跨学科探索：数学学科助力科学学习的融通实践策略

【摘要】数学是基础性、工具性学科，与科学学科有着千丝万缕的联系。数学学科知识、数学思维方法等都可以成为学生学习科学学科的助力。文章先是剖析了科学学科与数学学科的相似性和课程内容的交融性，再探讨数学学科与科学学科的融通教学路径，提出几点教学策略，以期帮助学生建构完整的知识体系，全面提升学生的学科核心素养。

【关键词】小学科学；小学数学；融通教学

作者简介：陈芷苑（1997—），女，江苏省苏州市金阊实验小学校。

《义务教育科学课程标准（2022年版）》（以下简称“课程标准”）提倡跨学科教学，要求教师融合其他学科内容，促使学生融会贯通，建构知识体系，实现全面发展。众所周知，数学是一门工具性学科，是研究自然科学的工具［1］。但是，部分小学科学教师忽视了科学学科与数学学科之间的关联性，很少将数学知识、数学思想方法等融入科学课堂中。如此一来，就不利于学生将数学和科学知识融会贯通，也不利于学生的全面发展。在实施小学科学教学时，教师应把握科学学科和数学学科之间的关联性，以科学课堂为依托，融入数学学科知识、思想、方法，引导学生跨学科学习，灵活迁移运用所学知识，夯实全面发展的基础。

一、学科本质相似性的剖析

把握科学学科与数学学科之间的关联性，是开展跨学科教学的前提。两门学科之间的关联性具体表现在以下两方面。

（一）学科性质的相似性

数学是一门工具性学科，是探索自然科学最有力的工具，是一切自然科学的基础。使用数学工具探究科学问题，可以增强科学研究的准确性、逻辑性和规律性。此外，科学学科和数学学科的研究方法十分相似，都是通过建立模型、演绎、类比、归纳等过程发现科学原理或数学规律。由此可见，科学学科与数学学科性质相似，具有融合教学的良好基础。

（二）课程内容的交融性

小学数学课程由四大学习模块构成，即数与代数、图形与几何、统计与概率、综合与实践。其中，综合与实践模块以问题情境为基础，以解决实际问题为重点。这里的实际问题就包含了科学问题。学生要能够灵活应用各种数学知识和数学模型来解决科学问题。可以说，二者互为关联、相互交融，学生要掌握一定的数学知识和数学方法，才能更好地解决科学问题。由此可见，数学知识是解决科学问题的有力工具。

二、数学学科与科学学科的融通教学路径

基于科学学科与数学学科之间的关联性，教师要采用适宜的策略，将数学知识有效融入小学科学教学中。

（一）依托教材，夯实融合基础

数学学科是科学教学的助力［2］。科学教材是科学知识的载体，是教师组织教学内容的入手点。教师要发挥跨学科思维，研读科学教材，挖掘与之相关的数学元素，夯实融合教学的基础。

以“船的研究”为例，这是教科版小学科学五年级下册第二章的内容。教材以船的演化史为线索，引导学生历经“浮的材料—沉的材料”“自然动力—机械动力”等发展过程，从不同角度认识船。本章共七个课时内容，均涉及数学学科的相关知识。

比如，第四课时“增加船的载重量”的“探索”板块要求学生将三张边长为12cm的正方形铝箔设计、制作成不同底面积的船，并比较其载重量。在设计、制作船时，学生就要运用到体积计算公式。物体的体积计算公式是小学数学课程的重要内容。为完成以上任务，学生需要根据自己所制作的船的形状，运用不同的立体图形的体积计算公式计算出船的体积。教学时，教师带领学生重温了立体图形的体积计算公式，将科学学科与数学学科有效融合起来，取得了较好的教学效果。

（二）创设情境，激发融通思维

建构主义理论指出，学习者的有意义建构，离不开情境。从教学角度而言，情境是教师根据教学内容所营造出来的教学环境［3］。在小学科学课堂上，教师可围绕科学教学内容，创设跨学科教学情境。

以“比较相同时间内运动的快慢”为例，这是教科版小学科学三年级下册第一章的内容。该课时重在引导学生在相同时间条件下比较不同物体运动的快慢。三年级学生在数学课堂上已经了解过速度、时间、路程概念，掌握了计算速度、时间、路程的方法。立足于学生的数学学习情况和生活经历，教师利用交互式电子白板播放了一个视频，内容为正在草原上飞奔的动物。视频内容很快就吸引了学生的目光，不少学生在观看时自觉地对比、判断动物的运动速度。

视频播放结束后，教师让学生总结视频中哪种动物跑得快，哪种动物跑得慢。学生结合视频内容，认真作答。接着，教师向学生提问：“大家是如何判断出豹子跑得快，大象跑得慢的？”此时，教师鼓励学生回忆学过的数学知识，尝试用数学语言进行描述。有学生回答：“在相同的时间条件下，跑的路程长的动物跑得快。”教师总结道：“在相同时间内，比较物体运动的距离，可以知道物体运动速度的快慢。”在教师创设的视频情境中，学生活跃思维，迁移数学知识，解决了科学问题，建构了科学认知，增强了跨学科学习意识，夯实了融会贯通学科知识的基础。

（三）实验操作，实践融通技能

实验既是科学学科的基础内容，也是学习科学知识的有效方式［4］。实验操作的过程，也是学生迁移运用知识的过程。教师要发挥教学引导作用，做好实验指导。

以“用水计量时间”的教学为例，这是教科版小学科学五年级上册第三章的内容。在这节课上，学生要通过实验了解水流速度变化的因素。在小学数学学习中，学生掌握了时、分、秒的概念，为学习本节课奠定了知识基础。课堂上，教师组织学生进行实验操作，引导学生迁移数学知识，解决问题，得出实验结论。

