在科學(xué)教學(xué)中落實(shí)學(xué)科融合理念的實(shí)踐探索

曾恒

【摘 要】學(xué)科融合教育理念在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中的實(shí)施，有利于推進(jìn)科學(xué)課程改革，提升科學(xué)教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生綜合素養(yǎng)提升。在學(xué)科融合理念下開展科學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)銜接教學(xué)，利用先進(jìn)的信息技術(shù)手段融合輔助科學(xué)教學(xué)，精選現(xiàn)實(shí)生活中的科學(xué)資源融入科學(xué)教學(xué)等做法，是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)精神和創(chuàng)新意識(shí)、提升學(xué)生綜合素養(yǎng)和能力的有效方式。這一做法也是當(dāng)前我國(guó)科學(xué)教育方式變革方向，融合多學(xué)科知識(shí)與技術(shù)開展科學(xué)教學(xué)活動(dòng)，已經(jīng)成為一種培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)核心素養(yǎng)的首選模式。

【關(guān)鍵詞】學(xué)科融合 科學(xué)教學(xué) 素養(yǎng) 實(shí)踐探索

21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)科技事業(yè)的發(fā)展也進(jìn)入了一個(gè)嶄新的時(shí)代，社會(huì)逐漸關(guān)注到學(xué)生的科技能力和綜合素養(yǎng)水平。在國(guó)際上，西方率先提出了新經(jīng)濟(jì)時(shí)代下，未來(lái)教育發(fā)展的趨勢(shì)是培養(yǎng)具備綜合素養(yǎng)的創(chuàng)新復(fù)合型高科技人才。我國(guó)在繼承傳統(tǒng)科學(xué)教育教學(xué)改革的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，借鑒了國(guó)際先進(jìn)的做法，構(gòu)建了獨(dú)特、系統(tǒng)的核心素養(yǎng)育人體系。在科學(xué)教學(xué)中，提倡用學(xué)科融合的理念開展教學(xué)，提高未來(lái)人才的綜合素養(yǎng)，達(dá)到育人目的，更加注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、科學(xué)精神、科學(xué)實(shí)踐素養(yǎng)。

一、科學(xué)理論知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)的融會(huì)貫通實(shí)踐，有利于落實(shí)學(xué)科融合貫通的教學(xué)思想

讓學(xué)生進(jìn)行一系列科學(xué)觀察、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、科學(xué)考察、科學(xué)知識(shí)普及、科技作品設(shè)計(jì)、科技作品制作和創(chuàng)新發(fā)明等科學(xué)學(xué)習(xí)活動(dòng)，對(duì)其進(jìn)行科技素養(yǎng)和綜合能力的培養(yǎng)，加強(qiáng)學(xué)生對(duì)科學(xué)的全面認(rèn)知，為今后在多學(xué)科領(lǐng)域的學(xué)習(xí)和發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，是小學(xué)科學(xué)教育的最主要目的。科學(xué)教學(xué)的內(nèi)容廣，不僅涉及地理、生物、物理、化學(xué)的常用知識(shí)，而且涵蓋了信息技術(shù)、環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)教育、文學(xué)、美育等學(xué)科知識(shí)的應(yīng)用。如果從新課改背景下的教育思想來(lái)看，在小學(xué)科學(xué)教學(xué)中加強(qiáng)對(duì)跨學(xué)科教育思想的有效引導(dǎo)，將會(huì)起到更好的推動(dòng)作用。

