跨學(xué)科視角下小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)深度融合教學(xué)策略研究

隨著教育改革不斷深化，跨學(xué)科融合教學(xué)逐漸成為小學(xué)學(xué)科教學(xué)的重要手段?！凹訌?qiáng)教學(xué)內(nèi)容整合，注重教學(xué)方法改革”是《義務(wù)教育科學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)（2022年版）》針對(duì)“課程實(shí)施”提出的教學(xué)建議，也為數(shù)學(xué)與科學(xué)的融合教學(xué)指明了方向。數(shù)學(xué)是科學(xué)的語言，科學(xué)則為數(shù)學(xué)的應(yīng)用提供了廣闊的空間。為了有效構(gòu)建數(shù)學(xué)與科學(xué)融合教學(xué)的課堂，為課堂賦能、為教學(xué)提質(zhì)，教師需要高效整合知識(shí)、拓展教學(xué)思路，讓學(xué)生從科學(xué)生活中汲取數(shù)學(xué)知識(shí)，并借助數(shù)學(xué)知識(shí)探索科學(xué)生活。

一、跨學(xué)科融合教學(xué)策略設(shè)計(jì)原則

（一）學(xué)生中心原則

學(xué)生中心原則是跨學(xué)科融合教學(xué)的核心要素[2]?？鐚W(xué)科教學(xué)強(qiáng)調(diào)不同學(xué)科間的知識(shí)拆解與重組，單一學(xué)科教師能夠?yàn)閷W(xué)生提供某一學(xué)科的知識(shí)，而該學(xué)科與其他學(xué)科的融合過程需要學(xué)生自主探索和學(xué)習(xí)，從而彰顯學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位。

（二）知識(shí)整合原則

跨學(xué)科學(xué)習(xí)注重不同學(xué)科知識(shí)的有效整合。因?yàn)椴皇撬械闹R(shí)都適合開展跨學(xué)科教學(xué)，所以教師不能簡(jiǎn)單地在數(shù)學(xué)教學(xué)中加入科學(xué)的內(nèi)容。根據(jù)知識(shí)整合原則，教師需要先深度解讀數(shù)學(xué)教材，尋找與科學(xué)知識(shí)緊密相關(guān)的內(nèi)容，再圍繞這些內(nèi)容確定一個(gè)主題或者教學(xué)單元，從而設(shè)計(jì)具體的學(xué)習(xí)探究活動(dòng)[]。在小學(xué)階段，某一主題的數(shù)學(xué)知識(shí)往往零散分布在不同年級(jí)的教材中，教師需要有效整合這些零散的知識(shí)，并引導(dǎo)學(xué)生從實(shí)際操作和生活經(jīng)驗(yàn)中獲取知識(shí)，讓學(xué)生形成自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

（三）真實(shí)情境原則

在小學(xué)階段，科學(xué)課程的內(nèi)容大多與生活有關(guān)。教師應(yīng)注重引領(lǐng)學(xué)生探索真實(shí)的世界，讓學(xué)生通過生活實(shí)踐形成對(duì)科學(xué)概念、定律和理論等的認(rèn)知。因此，教師需要立足生活，借助真實(shí)情境開展教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生在真實(shí)情境中觀察、測(cè)量、計(jì)算，逐漸使他們形成正確的科學(xué)觀念，豐富他們的科學(xué)知識(shí)，同時(shí)鞏固他們的數(shù)學(xué)知識(shí)與技能。

二、小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)深度融合教學(xué)的意義

（一）促進(jìn)知識(shí)整合與遷移

在小學(xué)階段，學(xué)生需要學(xué)習(xí)的數(shù)學(xué)知識(shí)繁多，教材內(nèi)容較為分散，難以構(gòu)成體系，一些知識(shí)需要學(xué)生綜合多年所學(xué)知識(shí)才能夠構(gòu)建系統(tǒng)的知識(shí)框架。學(xué)科深度融合教學(xué)能夠使學(xué)生系統(tǒng)學(xué)習(xí)某一知識(shí)點(diǎn)，逐步探索問題的本質(zhì)，從而加深對(duì)知識(shí)的理解。教師可通過引入科學(xué)問題，深化學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的理解。例如，與統(tǒng)計(jì)相關(guān)的知識(shí)分散在三至五年級(jí)數(shù)學(xué)教材的多個(gè)單元中，教師可引入科學(xué)測(cè)量問題，開展體系化的教學(xué)活動(dòng)，讓學(xué)生利用數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)知識(shí)解決科學(xué)測(cè)量問題。同時(shí)，數(shù)學(xué)知識(shí)也可遷移到科學(xué)課程中，如教師可借助氣溫的統(tǒng)計(jì)、降水量的統(tǒng)計(jì)等知識(shí)，深化學(xué)生對(duì)氣候知識(shí)的理解?？梢?，為了實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科知識(shí)的整合與遷移，教師應(yīng)重視對(duì)知識(shí)的整合與遷移。