在操作实验“观察水流速度”时，教师为学生提供了矿泉水瓶、铁架台、水等实验材料，鼓励学生以小组合作的方式完成实验。实验过程中，学生迁移生活经验，通过探讨交流确定了实验方案。如，有小组在矿泉水瓶瓶盖上钻了一个小孔，切除了矿泉水瓶的底部。将瓶口倒放，并倒入一定量的水，让水从瓶盖的小孔中缓缓流出。因为教师没有提供计时工具，所以学生用数数的方式测量水流的速度，判断流速是否均匀。通过观察，学生发现：“一开始，水流连成一条线，慢慢地，水流像断了线的珠子，之后，一滴一滴地向下滴。”由此，学生做出判断：“从整体上看，水流的速度不均匀。但是，某一时间段内的水流速度是均匀的。”

立足于此，教师引导学生进行第二个实验—测量水流速度的变化。在此次实验中，教师提供了实验方案，让学生根据方案自行安装实验装置。同时，教师为学生提供了计时工具—秒表。实验过程中，学生先运用数数的方式，预估水杯中的水积聚到50毫升所需的时长。之后，再利用秒表验证自己的猜想。

在一次次实验操作活动中，学生手脑结合，将数学知识和科学知识结合起来，认真分析，建构了科学认知，如“水流速度是变化的”“水位高度变化会引发水流速度变化”等，同时也对数学知识的实用性有了明确认知。

（四）生活实践，扩大融通领域

实践是学生学习和运用理论知识的重要途径［5］。教师要立足于学生的学情，布置实践任务，引导学生在实践中运用科学知识和数学知识解决现实问题，积累生活经验。

以“测量气温”的教学为例，这是教科版小学科学三年级上册第三章的内容。通过课堂学习，学生认识了气温计，掌握了用气温计测量气温的方法。于是，教师设计了一个测量气温的实践活动，布置任务：“请大家测量并记录本周的气温，可任意选择某一个时刻、某一地点，用气温计测量气温，记录温度，并制作折线统计图，反映气温的变化情况。”折线统计图能够直观呈现同一时间段内的气温变化情况。借助折线统计图，学生能够直观看到气温的波动情况，了解气温的变化情况。之后，教师把握课后服务时机，搭建成果展示平台，鼓励学生展示各自的任务成果。

通过开展实践活动，学生能够更好地将科学知识与数学知识融会贯通。在数学知识的支撑下，科学知识更具有直观性和科学性。与此同时，学生通过开展生活实践活动积累了生活经验，学会正确使用气温计测量气温，分析气温的变化情况。

（五）融合评价，发挥育人功能

教学评价是用于评估学生的学习目标达成度并促进学生有效学习的重要手段。传统的教学评价模式存在重结果、轻过程、形式单一等问题。而项目化教学评价模式将课程标准、跨学科素养等纳入考量范围，重在评价学生在项目化活动中的表现，改变了以往用分数给学生贴标签的做法，有助于促进学生的发展，充分发挥评价的育人功能。教师可在跨学科融通教学中运用这一评价模式对学生进行全方位评价。

其一，教师要依托课程标准，设计梯度性教学评价标准。如在“测量气温”这一课的评价环节中，教师可将“认识气温计并学会正确读数，能够绘制一周气温的表格、柱状图或折线图，结合生活实际分析气温走向，找出气温变化的原因”作为“五星”评价标准；将“认识气温计并学会正确读数，能够绘制一周气温的表格、柱状图或折线图，结合生活实际分析气温走向”作为“四星”评价标准；将“认识气温计并学会正确读数，能够绘制一周气温的表格、柱状图或折线图”作为“三星”评价标准；等等。

其二，教师要将过程评价与跨学科融合评价相结合。教师要强化过程评价，探索增值评价，关注个体差异，根据评价结果以及学生的真实反馈来调整教学计划，优化教学活动，完善跨学科融通教学方案，培养学生的批判性思维和问题解决能力等，促进学生多方面能力的提升。

结语

对于教师而言，跨学科教学能够助力教师突破单科教学的局限性，实现教学创新。对于学生而言，跨学科学习不仅可以拓宽知识面，还能够开拓思维，借助其他学科的知识、方法解决问题。总而言之，科学学科与数学学科关系密切，数学学科是助力学生学好科学学科的强有力工具。在开展跨学科教学时，教师要紧扣科学学科与数学学科的关系，以科学教学内容为基础，深挖其中的数学内容，继而采取多样的教学方法，如情境教学法、实验教学法、生活化教学法等，设计多样化的活动，让学生通过体验情境、开展实验等方式自觉迁移所学知识，解决科学问题，建构更为多元的知识体系，实现学科间的融会贯通，进而夯实全面发展的基础。

【参考文献】

［1］卢华伟.基于“做思共生”理念的小学科学和数学融合教学实践［J］.新课程研究，2022（26）：75-77.

［2］郁冬梅.“学习深度融合”：谈小学数学与小学科学有效融合策略实践［J］.数学大世界（上旬），2021（10）：29-30.

［3］浦洁.基于STEAM理念下小学科学与数学学科的融合［J］.启迪与智慧（中），2021（8）：46.

［4］马兰.试析小学数学与小学科学的课程整合策略［J］.当代家庭教育，2021（4）：7-8.

［5］王双双.多学科交叉特征：小学科学与数学的整合教学探究［J］.科学咨询（教育科研），2021（1）：290.