在教學(xué)教科版科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“拱形的秘密”這部分內(nèi)容時(shí)，既要讓學(xué)生知道拱形的基本形狀和構(gòu)造、拱形的擴(kuò)展形狀、拱形在生活中的實(shí)際應(yīng)用，又要讓學(xué)生分析拱形在承載重物時(shí)所承受的壓力是如何傳遞并向外和向下分解的，這樣拱形才能承載更大的壓力。為使學(xué)生牢固地掌握所學(xué)知識(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手能力，可以組織學(xué)生開展考察家鄉(xiāng)的拱橋、考察生產(chǎn)生活中常見的拱形大棚等實(shí)踐活動(dòng)，收集不同拱形橋梁、拱棚結(jié)構(gòu)圖片等資料，設(shè)計(jì)能承載一定重量的不同拱形的紙橋方案，準(zhǔn)備材料和工具進(jìn)行拱形橋制作。在制作過程中，學(xué)生進(jìn)一步應(yīng)用到數(shù)學(xué)中的三角形穩(wěn)定性、拱形承載壓力大特性、相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算、技術(shù)的改進(jìn)與發(fā)明、美學(xué)知識(shí)等，能將科學(xué)理論與科學(xué)實(shí)踐有機(jī)融合應(yīng)用。在教學(xué)“計(jì)量時(shí)間”這部分內(nèi)容時(shí)，學(xué)生在了解人類社會(huì)經(jīng)歷的幾個(gè)代表性的計(jì)時(shí)工具，即燃香鐘—水鐘—擺鐘的相關(guān)科學(xué)原理和知識(shí)基礎(chǔ)上，通過對(duì)這些不同階段代表性計(jì)時(shí)工具差異性的觀察比較，以及科學(xué)原理的相關(guān)理論知識(shí)學(xué)習(xí)，確保計(jì)時(shí)準(zhǔn)確無(wú)誤，深入分析研究。在此基礎(chǔ)上，學(xué)生學(xué)習(xí)模擬設(shè)計(jì)各種計(jì)時(shí)工具，并利用身邊廢舊材料制作水鐘、擺鐘，嘗試將其進(jìn)行計(jì)時(shí)測(cè)試，發(fā)現(xiàn)這些工具存在一些局限，并對(duì)其進(jìn)行不斷改進(jìn)完善。在這個(gè)過程中，學(xué)生會(huì)自然將所學(xué)的多學(xué)科知識(shí)與科學(xué)實(shí)踐有機(jī)融合，即從科學(xué)普及方面知曉人類計(jì)時(shí)工具的發(fā)展與變遷推動(dòng)社會(huì)發(fā)展進(jìn)步。這對(duì)促進(jìn)學(xué)生學(xué)科融合思想認(rèn)知提升，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究精神、科學(xué)思維能力、動(dòng)手創(chuàng)新創(chuàng)造能力有顯著效果，也是當(dāng)前小學(xué)科學(xué)教育教學(xué)改革和發(fā)展的主要趨勢(shì)。

二、在科學(xué)教學(xué)中普及和應(yīng)用信息科技手段，有利于落實(shí)多學(xué)科一體化的理念

科技信息在課堂教學(xué)中的深入實(shí)踐，促進(jìn)了現(xiàn)代教學(xué)模式的建立，科技手段的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步起到了積極的推動(dòng)作用。小學(xué)科學(xué)素材雖然來(lái)源于生活，但對(duì)于小學(xué)生而言依然比較抽象，他們理解時(shí)有一定的難度。為此，教師要借助信息科技手段和新技術(shù)，制作可視性教學(xué)資源開展直觀教學(xué)。在科學(xué)教學(xué)中，如果遇到有些微觀科學(xué)和宏觀科學(xué)知識(shí)，就必須借助信息科技手段和新技術(shù)設(shè)備輔助教學(xué)。

