐活動(dòng)，布置任務(wù)：“請(qǐng)大家測(cè)量并記錄本周的氣溫，可任意選擇某一個(gè)時(shí)刻、某一地點(diǎn)，用氣溫計(jì)測(cè)量氣溫，記錄溫度，并制作折線統(tǒng)計(jì)圖，反映氣溫的變化情況?！闭劬€統(tǒng)計(jì)圖能夠直觀呈現(xiàn)同一時(shí)間段內(nèi)的氣溫變化情況。借助折線統(tǒng)計(jì)圖，學(xué)生能夠直觀看到氣溫的波動(dòng)情況，了解氣溫的變化情況。之后，教師把握課后服務(wù)時(shí)機(jī)，搭建成果展示平臺(tái)，鼓勵(lì)學(xué)生展示各自的任務(wù)成果。

通過開展實(shí)踐活動(dòng)，學(xué)生能夠更好地將科學(xué)知識(shí)與數(shù)學(xué)知識(shí)融會(huì)貫通。在數(shù)學(xué)知識(shí)的支撐下，科學(xué)知識(shí)更具有直觀性和科學(xué)性。與此同時(shí)，學(xué)生通過開展生活實(shí)踐活動(dòng)積累了生活經(jīng)驗(yàn)，學(xué)會(huì)正確使用氣溫計(jì)測(cè)量氣溫，分析氣溫的變化情況。

（五）融合評(píng)價(jià)，發(fā)揮育人功能

教學(xué)評(píng)價(jià)是用于評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)目標(biāo)達(dá)成度并促進(jìn)學(xué)生有效學(xué)習(xí)的重要手段。傳統(tǒng)的教學(xué)評(píng)價(jià)模式存在重結(jié)果、輕過程、形式單一等問題。而項(xiàng)目化教學(xué)評(píng)價(jià)模式將課程標(biāo)準(zhǔn)、跨學(xué)科素養(yǎng)等納入考量范圍，重在評(píng)價(jià)學(xué)生在項(xiàng)目化活動(dòng)中的表現(xiàn)，改變了以往用分?jǐn)?shù)給學(xué)生貼標(biāo)簽的做法，有助于促進(jìn)學(xué)生的發(fā)展，充分發(fā)揮評(píng)價(jià)的育人功能。教師可在跨學(xué)科融通教學(xué)中運(yùn)用這一評(píng)價(jià)模式對(duì)學(xué)生進(jìn)行全方位評(píng)價(jià)。

其一，教師要依托課程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)梯度性教學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。如在“測(cè)量氣溫”這一課的評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)中，教師可將“認(rèn)識(shí)氣溫計(jì)并學(xué)會(huì)正確讀數(shù)，能夠繪制一周氣溫的表格、柱狀圖或折線圖，結(jié)合生活實(shí)際分析氣溫走向，找出氣溫變化的原因”作為“五星”評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；將“認(rèn)識(shí)氣溫計(jì)并學(xué)會(huì)正確讀數(shù)，能夠繪制一周氣溫的表格、柱狀圖或折線圖，結(jié)合生活實(shí)際分析氣溫走向”作為“四星”評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；將“認(rèn)識(shí)氣溫計(jì)并學(xué)會(huì)正確讀數(shù)，能夠繪制一周氣溫的表格、柱狀圖或折線圖”作為“三星”評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)；等等。

其二，教師要將過程評(píng)價(jià)與跨學(xué)科融合評(píng)價(jià)相結(jié)合。教師要強(qiáng)化過程評(píng)價(jià)，探索增值評(píng)價(jià)，關(guān)注個(gè)體差異，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果以及學(xué)生的真實(shí)反饋來調(diào)整教學(xué)計(jì)劃，優(yōu)化教學(xué)活動(dòng)，完善跨學(xué)科融通教學(xué)方案，培養(yǎng)學(xué)生的批判性思維和問題解決能力等，促進(jìn)學(xué)生多方面能力的提升。

結(jié)語

對(duì)于教師而言，跨學(xué)科教學(xué)能夠助力教師突破單科教學(xué)的局限性，實(shí)現(xiàn)教學(xué)創(chuàng)新。對(duì)于學(xué)生而言，跨學(xué)科學(xué)習(xí)不僅可以拓寬知識(shí)面，還能夠開拓思維，借助其他學(xué)科的知識(shí)、方法解決問題。總而言之，科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科關(guān)系密切，數(shù)學(xué)學(xué)科是助力學(xué)生學(xué)好科學(xué)學(xué)科的強(qiáng)有力工具。在開展跨學(xué)科教學(xué)時(shí)，教師要緊扣科學(xué)學(xué)科與數(shù)學(xué)學(xué)科的關(guān)系，以科學(xué)教學(xué)內(nèi)容為基礎(chǔ)，深挖其中的數(shù)學(xué)內(nèi)容，繼而采取多樣的教學(xué)方法，如情境教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)教學(xué)法、生活化教學(xué)法等，設(shè)計(jì)多樣化的活動(dòng)，讓學(xué)生通過體驗(yàn)情境、開展實(shí)驗(yàn)等方式自覺遷移所學(xué)知識(shí)，解決科學(xué)問題，建構(gòu)更為多元的知識(shí)體系，實(shí)現(xiàn)學(xué)科間的融會(huì)貫通，進(jìn)而夯實(shí)全面發(fā)展的基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

［1］盧華偉.基于“做思共生”理念的小學(xué)科學(xué)和數(shù)學(xué)融合教學(xué)實(shí)踐［J］.新課程研究，2022（26）：75-77.

［2］郁冬梅.“學(xué)習(xí)深度融合”：談小學(xué)數(shù)學(xué)與小學(xué)科學(xué)有效融合策略實(shí)踐［J］.數(shù)學(xué)大世界（上旬），2021（10）：29-30.

［3］浦潔.基于STEAM理念下小學(xué)科學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)科的融合［J］.啟迪與智慧（中），2021（8）：46.

［4］馬蘭.試析小學(xué)數(shù)學(xué)與小學(xué)科學(xué)的課程整合策略［J］.當(dāng)代家庭教育，2021（4）：7-8.

［5］王雙雙.多學(xué)科交叉特征：小學(xué)科學(xué)與數(shù)學(xué)的整合教學(xué)探究［J］.科學(xué)咨詢（教育科研），2021（1）：290.