踐行STEAM教育理念設計數(shù)學與科學跨學科作業(yè)

〔摘" "要〕" 本研究基于STEAM教育理念，針對小學數(shù)學與科學學科的跨學科作業(yè)設計進行探索。通過文獻研究、問卷調(diào)查和教學實踐，調(diào)查分析了當前小學作業(yè)存在的問題，并結合小學生認知特點和學科特征，構建了跨學科作業(yè)設計框架。研究設計了低、中、高年級的作業(yè)案例，通過實踐驗證表明：基于STEAM理念的跨學科作業(yè)能有效提升學生的學習興趣，促進其提高知識遷移與應用能力，培養(yǎng)他們的創(chuàng)新思維。研究針對作業(yè)實施過程中的問題提出具體對策，為推進小學跨學科作業(yè)改革提供了實踐參考。

〔關鍵詞〕" STEAM教育理念；跨學科作業(yè)；作業(yè)設計；科學教育

〔中圖分類號〕" G424" " " " " " " " 〔文獻標識碼〕" A" " " " 〔文章編號〕" 1674-6317" " （2025）14" " 0106-03

隨著教育改革的深入推進，作業(yè)負擔過重、形式單一等問題日益凸顯。新時代教育理念強調(diào)培養(yǎng)學生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，而STEAM教育理念為解決這一問題提供了新思路。在實施“雙減”政策背景下，探索基于STEAM理念的跨學科作業(yè)設計，不僅能減輕學生負擔，更能提升作業(yè)質(zhì)量，培養(yǎng)創(chuàng)新思維，具有重要的現(xiàn)實意義。

一、STEAM教育的理論基礎

（一）學生認知特點與課程體系分析

在小學教育階段，學生的認知發(fā)展呈現(xiàn)出獨特特點。根據(jù)皮亞杰認知發(fā)展理論，這一階段的學生正從具體運算期向形式運算期過渡，以具體形象思維為主，同時逐步發(fā)展出抽象邏輯思維能力。他們具有強烈的好奇心和探究欲望，喜歡動手操作和親身體驗，但注意力持續(xù)時間較短。針對這些特點，小學數(shù)學和科學課程分別制定了相應的教學要求。數(shù)學課程圍繞數(shù)與運算、圖形與幾何、統(tǒng)計與概率、綜合實踐等領域，強調(diào)通過實際問題情境培養(yǎng)學生的數(shù)學思維和應用能力。科學課程則包含物質(zhì)科學、生命科學、地球與宇宙科學、技術與工程等方面，著重培養(yǎng)學生的科學探究能力和科學素養(yǎng)。

（二）STEAM教育展現(xiàn)出獨特的實用價值

STEAM教育模式與小學階段的教育目標高度契合，展現(xiàn)了獨特的實用價值。首先，它的項目式學習和動手實踐的方式，符合小學生的認知特點和學習需求，能有效激發(fā)學生的學習興趣。其次，STEAM教育強調(diào)學科間的有機融合，打破了傳統(tǒng)的學科壁壘，有助于學生形成完整的知識體系。在新課程標準中，無論是數(shù)學還是科學課程，都特別強調(diào)與其他學科的聯(lián)系，這為STEAM教育的實施提供了良好的政策基礎。通過將數(shù)學的邏輯思維與科學的探究精神相結合，既培養(yǎng)了學生解決實際問題的能力，又促進了其創(chuàng)造性思維的發(fā)展。STEAM教育注重實踐性和探究性的特點，不僅能有效促進學生多元智能的發(fā)展，還能為其未來的終身學習奠定堅實基礎。

二、作業(yè)設計現(xiàn)狀調(diào)查

（一）傳統(tǒng)作業(yè)形式和內(nèi)容分析

以湖北省潛江市某小學為例，通過對該校三至六年級的數(shù)學與科學作業(yè)進行為期一個月的跟蹤分析發(fā)現(xiàn)，當前作業(yè)形式存在明顯的局限性。數(shù)學作業(yè)以課本習題、同步練習冊為主，重復性計算題和應用題占比過大。科學作業(yè)則多以填空題、選擇題為主要形式，缺乏觀察記錄和實驗探究任務。兩個學科的作業(yè)都面臨知識碎片化、實踐性不足、與生活脫節(jié)等問題，難以有效激發(fā)學生的學習興趣和促進知識的遷移應用。