如在教學(xué)教科版科學(xué)五年級(jí)下冊(cè)“空氣的熱脹冷縮”一課時(shí)，主要應(yīng)讓學(xué)生知曉空氣是無(wú)形的物質(zhì)，對(duì)空氣的熱脹冷縮現(xiàn)象進(jìn)行關(guān)注和研究。因此，如何借助其他物體的變化來(lái)代替觀察空氣體積的變化，選擇什么素材是難點(diǎn)。在實(shí)際教學(xué)中，按照教材中活動(dòng)提示開展模擬實(shí)驗(yàn)不利于學(xué)生理解，還會(huì)出現(xiàn)很多問題。如何讓學(xué)生理解微粒在高溫狀態(tài)和低溫狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)狀況，解釋熱脹冷縮現(xiàn)象是突破教學(xué)難點(diǎn)的關(guān)鍵。通過多種方式的模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，要讓學(xué)生對(duì)熱脹冷縮的現(xiàn)象了解得比較清楚，只有在計(jì)算機(jī)的幫助下，利用動(dòng)畫軟件，根據(jù)溫度的高低，制作出微粒運(yùn)動(dòng)的視頻，供學(xué)生觀看，使抽象變得直觀，更容易理解。在教學(xué)“太陽(yáng)系”這部分內(nèi)容時(shí)，要讓學(xué)生理解組成太陽(yáng)系的太陽(yáng)、行星、衛(wèi)星天體大小、形狀特征、相互分布和運(yùn)動(dòng)等知識(shí)。學(xué)生在生活中選擇實(shí)物模擬太陽(yáng)、行星、衛(wèi)星時(shí)，發(fā)現(xiàn)制作出來(lái)的模型存在明顯的失真現(xiàn)象，立體空間不突出，模擬運(yùn)動(dòng)操作不到位。學(xué)生視角受限，造成對(duì)太陽(yáng)系的認(rèn)識(shí)不全面，產(chǎn)生許多新的問題，這對(duì)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不利。為此，選擇新的信息技術(shù)—AR技術(shù)將虛擬和現(xiàn)實(shí)結(jié)合起來(lái)輔助該部分科學(xué)課堂教學(xué)，學(xué)生擁有了更加直觀的學(xué)習(xí)體驗(yàn)，感官會(huì)被充分刺激和調(diào)動(dòng)，學(xué)習(xí)興趣也會(huì)得到提高，對(duì)太陽(yáng)系以及宇宙知識(shí)的理解更加到位。

在科學(xué)課中，還有很多內(nèi)容都非常適合用學(xué)科融合理論思想實(shí)施教學(xué)。例如，通電螺線管周圍磁場(chǎng)強(qiáng)弱模擬實(shí)驗(yàn)，電荷在導(dǎo)體中的移動(dòng)模擬實(shí)驗(yàn)，聲音在介質(zhì)中的傳播模擬實(shí)驗(yàn)，還有地震破壞和火山的噴發(fā)模擬實(shí)驗(yàn)，人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響實(shí)驗(yàn)，等等。很顯然，這些知識(shí)沒有辦法用真實(shí)材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，可以用信息科技軟件、AR技術(shù)等新技術(shù)制成相關(guān)視頻、課件輔助完成教學(xué)。借助資源豐富的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，再把學(xué)科融合教育思想滲透，就能把相關(guān)的科學(xué)、技術(shù)、工程、數(shù)學(xué)、歷史、地理的知識(shí)進(jìn)行整合。應(yīng)用這些教學(xué)方式，能夠讓學(xué)生對(duì)信息技術(shù)手段有較為全面的認(rèn)知和理解，并對(duì)當(dāng)前科學(xué)教學(xué)質(zhì)量和教學(xué)效果提升起到一定的推動(dòng)作用。