（二）提升學(xué)習(xí)興趣與動(dòng)力

對(duì)小學(xué)階段的學(xué)生而言，數(shù)學(xué)是一門具有挑戰(zhàn)性的學(xué)科，其知識(shí)掌握的難度較大，對(duì)學(xué)生的思維能力要求較高，也是一門需要通過大量練習(xí)才能夠熟練掌握的學(xué)科。這容易使學(xué)生認(rèn)為數(shù)學(xué)是一門枯燥、乏味的學(xué)科，甚至部分學(xué)生可能會(huì)對(duì)數(shù)學(xué)產(chǎn)生畏難情緒。而科學(xué)課程包含豐富的實(shí)驗(yàn)，其學(xué)科知識(shí)與學(xué)生的生活息息相關(guān)，能夠有效激發(fā)他們的探索興趣?？茖W(xué)的融入能使數(shù)學(xué)課堂更具趣味性，而數(shù)學(xué)知識(shí)又能幫助學(xué)生更好地觀察和分析科學(xué)現(xiàn)象?？梢姡瑪?shù)學(xué)與科學(xué)深度融合教學(xué)能夠激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)力，引領(lǐng)他們自主探索與學(xué)習(xí)。

（三）培養(yǎng)創(chuàng)新能力和素養(yǎng)

在小學(xué)階段，數(shù)學(xué)能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維能力，而科學(xué)能夠培養(yǎng)學(xué)生勇于探索的精神，讓他們學(xué)會(huì)用實(shí)踐驗(yàn)證真理。小學(xué)生充滿想象力和創(chuàng)造力。數(shù)學(xué)與科學(xué)融合，能夠使學(xué)生在解決問題的過程中，嘗試各種新的思路和想法。對(duì)小學(xué)生而言，這種融合不同學(xué)科的教學(xué)方式，能夠使他們學(xué)會(huì)如何用科學(xué)的方法來思考問題和解決問題，進(jìn)而提升創(chuàng)新能力。

三、小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)深度融合教學(xué)的策略

（一）構(gòu)建生活化教學(xué)情境，激發(fā)學(xué)生探索興趣

教育是一個(gè)社會(huì)生活的過程，學(xué)習(xí)則是其中一個(gè)與情境緊密相關(guān)的環(huán)節(jié)。高質(zhì)量的教育應(yīng)能夠激活學(xué)生的思維，而生活情境能喚醒學(xué)生的思維，讓他們“從做中學(xué)”。小學(xué)生的生活經(jīng)驗(yàn)與閱歷有限，因此他們看待事物的角度和思維會(huì)比較單一，這會(huì)制約他們對(duì)數(shù)學(xué)知識(shí)的認(rèn)知。對(duì)此，教師應(yīng)將校內(nèi)學(xué)習(xí)與校外學(xué)習(xí)串聯(lián)起來，將數(shù)學(xué)與科學(xué)相融合，構(gòu)建生活化教學(xué)情境，讓學(xué)生從生活中認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)、驗(yàn)證數(shù)學(xué)，并從數(shù)學(xué)的角度來看待生活、認(rèn)識(shí)生活。

例如，在“認(rèn)識(shí)方向”的數(shù)學(xué)課堂上，教師可結(jié)合科學(xué)課程內(nèi)容“天空中的星體”和“玩磁鐵”，構(gòu)建生活化教學(xué)情境。具體而言，教師可利用日升月落的自然現(xiàn)象來幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)東、西方向，再根據(jù)磁鐵的兩極來認(rèn)識(shí)南、北方向。學(xué)生通過課堂學(xué)習(xí)基本認(rèn)識(shí)東、西、南、北4個(gè)方向后，教師可結(jié)合“天空中的星體”，帶領(lǐng)他們?nèi)ケ嬲J(rèn)星座，如獵戶座、仙女座、天鵝座等。這些星座特征明顯，會(huì)在不同的季節(jié)處于天空的不同方位，有助于學(xué)生清晰辨認(rèn)。值得注意的是，小學(xué)生往往對(duì)太空充滿好奇，因此教師可引導(dǎo)學(xué)生在晴朗的夜空下尋找星座、判斷方位，鼓勵(lì)他們拍照記錄，并與同學(xué)分享。如此一來，學(xué)生能夠在生活中認(rèn)識(shí)不同的星座，同時(shí)在玩樂中熟練掌握辨別方位的方法?？梢姡罨虒W(xué)情境能夠啟迪學(xué)生智慧、拓寬學(xué)生視野，讓學(xué)生在廣闊的天地中自由探索。