（二）學生完成作業(yè)的實際情況和家長反饋

對該校四年級兩個班級60名學生及其家長的調(diào)查顯示，學生和家長對現(xiàn)有的作業(yè)形式均存在較大意見。約45%的學生表示對作業(yè)感到枯燥，往往采取應付態(tài)度，平均每天在這兩門學科上花費1.5小時，其中大部分用于機械性練習。家長方面，超過半數(shù)認為當前作業(yè)存在形式單一、實用性不足、需要家長過多參與等問題。特別是在科學作業(yè)中，由于缺乏必要的實驗條件，很多探究性任務難以真正開展，約65%的家長支持增加動手實踐類作業(yè)。

（三）教師布置作業(yè)面臨的困境和挑戰(zhàn)

通過與8位數(shù)學和科學教師的深入訪談發(fā)現(xiàn)，教師在作業(yè)設計和實施過程中面臨多重困境：一是對STEAM教育理念理解不夠深入，缺乏跨學科作業(yè)設計經(jīng)驗；二是擔心創(chuàng)新性作業(yè)影響教學進度和考試成績；三是對實踐性作業(yè)的評價標準難以把握。此外，跨學科作業(yè)設計需要更多時間和精力投入，而學校現(xiàn)有教學資源和條件的限制也在一定程度上制約了作業(yè)改革的推進。這些問題的存在，直接影響了教師實施創(chuàng)新性作業(yè)的積極性和效果。

三、踐行STEAM教育理念設計跨學科作業(yè)的原則

（一）作業(yè)設計的基本原則

基于STEAM理念的小學數(shù)學與科學跨學科作業(yè)設計應遵循以下原則：第一，適宜性原則。作業(yè)設計要符合小學生的認知特點和年齡特征，難度要適中，確保學生能夠獨立完成大部分任務。第二，實踐性原則。注重培養(yǎng)學生動手能力，設計情境化的實踐任務，讓學生在生活中運用所學知識。第三，整合性原則。有機融合數(shù)學與科學學科知識點，體現(xiàn)知識間的內(nèi)在聯(lián)系。第四，趣味性原則。通過游戲化、探究式的作業(yè)形式激發(fā)學生興趣。第五，開放性原則。鼓勵學生多角度思考，培養(yǎng)創(chuàng)新思維。

（二）適合學生的作業(yè)形式

針對小學生特點，設計多樣化的作業(yè)形式：一是實驗探究類作業(yè)，如測量、觀察記錄等，培養(yǎng)學生的科學探究能力；二是生活實踐類作業(yè)，如測量家具尺寸、觀察植物生長等，讓學生感受知識與生活的聯(lián)系；三是項目式作業(yè)，如制作簡單機械模型、設計環(huán)保裝置等，培養(yǎng)學生綜合運用知識的能力；四是游戲化作業(yè)，如數(shù)學益智游戲、科學小實驗等，增強學習的趣味性；五是分層作業(yè)，根據(jù)學生個體差異，設置基礎性和拓展性任務，滿足不同層次學生的學習需求。

（三）數(shù)學與科學知識點的整合策略

知識點整合應遵循由簡到難、循序漸進的原則。首先，梳理數(shù)學與科學課程標準，找出知識點的交叉領域，如測量與數(shù)據(jù)統(tǒng)計、幾何圖形與自然現(xiàn)象等。其次，圍繞主題設計綜合性任務，如以“植物生長”為主題，將測量、統(tǒng)計、觀察記錄等知識點有機結合。此外，還要注重知識遷移，引導學生運用數(shù)學思維解決科學問題，用科學方法驗證數(shù)學結論。例如，在學習分數(shù)時，可結合配制溶液的實驗；在學習圖形時，可結合自然界中的對稱現(xiàn)象等。

（四）趣味性與實踐性相結合

在具體設計中，重點突出以下幾個方面：第一，創(chuàng)設生活情境，如設計“家庭節(jié)能調(diào)查”項目，讓學生運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法分析家庭用電情況；第二，融入實驗元素，如結合溫度計的使用學習負數(shù)，通過種植實驗學習數(shù)據(jù)記錄和分析；第三，加入游戲環(huán)節(jié)，如設計數(shù)學與科學知識競賽、闖關游戲等；第四，注重成果展示，鼓勵學生通過手抄報、小視頻等形式展示學習成果；第五，強調(diào)合作學習，設計需要小組協(xié)作完成的任務，培養(yǎng)學生團隊合作能力。通過這些設計，既保證了作業(yè)的教育價值，又能提高學生完成任務的積極性。