三、建構(gòu)科學(xué)教育與現(xiàn)實(shí)生活的關(guān)聯(lián)性教學(xué)，有利于學(xué)科融合理念落地生根

科學(xué)知識(shí)源于生產(chǎn)生活，也是為了更好地解釋自然社會(huì)生活中存在的各種現(xiàn)象，解決各種科學(xué)問題，需立足于科學(xué)知識(shí)與生活現(xiàn)象長(zhǎng)足的學(xué)習(xí)探索。在教學(xué)科學(xué)發(fā)展史的過程中，教師可以引導(dǎo)學(xué)生從生活現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)其中蘊(yùn)含的科學(xué)內(nèi)容。例如，丹麥物理學(xué)家奧斯特在發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng)的同時(shí)，發(fā)現(xiàn)了小磁針在通電導(dǎo)線下的偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象；用水缸盛水洗澡時(shí)，水缸里溢出水的現(xiàn)象，就是阿基米德發(fā)現(xiàn)浮力定律的起源；牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力，是從樹上掉下來(lái)的蘋果現(xiàn)象開始思考而得出；等等。這說明生活和科學(xué)的關(guān)聯(lián)性很強(qiáng)，這就要求學(xué)生在學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的過程中，多關(guān)注生活現(xiàn)象，多思考，培養(yǎng)構(gòu)建生活和科學(xué)知識(shí)關(guān)聯(lián)的思維和意識(shí)。

科技推動(dòng)社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展，不僅僅是站在各種科技發(fā)明創(chuàng)造的視角，更重要的是站在生活質(zhì)量提高的角度。例如，教師在教學(xué)教科版科學(xué)六年級(jí)上冊(cè)“生物多樣性”時(shí)，可以選擇人類生產(chǎn)生活中的活動(dòng)，造成破壞環(huán)境的案例來(lái)加強(qiáng)學(xué)生對(duì)環(huán)境保護(hù)重要性和必要性的認(rèn)識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生環(huán)保節(jié)能的意識(shí)。學(xué)生通過對(duì)同一地區(qū)、不同年代的生物多樣性數(shù)據(jù)、資料的分析和對(duì)比，就能意識(shí)到保護(hù)環(huán)境是對(duì)人類自己的保護(hù)，也是對(duì)我們生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和條件的保護(hù)。

在科學(xué)教學(xué)中，教師要以學(xué)科融合的理念向?qū)W生傳授文學(xué)、藝術(shù)、數(shù)學(xué)、科技等多學(xué)科知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的綜合能力。縱觀人類歷史發(fā)展的長(zhǎng)河，都遵循著尊重自然、遵循規(guī)律、保護(hù)環(huán)境的做法，并以此來(lái)促進(jìn)科學(xué)知識(shí)與人們生活的緊密聯(lián)系，在新時(shí)代科學(xué)教育過程中，更要落實(shí)好生活教學(xué)情境的創(chuàng)設(shè)與發(fā)展，為學(xué)生今后的成長(zhǎng)起到更好的引導(dǎo)作用。

在學(xué)科融合理念指導(dǎo)下的小學(xué)科學(xué)課程變革，將多學(xué)科知識(shí)內(nèi)容與科學(xué)知識(shí)進(jìn)行有效整合培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)核心素養(yǎng)，能更好實(shí)現(xiàn)學(xué)生動(dòng)手操作能力、語(yǔ)言表達(dá)能力、溝通協(xié)調(diào)能力、創(chuàng)新思維能力等綜合能力的發(fā)展。這種更具創(chuàng)新性和時(shí)代性的教育理念，比傳統(tǒng)單一學(xué)科的教育理念更有新穎性和前瞻性，能夠有效突破傳統(tǒng)教學(xué)方式對(duì)學(xué)生思想的束縛和限制，真正實(shí)現(xiàn)育人能力培養(yǎng)。

科學(xué)教師在發(fā)掘科學(xué)課程中關(guān)聯(lián)學(xué)科知識(shí)融合科學(xué)教學(xué)過程中，將多學(xué)科知識(shí)理論與科學(xué)教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)相結(jié)合，引導(dǎo)學(xué)生從小樹立協(xié)同發(fā)展理念，有利于激發(fā)學(xué)生積極探索科學(xué)知識(shí)的興趣，有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生參與勞動(dòng)實(shí)踐的積極性，有利于激發(fā)學(xué)生接受先進(jìn)前沿的科技知識(shí)并積極參與體驗(yàn)，使原本抽象的科學(xué)知識(shí)直觀化、具象化，為培養(yǎng)學(xué)生綜合素質(zhì)和能力打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。