（二）設(shè)計(jì)跨界實(shí)驗(yàn)方案，提升學(xué)生跨學(xué)科素養(yǎng)

人類的智能是多元化的，包括數(shù)學(xué)邏輯智能、空間智能、自然觀察智能、語言智能等。在小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)融合教學(xué)的課堂中，教師可通過設(shè)計(jì)跨界實(shí)驗(yàn)方案，讓學(xué)生充分調(diào)動(dòng)多種感官，運(yùn)用多元智能參與實(shí)踐，進(jìn)而鍛煉和培養(yǎng)他們的跨界整合能力。同時(shí)，學(xué)生可在與環(huán)境互動(dòng)的過程中，不斷豐富自己的認(rèn)知，構(gòu)建自己的知識(shí)體系。在數(shù)學(xué)課堂融入跨界實(shí)驗(yàn)，不僅能夠豐富數(shù)學(xué)課堂教學(xué)的內(nèi)容，活躍課堂氛圍，還能夠讓學(xué)生在切身參與實(shí)驗(yàn)的過程中加深對(duì)知識(shí)的理解，主動(dòng)學(xué)習(xí)新知，提升跨學(xué)科素養(yǎng)。

例如，在“統(tǒng)計(jì)表和條形統(tǒng)計(jì)圖”的數(shù)學(xué)課堂上，教師可結(jié)合科學(xué)課程內(nèi)容“觀測(cè)天氣”，設(shè)計(jì)具有趣味性與連續(xù)性的實(shí)驗(yàn)方案。首先，教師可讓學(xué)生每天記錄早上和晚上的氣溫情況，并將其用圖表的形式表示出來。然后，教師可引導(dǎo)學(xué)生對(duì)比早晚溫度變化的情況，讓學(xué)生根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和總結(jié)。最后，教師可鼓勵(lì)學(xué)生自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，如有學(xué)生記錄每天太陽升起和落下的時(shí)間，也有學(xué)生連續(xù)測(cè)量自己一周早晨體溫的變化情況。學(xué)生通過自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，不斷增強(qiáng)創(chuàng)造力和想象力，并學(xué)會(huì)自主尋找新知。如此一來，學(xué)生能夠充分感知跨界實(shí)驗(yàn)中蘊(yùn)含的豐富知識(shí)，并逐漸形成跨學(xué)科學(xué)習(xí)的能力?？梢?，設(shè)計(jì)跨界實(shí)驗(yàn)方案是提升學(xué)生跨學(xué)科素養(yǎng)的有效方法。

（三）開展動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐精神

開展動(dòng)手操作是對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)猜想或?qū)W習(xí)成果的驗(yàn)證，學(xué)生能夠在操作實(shí)驗(yàn)中鍛煉自身的動(dòng)手能力和解決問題的能力。此外，測(cè)量、采集、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的過程，能夠有效培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和統(tǒng)計(jì)分析能力。

例如，在“折線統(tǒng)計(jì)圖”的數(shù)學(xué)課堂上，教師可結(jié)合科學(xué)課程內(nèi)容“植物的一生”，設(shè)計(jì)與實(shí)施動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)。在講解折線統(tǒng)計(jì)圖的相關(guān)知識(shí)后，教師可為每名學(xué)生發(fā)一顆種子，但不告知學(xué)生這是哪一種植物的種子。當(dāng)植物開花結(jié)果時(shí)，學(xué)生才能夠知道自己所種植的是哪一種植物。教師要求學(xué)生觀察植物“發(fā)芽一長(zhǎng)大一開花一結(jié)果”的過程，測(cè)量與記錄植物每天生長(zhǎng)的高度，并根據(jù)所記錄的數(shù)據(jù)繪制折線統(tǒng)計(jì)圖。在此過程中，教師要求學(xué)生精確測(cè)量，盡可能保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這樣的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能夠有效激發(fā)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)興趣和學(xué)習(xí)動(dòng)力，在進(jìn)行測(cè)量、記錄和繪制統(tǒng)計(jì)圖時(shí)也會(huì)格外用心。如此一來，學(xué)生需要靈活運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)，如測(cè)量、統(tǒng)計(jì)、運(yùn)算等，以獲得精確的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，保證科學(xué)實(shí)驗(yàn)順利完成，他們?cè)趯?shí)驗(yàn)中積累測(cè)量和統(tǒng)計(jì)知識(shí)，逐漸養(yǎng)成科學(xué)精神與實(shí)踐精神。此外，在每日呵護(hù)的植物開花結(jié)果后，學(xué)生會(huì)收獲極大的成就感和滿足感。

（四）組織成果展示交流會(huì)，深化學(xué)生數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)