四、跨學科作業(yè)設計案例與實施

（一）1～2年級作業(yè)設計案例

針對1～2年級學生形象思維占主導的特點，設計趣味性與實踐性相結合的作業(yè)案例，如“我家的小菜園”主題作業(yè)。學生在家培育豆芽，每天用直尺測量高度并記錄，運用數(shù)據(jù)統(tǒng)計描述生長情況，制作簡單的生長曲線圖，同時觀察記錄生長過程中的變化。又如“找找生活中的形狀”，讓學生在日常生活中尋找各種幾何圖形，拍照或畫下來，培養(yǎng)觀察能力和空間感知能力。這些作業(yè)充分利用具體實物，配合簡單的數(shù)學運算，既鞏固了基礎知識，又培養(yǎng)了觀察記錄能力。

（二）3～4年級作業(yè)設計案例

3～4年級學生已具備一定的抽象思維能力，可設計較為復雜的綜合性作業(yè)，如“神奇的影子”項目。結合科學中光的傳播特性，讓學生在不同時間測量物體影子長度，運用測量和記錄等數(shù)學技能，探究影子長度變化的規(guī)律。又如“環(huán)保小衛(wèi)士”主題，讓學生記錄一周內(nèi)家庭垃圾分類數(shù)據(jù)，制作統(tǒng)計表格和簡單圖表，分析家庭垃圾構成，并提出減少垃圾的建議。這些作業(yè)既能培養(yǎng)學生的數(shù)據(jù)分析能力，又能增強其環(huán)保意識。

（三）5～6年級作業(yè)設計案例

5～6年級學生邏輯思維能力顯著提升，可設計更具挑戰(zhàn)性的探究性作業(yè)，如“節(jié)約用水調(diào)查”項目。學生需要設計調(diào)查方案，測量記錄家庭用水數(shù)據(jù)，計算日均用水量，繪制柱狀圖或折線圖，并結合水資源知識提出節(jié)水建議。又如“小小氣象站”活動。讓學生制作簡易氣壓計，記錄一周氣壓變化數(shù)據(jù)，分析天氣變化規(guī)律，培養(yǎng)科學探究精神和數(shù)據(jù)分析能力。這些作業(yè)注重培養(yǎng)學生的綜合思維和問題解決能力。

（四）作業(yè)實施過程與效果分析

在湖北省潛江市某小學的實踐中，新型作業(yè)設計取得了積極效果。首先，從學生反饋看，85%的學生表示對新作業(yè)形式很感興趣，特別是實踐性作業(yè)更受歡迎。其次，家長反映孩子的學習積極性明顯提高，主動探究意識增強。同時，教師觀察到學生的動手能力和思維能力有所提升，知識運用更靈活。但在實施過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題：如部分學生缺乏必要的家庭支持條件，對有些實踐性作業(yè)難以進行標準化評價，等等。對這些問題，需要在今后的實踐中不斷改進和完善?？赏ㄟ^調(diào)整作業(yè)時間分配、細化評價標準、加強家校溝通等措施，逐步優(yōu)化作業(yè)實施效果。

五、研究結論

通過在湖北省潛江市某小學的實踐探索，基于STEAM理念的跨學科作業(yè)設計取得了顯著成效。首先，學生學習興趣明顯提升，超過80%的學生表示更喜歡新型作業(yè)方式，主動完成作業(yè)的積極性增強。其次，學生的實踐能力和創(chuàng)新思維得到發(fā)展，在動手操作、數(shù)據(jù)分析、問題解決等方面表現(xiàn)出明顯進步。同時，家校協(xié)同效應增強，家長參與度提高，對作業(yè)改革的支持率顯著提升。最后，教師的教學理念發(fā)生積極轉(zhuǎn)變，開始重視學科整合和能力培養(yǎng)，教學設計更加注重實踐性和創(chuàng)新性。

參考文獻

[1]吳敏超.基于STEAM理念的小學數(shù)學教學思考[J].教學月刊（小學版）數(shù)學，2020（5）：44-45.

[2]朱彬.基于STEAM理念的小學數(shù)學教學思考[J].讀與寫，2021（23）：168.

[3]王迪，梁玉蘭，尹艾玲，等.基于STEAM理念的小學數(shù)學活動課程設計與實踐[J].西部素質(zhì)教育，2022（3）：189-192.

[4]晏陽.基于STEAM理念的小學數(shù)學生活化教學研究[J].智慧少年，2024（21）：131-133