在科學(xué)實(shí)驗(yàn)中，為了拓展學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的深度，在動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，教師可組織學(xué)生參與成果展示交流活動(dòng)，為學(xué)生搭建自我展示的平臺(tái)，加深他們對(duì)數(shù)學(xué)和科學(xué)知識(shí)的理解。學(xué)生能夠通過分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、闡述實(shí)驗(yàn)過程，發(fā)現(xiàn)自己的不足之處，并自主探索改進(jìn)和優(yōu)化的方法。

例如，在結(jié)合科學(xué)課程內(nèi)容“植物的一生”開展動(dòng)手操作實(shí)驗(yàn)后，教師可組織成果展示交流會(huì)。在成果展示交流會(huì)中，學(xué)生帶著自己種植的植物進(jìn)行展示。在展示過程中，學(xué)生可通過PPT呈現(xiàn)自己繪制的統(tǒng)計(jì)圖表，并與大家分享自已種植、觀察、記錄的經(jīng)歷。值得注意的是，有的學(xué)生未能成功完成種植，教師則需要鼓勵(lì)他們提出自己在種植過程中遇到的問題，并引導(dǎo)其通過小組討論來尋找解決方案。這樣的成果展示交流會(huì)，不僅能提升學(xué)生的語言表達(dá)能力，還能讓學(xué)生通過分析與反思，進(jìn)一步掌握數(shù)學(xué)知識(shí)，學(xué)會(huì)運(yùn)用統(tǒng)計(jì)圖表來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可視化，從而更好地理解事物發(fā)展規(guī)律。此外，教師應(yīng)為學(xué)生提供具有針對(duì)性的建議，幫助他們及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正實(shí)驗(yàn)中的錯(cuò)誤，助力其進(jìn)步與成長(zhǎng)。

（五）回歸生活實(shí)踐應(yīng)用，促進(jìn)知識(shí)遷移融合

生活是科學(xué)與數(shù)學(xué)的起點(diǎn)，也是科學(xué)與數(shù)學(xué)的歸宿[4]。學(xué)校教育應(yīng)擔(dān)負(fù)起讓課程回歸生活的職責(zé)，為學(xué)生素養(yǎng)和能力的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在通過課堂學(xué)習(xí)掌握知識(shí)與技能后，學(xué)生應(yīng)在生活中運(yùn)用這些知識(shí)和技能解決實(shí)際問題，從而實(shí)現(xiàn)“學(xué)以致用”，促進(jìn)知識(shí)的遷移與融合。教師應(yīng)注重讓教育回歸生活本源，促使學(xué)生從知識(shí)學(xué)習(xí)走向生活體驗(yàn)。

數(shù)學(xué)與科學(xué)的融合能夠體現(xiàn)在日常生活的方方面面，教師可讓學(xué)生在掌握具體知識(shí)的基礎(chǔ)上，自主解決各種各樣的生活問題。例如，當(dāng)學(xué)生掌握長(zhǎng)度和距離的測(cè)量方法后，教師可引導(dǎo)學(xué)生測(cè)量學(xué)校操場(chǎng)跑道的長(zhǎng)度，或是從家到學(xué)校的距離；當(dāng)學(xué)生認(rèn)識(shí)元、角、分后，教師可引導(dǎo)學(xué)生在購物結(jié)算前計(jì)算商品的總價(jià)格；當(dāng)學(xué)生能夠辨別方向、繪制統(tǒng)計(jì)圖表后，教師可引導(dǎo)學(xué)生制訂合理的假期旅行路線；等等。如此一來，學(xué)生能夠?qū)?shù)學(xué)知識(shí)產(chǎn)生深刻理解，同時(shí)能夠在知識(shí)遷移的過程中豐富生活經(jīng)驗(yàn)?？梢?，回歸生活實(shí)踐應(yīng)用有助于培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和綜合能力，促進(jìn)學(xué)生全面發(fā)展。

結(jié)語

綜上所述，小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)的深度融合是提升學(xué)生綜合素養(yǎng)的有效途徑。在跨學(xué)科視角下，為了實(shí)現(xiàn)小學(xué)數(shù)學(xué)與科學(xué)課程的深度融合，教師需要提升自身的能力和素養(yǎng)，將自己打造成兼容數(shù)學(xué)與科學(xué)知識(shí)的復(fù)合型教師，并通過生活化教學(xué)情境、跨界實(shí)驗(yàn)、動(dòng)手操作、成果展示交流會(huì)、生活實(shí)踐應(yīng)用等策略，開展數(shù)學(xué)與科學(xué)深度融合教學(xué)，從而促進(jìn)學(xué)生全面進(jìn)步與成長(zhǎng)。

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